航天器DC-DC變換器的過壓保護電路設計

　　引言

　　在DC-DC變換器設計時要考慮對用電負載的保護以及因用電負載的失效而對DC-DC變換器的保護。航天器用DC-DC變換器由于其高可靠、不可維修的特殊要求，因此在設計之初就要開展失效模式及影響分析的工作，即考慮組成DC-DC變換器的所有部件、元器件可能發生的各種故障對DC-DC變換器的影響，以及設計中相應的糾正措施，以保證不會造成災難性的后果。

　　電子線路類負載對電源的穩定性要求一般不超過電源電壓的1%，在極端情況下不超過5%，機電類負載對電源的穩定性要求相對較寬。為了保證用電設備的安全及可靠運行，要針對電路中元器件及線路要素的各種失效模式設計過壓保護電路。過壓失效模式的分析中不考慮無關的雙重故障，即認為兩個無關電路的不同元器件同時失效為極小概率事件。

　　二次電源過壓失效模式分析

　　DC-DC變換器是一個閉環反饋系統，對于不同電路拓撲引起輸出過壓的故障點不盡相同。例如對于非隔離的Buck變換器，其串聯的功率MOSFET管一旦漏源極短路，輸入電壓會直接串到輸出端。又如，采用磁隔離采樣加輸出二次穩壓的多路輸出DC-DC變換器，用于二次穩壓的三端穩壓器輸入輸出短路，也會導致輸出過壓。再如對于多路輸出的DC-DC變換器，由于交叉調整率差會帶來某路輸出電壓升高。

　　對于一般單輸出隔離式的DC-DC變換器，可能引起輸出過壓的失效模式見表1。