高可靠超低输入电压DCDC变换器技术研究.pdf

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1、第44卷第6期电力电子技术Vo1．44．No．6PowerElectronicsJune2010高可靠超低输入电压DC／DC变换器技术研究王卫国，刘克承，李斌，侯天明(兰州空间技术物理研究所，甘肃兰州730000)摘要：对适用于航天飞行器设备的高可靠超低输入电压DCIDC变换器技术进行了研究，设计了一种输入电压最低1_5V的DC／DC变换器电路。其中低压启动电路给PWM在启动时供电后通过白持电路供电，主电路采用单端正激拓扑。关键词：变换器；低输入电压；启动电路中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1O00—100x(2叭O)06—0069—02Rese

2、archofaHighReliabilityDC／DCConverterwithLowInputVoltageWANGWei—guo，LIUKe—cheng，LIBin，HOUTian—ming(LanzhouInstituteofSp∞eTechnologyandPhysics，Lanzhou730000，China)Abstract：ThispapermainlyfocusesonthetechnologyofthehighreliabilityDC／DCconverterwithalowinputvoltage．TheDC／DCconve~ercirc

3、uitwithaninputvoltageofatleast1．5Vispresented．WhentheDC／DCconverterstarts，thestartpowersupplyforPWMisprovidedbythestartupcircuit．AfterPWMstartsupnormally，theoperatingpowersupplyforPWMistakenoverbytheself-sustainedcircuit．ThemaincircuittopologyoftheDC／DCconverterisisolatedforward．Ke

4、ywords：converter；lowinputvoltage；startupcircuit1引言的范围内：②环境适应性要求，包括热、辐射、力学、温差发电技术是一种利用余热、太阳能、地热等EMC等：③故障保护要求。低品位能源转换成为电能的有效方式．其原理是塞如果不考虑元器件等级的约束限制，可直接采贝克效应。即当一个热源对由两种不同导体构成的用单片集成的Boost电路，如低输入电压DC／DC升闭合回路的两个电极加热时，两个电极会产生电动压转换器TPS61200可实现0．5V超低启动电压，其势。这就是温差电现象。电路如图1所示。温差发电技术目前在国外已得到广泛

5、研究与应用。在空间应用，尤其是深空探测方面，由同位素放射5V产生热量的方式因其能量密度高、工作寿命长、可靠性高等优点被视为理想热源。称为放射性同位素热电式发电机(RadioisotopeThermoelectricGenerator．简图1TPS61200典型应用原理图称RTG)。美国在过去的几十年先后发射的航天器由于受到空间环境效应的限制。TPS61200不能中使用了4O多个RTGE1。在航天器上使用。在此采用PWM控制型单端正激变美国海军是海洋用放射性同位素温差发电器的换拓扑，综合考虑试验结果，工作频率设计为20kHz，最大用户。他们使用的典型发电器为G

6、ulfMillibats，原理框图如图2所示。设计的工作深度达10km．温差电偶材料为碲化铋，热源为同位素锶一9O。可以提供1．5～1．8V电压，功率錾嚼RTG输入回线过流保护不小于1W，寿命长达10年，通过DC／DC变换器获得24V的输出电压[31。图2电路原理框图针对应用需求．设计了一个适用于空间飞行器设计中要考虑的主要难点有：①由于RTG供电的高可靠RTG调节器，其输入为RTG的1．53．2V电压较低(1．5～3．2V)，而一般PWM的最低启动电压电压，输出为5v／1A的DC／DC变换器。也在8V以上，因此如何使PWM正常启动工作是要2总体方案的考虑解

7、决的第1个难点；②同样由于输入电压较低，如何由于宇航应用的特殊性，在考虑总体电路方案提高DC／DC变换器的效率是要解决的第2个难点：时应注重以下几个方面：①高可靠性．即在在轨飞行③由于输入电压较低，线路损耗(供电传输损耗)显得的寿命周期内，DC／DC变换器的失效率要在可接受非常重要，是设计中要考虑的第3个难点。3升压启动电路的设计定稿日期：2010—04—19设计使用了一种单管自激的Boost启动电路给作者简介：王卫国(1964一)，男，甘肃兰州人，博士，研究方向PWM控制电路启动供电(一般PWM的启动电流为为航天器用DC／DC模块电源技术。几个或十几个毫安

8、)．在DC／DC变换器正常输出后，69第44卷第6期