随着工业和国防的发展,航空、相控阵雷达、导弹等现代武器装备对高电压输入的大功率DC/DC模块电源的要求越来越高。。同时,半导体工业和集成芯片技术的快速发展为数控模块电源的实际应用提供了良好的平台。提出了级联两级DC/DC拓扑结构,研制了宽输入/高电压、28V/1200W输出的高功率密度数控DC/DC模块。控制系统采用TI公司的数字电源控制芯片UCD3138,提出了相应的数字控制优化策略和多模块应用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求模块电源实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次模块电源,功率密度有较大幅度的提高。
首先,本文提出了一种级联两级拓扑结构,它是一个串并联LLC和一个串并联Buck电路的组合。然后分析了数字控制芯片的功能,在软件中引入了多线程的概念,提出了基于有限状态机的控制程序设计。描述了控制电路的硬件设计,设计并验证了级联模块的无超调线性软启动、预偏压启动、恒功率恒流、模块并联输出等功能。其次,根据拓扑结构的特点和数控平台的优势,在*统功率控制策略的基础上,设计了几种优化的数字控制策略:1 .通过分析LLC变换器副边由于同步整流管的寄生结电容而无法实现CCM的现象和原因,提出了一种无需附加*感器的同步整流器数字控制方法。2.根据宽电压范围的要求,根据输入电压和输出功率的不同,设计了LLC电路的变模式半闭环变频控制策略。3.在分析Buck电路损耗的基础上,提出了Buck电路的变频控制策略,以实现大范围的效率优化。**,设计了基于多模块的输入-串联-输出-并联组合控制系统,提出了基于输入电压上翘的电压均衡控制策略,引入了电压平衡总线的概念来补偿输出电压上翘,并对系统的稳定性进行了分析和实验验证。
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