18607559851 张生


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大功率电源转换器的设计摘要

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来源:刘

摘要:随着我国航天高速发展,电气系统电源架构和技术指标趋于多样化,作为核心元器件之一的电源转换器为电气系统提供高精度电压和大负载,其使用数量大幅增加。电源转换器呈现出电压、电流范围广、引脚接口多样化、精度与质量可靠性要求高等特点,逐渐暴露出传统测试平台在大功率电源转换器方面的测试问题,主要表现为测试精度低。通过高性能接口创新设计研究工作解决大功率电源转换器结构复杂、引脚接口多样化、电压高、电流大、精度高等检测难点,实现准确高效测试评价。

大功率电源

1   引言

随着我国航天高速发展,电气系统电源架构和技术指标趋于多样化,大功率电源作为核心元器件之一的电源转换器为电气系统提供高精度电压和负载,电源转换器功率不断提升,大功率电源转换器具有封装异形、电压高、电流大等特点,随着测试种类的大幅增加逐渐暴露出传统测试平台在大功率电源转换器方面的测试问题,主要表现为测试精度低等测试问题。

2   传统测试平台

传统测试平台采用 PCB 板加 DIP 工装或普通插孔式安装方式[1-3],中小功率电源转换器具有电压小、电流小、结构相对简单、引脚接口有规律性等特点。

传统测试平台(图 1)的特点是 PCB 结构设计通用性强、平台面积小、适用功率 50 W 以内、适用器件引脚直径 0.5 mm 以下。传统测试平台无法测试引脚较粗、引脚结构非通用、功率较大的电源转换器,在大功率电源转换器测试中会出现测试精度低、测试安全性差等测试问题。

3   大功率电源转换器测试问题

大功率(50 W 及以上)电源转换器具有电压高、电流大(可达到 50 A 以上)、结构复杂、引脚接口多样化等特点,传统测试平台在大电流情况下的信号大幅衰减问题。

引脚直径可达 3.8 mm,传统测试接口与其不匹配、存在接触电阻误差[4]。误差电阻一般在 10 mΩ~1Ω之间,即使 1 A 电流,就可能导致 10 mV1 V 的误差,导致大功率器件测试精度差。

4   准确性改进设计

通过设计降低线路带来的测量误差,从而在测试方法上提高测量准确性。

2 为电源转换器测试的基本原理图,图中 DUT 代表被测电源转换器,电阻 R1R2R4R5R7R8 为各接口接触电阻,R3 R6 为测试平台绝缘电阻,V测 为实际测量电压,Vout 为实际输出电压。

在各接口漏电流小于 1μA 的情况下,R3 R6 >> R1R2R4R5R7R8。另外,在采用远端开尔文补充的情况下,将系统补偿点设计到图 2 A 点和 B 点。由此,图 2 可以简化为图 3

由图 3 可得式(1)。