承德市高功率密度数控DC/DC模块电源的研究分析
2023-07-04

模块电源是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说,这类模块称为负载 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块式结构的优点明显,因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光*输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等

    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。

   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。