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基于DCDC变换器和滤波器实现航天器二次电源系统

作者:银河总站 发布时间:2021-02-16 01:59 点击:

  需要+5V和12V或+24V等规格的直流电压,这意味着单机需要一个比较集中的电源以满足工作要求。CMOS器件的特点是仅在瞬间需要较大的功率,因此就近放置一个电源比用一个低电压集中电源长距离供电,可以降低配线

  分散供电设计总的原则简单明了,但是当电源从集中移到各应用点的时候,从变换器本身产生的传导和反射纹波需要测量和控制,系统各单机电磁兼容性问题在设计中也必须解决。

  本文所述电路就是基于INTERPOINT公司生产的DC/DC变换器和滤波器进行设计的一种用于航天器的二次电源系统。

  对于一个确定的工程系统,如果其电路中包含CMOS器件、运算放大器和电机驱动电路等部分,则+5V、12V和+24V电源一般来说是必须的。本设计基于INTERPOINT公司生产的DC/DC变换器和滤波器(见图1)。

  开关电源变换器是窄带频谱输入噪声电流的天然发生器,具有开关频率基波分量及其高次谐波分量。大部分INTERPOINT电源变换器内部都具有一级LC输入线滤波器,将噪声成分减低到1mARMS左右或更小。但是,在要求更小的噪声电流或者要求满足GJB151.3-86或其他EMI规范时,还需要附加外部电源线滤波器。只要不超过滤波器的额定线电流和布局不受限制,多个电源变换器可以共用一个滤波器。图1所示电路中的DC/DC变换器分别为MSA2805S和MSA2812D,三个DC/DC变换器共用一个FMH461滤波器。

  在一次电源输入的+28V线上,增加了两个保险丝作为短路保护元件,在保证降额设计(如50%余量)的要求下,其熔值可视二次电源负载而定,如3A或5A。其中一个保险丝和电阻1R3串联,1R3阻值取0.15Ω,则两个保险丝为冗余设计。当负载异常而导致瞬间电流过大时,由于电流是从FUSE1保险丝流过,故FUSE1熔断。异常情况消失后,FUSE2仍然可以保证系统的正常工作。

  为了得到+5V、12V和+24V电源,电路中选用了MSA2805S和MSA2812D两种DC/DC变换器。在获取需要电源的同时,还需要注意噪声的滤除。

  共模噪声主要是因为电感绕组间存在电容、电源器件内部存在寄生电容等原因而产生的。

  各DC/DC变换器的输入回线上分别加旁路电容到DC/DC变换器外壳地,以滤除共模噪声。输入旁路电容可将机壳上的共模电流引回到输入回线上,减小辐射。

  各DC/DC变换器的电源输出端,分别加了电感、旁路电容和极间电容,以滤除输出线对上的差模噪声和共模噪声。各电感的绕组的匝数和漏感分别相等,磁环为铁氧体软磁性材料。

  +28V输入电源和DC/DC变换器之间通过FMH-461隔离,FMH-461是INTERPOINT公司生产的电磁干扰(EMI)滤波器,可以减小DC/DC变换器产生的高频反射纹波电流对公用输入母线V电源线的干扰,对电源线传导发射和电场辐射发射有效。同时,为减小电磁干扰,滤波器的外壳地必须与DC/DC变换器的外壳地低阻导通。图1所示电路中,直接将DC/DC变换器和滤波器的外壳短接。

  对于图1基于INTERPOINT公司生产的DC/DC变换器和滤波器进行设计的电路,在试验室中分别对电源系统的输出电压和输出纹波进行了测试,测试结果如表1所示。

  测试结果表明,在文中设计的电路中,DC/DC变换器输出电压的纹波在全带宽情况下,最大为135.48mV,而在限定带宽60MHz时,纹波不超过20mV,完全满足电路元器件正常工作对电源的要求。

  本文所述的一种用于航天器的二次电源系统是基于INTERPOINT公司生产的DC/DC变换器和滤波器进行设计的,该电源系统已经成功用于航天器的有效载荷,并通过了电源线)、电源线)、电场辐射发射(RE102)和电场辐射敏感度(RS103)等EMC试验项目,满足航天产品的EMC试验要求。

  文中设计的电源电路充分考虑了器件备份、母线电源的安全性、电磁干扰等因素,满足航天产品的可靠性、效率、浪涌和纹波、电磁兼容性的要求,获得了满意的结果。

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  48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...

  0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图

  NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

  8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图

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