航空用多路输出模块电源的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要270V高压直流电源是先进飞机供电系统的优选方案之一，飞机上的一些通讯、控制和保护设备需要3.3V、5V和±12V等低压直流电源供电，因此需要将270V高压直流电变换为多个低压直流电的直流变换器。本文针对该直流变换器讨论了其电路架构、拓扑选取、参数设计和稳定性分析。高压输入、多路低压大电流输出的直流变换器要求有好的输出电压交差调整率，同时还要求动态响应速度快，体积小，效率高，可靠性高等。针对这些要求，本文提出一种两级式多路输出变换器的解决方案，讨论了变换器的拓扑结构、控制方案以及整流方式，采用半桥变换器作为前级变换器，满占空比开环工作

2、，输出电流较小的两路采用肖特基二极管整流，输出电流较大的两路采用同步整流；Buck变换器作为后级变换器，各路输出独立闭环控制，全部采用同步整流。本文对直流变换器的主功率电路进行详细的参数设计，讨论其元器件的选取，并对变压器的设计和PCB绕组的布置方案进行了深入分析。为了保证该两级式变换器稳定工作，论文分别建立了半桥变换器和Buck变换器的小信号模型，分析了其阻抗特性。在实验室研制一台额定输入270V，四路输出分别为12V/2A，–12V/1A，5V/10A，3.3V/6A的电源模块，并进行实验验证。实验结果表明所采用的两级式方案及其参数设计是正确可行的，该变换器具有

3、良好的稳态和动态性能，各路输出的稳压精度高、交叉调整率好；实验样机体积小、整机变换效率高。关键词：高压直流电源，半桥变换器，Buck变换器，多路输出，稳定性I航空用多路输出模块电源的研究Abstract270VDCpowersystemisanattractivealternativeaviationprimarypowersystem.Theequipmentsforcommunication,controlandprotectioninaircraftneedthepowersupplieswithlowDCvoltageof3.3V,5Vand±12V,soa

4、multi-outputconverterisrequiredtoconvertthehighvoltageof270Vtotheselowvoltages.Themulti-outputconvertershouldhavegoodoutputvoltagecrossregulation,highefficiency,smallsize,etc.Inordertomeetsuchrequirements,thisthesisproposesatwo-stageapproachforthemulti-outputconverter.Thefirststageisah

5、alf-bridgeconverter,whichisoperatedatfulldutycycle,i.e.,thedutycycleofeachswitchis0.5.Theoutputrectifiersfor+12Vand−12VareSchottkydioderectifiersforsimplifyingthecircuit,andtheoutputrectifiersfor3.3Vand5Varesynchronousrectifierstoreducetheconductionloss.ThesecondstageissynchronousBuckc

6、onverter,eachofthemareindependentlycontrolledtoobtainawell-regulatedoutputvoltage.Theparametersdesignofthepowerstageoftheconverterisdiscussedinthisthesisaswellasthedevicesandcomponentsselection.AndthetransformerdesignanditsPCBwindingsarrangementareanalyzed.Thesmallsignalmodelsofhalf-br

7、idgeconverterandBuckconverterarederived,andbasedonwhich,theoutputimpendenceofthehalf-bridgeconverterandtheinputimpedanceoftheBuckconverteriscalculated.Itisfoundthatthemagnitudeoftheoutputimpendenceofthefirststageissmallerthantheinputimpendenceofthesecondstageoverthewholefrequencyrang