某舰船武器应急发控系统供电电源硬件设计研究.pdf

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1、第27卷第3期2014年6月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．27No．3Jun．2014某舰船武器应急发控系统供电电源硬件设计研究李卫宁，张国庆，吴言凤(海军潜艇学院，山东青岛266042)摘要：文章针对某型舰船武器应急发控系统供电电源的功能需求，在可靠性分析的基础上，设计了电源模块功能及可靠性设计措施，采用技术成熟的PFC(主动式功率因数校正)、高速MOSFET管驱动谐振式开关电源，采用LLC谐振式结构，降低了开关变压器和MOSFET管的损耗，供电电源的效率可达90％以上，提高了舰船电

2、网的利用率。关键词：舰船；武器供电电源；硬件设计中图分类号：U672doi：10．13352／j．issn．1001—8328．2014．03．009Abstract：Basedonreliabilityanalysis，powersourcemodulefunctionandreliablemeasurearedesigned，maturetechnicalPFC(PFC，activepowerfactorcorrection)，high—speedMOSFETtubedriveswitchingp

3、owersourceandLLCresonancestructureareadopted。whichlowersthedissipationofswitchingtransformerandMOS．FETtubeandpower—supplyefficiencyreachesmorethan90％．Thisdesignmeetsthefunctionalneedsofthepowersupplysourceandraisestheutilizationcoefficientofthemarinenet

4、work．Keywords：warship；powersupplysourceforweapon；hardwaredesign某型舰船武器应急发控系统设计能实现某型舰船武器发控系统故障时应急发射武器，对武器进行数据设定并控制发射的任务。在本系统的设计与实现过程中，武器供电电源的设计是一项重要环节，既要满足硬件接口的需求，又要达到系统软件控制输出所需电压的目的。本文根据硬件设计原则，确定硬件系统的功能，最后在可靠性分析和设计理论的基础上，对硬件系统进行选型和可靠性设计。2功能设计针对设计需求，该供电电源

5、的硬件应具有下列功能和要求：能通过主控计算机的RS一232C串口控制武器的电源系统，由连接的电缆给武器按程序供电；各种环境指标、电气指标符合军用设备的要求；硬件系统的可靠性指标在可以接受的范围之内。1设计原则3武器供电电源硬件组成设计结合设备工作环境及使用的特殊性，设计中充分考虑系统的科学性、合理性、先进性、实用性和可靠性。在硬件设计上进行最优化，提高武器应急发控系统的通用性和智能化，最大限度降低电磁干扰的影响。在保证系统性能的前提下，尽量缩小设备的体积，合理布局。设计过程中主要考虑以下设计原则¨』：

6、标准化原则；安全性、可靠性原则；实用性和扩展性原则；体积最优化原则。3．1总体设计某型舰船交流电网路采用逆变电源供电，为提高效率，对用电设备必须做到低损耗、低干扰及低噪声。因此在本电源选型时，选择采用技术成熟的PFC(主动式功率因数校正)、高速MOSFET管驱动谐振式开关电源。其主要特点是功率因数可达0．99以上，总谐波失真(THD)小于10％，减少了电网的无功损耗及电磁干扰。采用PFC的电源作者简介：李卫宁(1976一)，女，山东青岛人，讲师，硕士，主要从事舰船电工方面的教学、科研工作。·28·20

7、14年第3期李卫宁，等：某舰船武器应急发控系统供电电源硬件设计研究第27卷具有很宽的交流电压输入范围(85—265V)，这在一定程度上为电压不稳留有余量，对电源运行的可靠性显得尤为重要，同时采用LLC谐振式结构，降低了开关变压器和MOSFET管的损耗，电源的效率可达90％以上，提高了舰船电网的利用率。根据需要设计该系统电源主要由EMI(输入电磁干扰滤波器)电路、PFC控制电路、PWM(脉冲宽度调制技术)控制电路及各种保护电路组成，可以由工控机输出的脉冲电压信号控制固态继电器输出，获得3路稳定的直流27

8、V输出。某型舰船武器应急发控系统的武器供电电源，其组成方框图如图l所示。输入过、欠压保护及取样监銎H婆H鳖H群当断—到l————叫商高丽丌．啊丽萄朗工控机a路控制工控机b路控制工控机c路控制舔蠹百丽L+a路面蕊函爵订—山路图1武器供电电源组成图3．2供电电源模块功能及可靠性设计措施以下是图1中各模块的功能、部分电路图及可靠性设计措施。1)浪涌抑制保护电路。电网中的用电设备在开、关或电流突变时会产生浪涌电压，在输人电路两端加压敏电阻，浪涌电压超过其工作电压