论文部分内容阅读
随着多电飞机电气化程度的不断提高与机载用电设备的日益复杂,多路输出隔离直流电源的需求不断增加。传统的多路输出隔离直流电源常通过在变压器副边设置多个绕组来实现输出通道的扩展,但其存在以下问题:1)输出路数受限;2)辅路供电精度较低;3)任意一路输出发生过载故障时会影响其他各路的正常工作。对上述问题进行深入研究,有助于拓宽多路输出电源的应用范围。本文研究一种两级式多路输出隔离直流电源,前级LLC谐振电路实现电压的隔离转换与输出稳压控制,后级采用多路功率管开关电路实现输出通道的扩展与每路输出的独立控制。采用基于反馈电容的控制策略,减小阻容性负载下后级功率管开通时产生的电流尖峰,并推导不同负载下后级功率管开关过程中电压电流的变化规律,给出了电路主要参数的理论设计方法。为提高多路输出电源的故障保护能力,针对输入掉电故障与输出过载故障对电路进行优化设计,研究励磁电感可变的变压器并将其应用在LLC谐振电路中,通过减小励磁电感感值有效增大掉电保持时间。设计每路独立的过载保护电路,使任何一路发生故障时不影响其他各路正常工作。此外,研究一种补偿电路,有效解决由于后级电路导致的负载调整增率增大的问题。针对电源后级功率管,分析器件可能经历的不同任务剖面,并提取不同任务剖面对应的功率管结温变化情况。建立功率管的物理模型,结合有限元仿真得到不同任务剖面下功率管内部热应力的分布情况,对功率管进行失效机理分析,并采用失效物理方法建立功率管的寿命模型,实现功率管在实际任务剖面下的寿命预计。为验证本文分析、设计的正确性和有效性,搭建一台28V输入,5路+15V输出75W电源实验样机,对电路的基本工作特性与故障保护功能进行测试,通过对变压器励磁电感的调节,电源掉电保持时间可增大为原来的3倍左右;输出端发生过流故障或短路故障时,电源能识别故障类型并采用不同的保护策略对故障进行隔离,其他各路的工作不受影响。此外,完成一台28V输入,5路+15V、5路-15V和5路+5V输出175W电源实验样机的搭建,开展了热结构分析,实现电源的模块化、集成化设计,并基于该样机验证了负载调整率补偿电路的补偿效果。