Buck DC／DC變換器在星載開關電源中的應用

輸出1電壓為接UCx843時的電壓；輸出2電壓為接MOSFET管時電壓。
2．2．4 PWM控制電路
該電路由PWM及外圍的電阻、電容組成。其主要功能為：用于產生振蕩波，進行穩壓反饋、軟啟動、過流保護、過壓保護等多種功能，是DC／DC變換器的核心部分。在DC／DC變換器的設計中，開關頻率確定為(200+50)kHz。
振蕩電路參數的計算公式為：
RTCT=k／f (6)
式中：RT，CT為振蕩電阻、電容；k為振蕩器充放電系數。
當RT≥5 kΩ時，k=1．72；當RT5 kΩ時，k在0．6～0．65間取值。其中，CT取(4 700+100)pF，RT的參數范圍為1～2kΩ。
應用該器件時，主要采用以下技術措施：①降壓使用該器件(10～14 V)，減小電壓應力和功耗，提高使用可靠性：②外圍電路中的元件盡可能分布在該器件附近，減小電路分布參數的影響；③在印制電路板設計時，使用平面地。
2．2．5 功率變換電路
該電路采用傳統的Buck電路。其作用是：將PWM電路產生的驅動信號進行功率放大，使一次母線電壓／功率轉換成用電設備所需要的電壓／功率。Buck電路實際上就是Buck斬波器，輸出濾波電感L3的參數設計十分關鍵，它既起濾波作用又起儲能作用，L3的表達式為：
L3=(Umax-Uo)Ton／(0．02Io) (7)
式中：Umax為輸入電壓最大值；Uo為輸出電壓額定值；Io為輸出額定電流。
經計算L3=770 μH，假定Buck電路從連續狀態轉變為不連續狀態的臨界電流值是額定輸出電流的1％，即35mA。
在漆包線規格選擇上，主要考慮變換器的總功率和確定規格漆包線的過電流能力。DC／DC變換器的額定輸出功率為100 W(28．5 Vx3．5 A)，選擇線徑為0．31mm的漆包線繞制。按5A／mm2的電流密度計算，L3需要φ0．31mm漆包線的并繞根數L=3．5／[5x(0．31／2)2π]=9．3，取L=10。
以上關于漆包線并繞根數的計算是在要求的額定電流下進行的，需要說明的是以上漆包線容許過電流的計算是按5 A／mm2的電流密度計算的，這是一個非常保守的取值，一般按8 A／mm2甚至10 A／mm2的電流密度計算。
2．2．6 過流保護電路
本電路方案的過流保護電路沒有采用電流采樣信號輸入到UC1843的ILIM端，利用該腳電流監測端的功能，當輸出負載大于設定的保護點時，源端電流采樣信號在取樣電阻(或電流互感器)上的電壓大于1 V，PWM1843的輸出脈沖關閉，實現限流輸出。當用過載現象消除后，DC／DC變換器自動恢復輸出這一方案，原因是這一過流保護方案在輸出完全短路時，電源自耗功過大，長時間下可能將電源自身燒壞。因此，電流環僅起閉環調節的作用。
過流保護電路由電流互感器、三極管、電阻和電容組成。當輸出負載大于設定的保護點時，三極管導通，UC1843的COMP端被拉到地，脈寬調制器無輸出，電源實現過流保護，當用過載現象消除后，DC／DC變換器自動恢復輸出。該過流保護電路的優點是電源輸出長時間處于短路狀態，電源本身不會損壞。
2．2．7 過壓保護電路
發生過壓時，電路通過降低消浪涌MOSFET的柵極電壓來增大MOSFET的漏-源導通電阻，從而實現過壓保護的功能。通過對電路進行仿真實驗可知，電路很好地實現了過壓保護的功能。需要說明的是過壓保護只考慮主功率MOSFET管短路一種情況。圖3示出UC1843輸出波形uco和RCC啟動電路三極管集-射極電壓uce波形。

3 結論
介紹的42 V轉28 V Buck DC／DC變換器相對于隔離型開關電源的特點是轉換效率高，可作為星載設備的二次母線使用，如果輸出整流電路采用同步整流技術，轉換效率可達到98％以上。