航空DC-DC多路电源的设计与研究

发布时间：2017-07-13 17:25

  本文关键词：航空DC-DC多路电源的设计与研究

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【摘要】：随着航空产业的发展,越来越多的航空电子设备需要同时使用不同输入电压的电源,而目前现有电源大多只能满足单输出供电,当增加输出路数时又不能确保电源体积、输出纹波和输出精度能够满足实际需要,并且随着航空器内部电子设备数量不断增加,航空二次电源所要求提供的供电设备也越来越多,且供电的电压也越来越低,对每一路输出电压的纹波、动态特性等都有较高的要求,特别是先代航空设备虽采用28.5V作为额定电压,但航空器上的许多通讯、控制和保护设备需要5V,?12V等低压直流电源供电。本课题针对这些问题合理设计电路,完成了一款额定输入27V,12路输出的DC/DC多路电源,其中不仅包含航空设备所需的各路固定输出电源,而且增加了可控输出电源,为添加更多航空设备提供了可能性。首先,本课题分析了国内外高频开关电源的发展趋势,研究了多路输出开关电源的拓扑结构,对隔离型小功率DC/DC变换器电路拓扑进行了分析与比较,提出采用全桥变换器作为主电路拓扑,给出了系统的设计方案。其次,围绕从输入到输出的顺序依次设计电路,主电路包括输入电路,PWM控制电路,固定输出电路和可控输出电路,此外还包括:频率设计电路,欠压保护电路,预稳电路,限流电路等,在电路设计中合理选择拓扑并进行详细的参数计算,最终给出了电路的整体设计框图。此外,进行了变压器设计,对平面变压器与传统变压器进行分析,发现平面变压器具有许多优势,并应用平面变压器插入技术来减小杂波干扰对电源影响,最后通过计算得出平面变压器初次级线圈匝数,并通过高频趋肤效应验证计算数据的可靠性。最后,在理论分析和电路设计的基础上,研制了一台电源样机,并进行了主要技术指标的测试,样机整体测试结果表明,电源各项指标基本达到设计要求,输出电压稳定。
【关键词】：多路输出 全桥变换器 平面变压器
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 多路输出开关电源的研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势14-16
• 1.3 课题研究意义16-17
• 1.4 本课题的工作安排17-19
• 第二章 多路电源基本理论19-35
• 2.1 本课题模块电源的性能指标19-20
• 2.2 DC/DC变换器基本拓扑分析20-28
• 2.2.1 Buck变换器20-22
• 2.2.2 全桥电路变换器22-28
• 2.3 线性电源28-29
• 2.3.1 线性电源工作原理28-29
• 2.3.2 线性稳压电源的优点29
• 2.4 多路输出开关电源的电路拓扑29-32
• 2.4.1 反激多路输出开关电源拓扑29-30
• 2.4.2 正激多路输出开关电源拓扑30-31
• 2.4.3 全桥多路输出的拓扑31-32
• 2.5 本课题电路拓扑与结构选型32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 多路输出模块电源的设计35-51
• 3.1 电路设计35-44
• 3.1.1 输入电路设计及功率管选择35-36
• 3.1.2 全桥式开关电源电路中的PWM电路36-40
• 3.1.3 芯片欠压保护设定40-41
• 3.1.4 预稳电路的设计41
• 3.1.5 电路频率设置41-42
• 3.1.6 电压反馈环42-43
• 3.1.7 电路过流保护43-44
• 3.2 多路输出电路的实现44-50
• 3.2.1 固定多路输出电路设计44-47
• 3.2.2 可控多路输出设计47-50
• 3.3 本章小结50-51
• 第四章 平面变压器51-59
• 4.1 平面变压器的使用和工作优点51-53
• 4.2 平面变压器的插入技术53
• 4.3 平面变压器设计53-58
• 4.3.1 对于第一组输出占空比1D和匝比1K的选取55-56
• 4.3.2 原副边绕组的匝数56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 电源样机测试及结果分析59-69
• 5.1 电源样机的PCB电路设计59-61
• 5.1.1 PCB的设计流程59
• 5.1.2 元器件布局59-60
• 5.1.3 PCB布线要点60
• 5.1.4 散热问题60-61
• 5.2 电源样机试验61-67
• 5.2.1 试验所需主要设备61-62
• 5.2.2 波形测试及分析62-66
• 5.2.3 负载调整率IS和电压调整率VS66-67
• 5.3 实验结果分析67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 主要完成的工作69-70
• 6.2 下一步工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 附录A75-77
• 附录B77-78
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果78-80
• 致谢80

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