雷達(dá)發(fā)射機(jī)對其高壓電源的穩(wěn)定性有較高要求，在設(shè)計(jì)高壓電源時(shí)通常需要從普通供電系統(tǒng)經(jīng)過兩級(jí)或多級(jí)穩(wěn)壓以達(dá)到輸出要求，而且還需要考慮電源隔離、體積、散熱、可靠性等問題。

模塊電源具有比分立元件電源靈活、高效、可靠等明顯優(yōu)勢，采用模塊電源可以設(shè)計(jì)出有效的高壓電源的第一級(jí)穩(wěn)壓，同時(shí)兼顧電源隔離、體積、散熱、可靠性等要求，縮短開發(fā)或更改設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間，節(jié)省人力及技術(shù)成本。這樣可以將設(shè)計(jì)關(guān)注于高壓電源的主電路，提高設(shè)計(jì)效率。

 

1 模塊電源的特點(diǎn)分析

1．1 模塊電源的優(yōu)點(diǎn)

模塊電源具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)品種多樣有AC／DC、DC／DC、EMI模塊等等。

(2)設(shè)計(jì)簡單 電源模塊只需配上少量分立元件．即可獲得電源。模塊電源一般配備標(biāo)準(zhǔn)化前端、高集成電源模塊和其他元件，因此使設(shè)計(jì)應(yīng)用大為簡化。

(3)縮短開發(fā)周期模塊電源一般備有多種輸人、輸出選擇。用戶也可以重復(fù)迭加或交叉迭加，構(gòu)成積木式組合電源，實(shí)現(xiàn)多路輸人、輸出，大大減少開發(fā)時(shí)間。某些模塊電源如有特殊需要還可以協(xié)議訂貨。

(4)變更靈活產(chǎn)品設(shè)計(jì)如需更改，只需轉(zhuǎn)換或并聯(lián)另一合適電源模塊即可。

(5)散熱方便模塊電源外殼有集熱器、散熱器和外殼三位一體的結(jié)構(gòu)形式。實(shí)現(xiàn)了模塊電源的傳導(dǎo)冷卻方式。使電源的溫度值趨近于最小值。而且模塊電源外觀較為美觀。

(6)質(zhì)優(yōu)可靠模塊電源一般均采用全自動(dòng)化生產(chǎn)，并配以高科技生產(chǎn)技術(shù)，因此品質(zhì)穩(wěn)定、可靠。

1．2 模塊電源的缺點(diǎn)

模塊電源具有如下缺點(diǎn)：

(1)模塊電源通用化設(shè)計(jì)，在某些空間小散熱不便的特殊場合，需要的高功率密度的模塊電源型號(hào)少，較難選型。

(2)模塊電源價(jià)格較高，并占用一定空間和重量。所以設(shè)計(jì)時(shí)，模塊電源供電滿足使用即可，模塊個(gè)數(shù)不宜過多，以減少空間和重量開支。

1．3 模塊電源在高壓電源中的適用范圍

高壓電路的主電路是控制電路和高壓生成電路。其中交流供電輸入和所需低壓直流控制電源．以及濾波或功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)鹊炔糠志墒褂媚K電源。

 

2 高壓電源對模塊電源的使用要求

電真空器件雷達(dá)發(fā)射機(jī)的高壓電源需要專門設(shè)計(jì)，對其高壓電源的穩(wěn)定性有較高要求。在設(shè)計(jì)高壓電源時(shí)通常需要從普通供電系統(tǒng)經(jīng)過兩級(jí)或多級(jí)穩(wěn)壓以達(dá)到輸出要求。而且還需要考慮電源隔離、體積、散熱、可靠性等問題。

高壓電源使用模塊電源的范圍是：濾波功率變換電路，控制部分(低壓)，高壓部分一般不使用市售高壓模塊電源，而要根據(jù)發(fā)射機(jī)使用參數(shù)要求專門設(shè)計(jì)。某型高壓電源的構(gòu)成框圖如圖1所示。

 

2．1 供電輸入和控制電路分析

高壓電源的供電輸入由兩部分組成，一部分是交流供電，通常由車載或機(jī)載發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。通常為400 Hz或5O Hz，電壓選115 V或220 V左右，中小功率高壓電源選單相供電，大功率高壓電源選三相供電。另一部分是低壓直流供電，主要供高壓電源的控制部分使用，如±5 V、±15 V、±27 V等等．一般電流較小，功率不高。

在實(shí)際的系統(tǒng)中，高壓電源從系統(tǒng)獲得供電，交流供電提供功率來源，低壓直流供電提供控制使用。而系統(tǒng)為接地安全起見，通常將數(shù)字地、模擬地、線纜屏蔽層和機(jī)殼大地相連，甚至有些低壓直流供電的回線與屏蔽層或大地直接相連。高壓電源的PWM控制部分要與高壓反饋電壓作比較，所需低壓直流供電常常需要單獨(dú)供電，為隔離起見其回線不能接地。這樣，系統(tǒng)低壓直流供電在這種情況下不能滿足要求，高壓電源無法使用系統(tǒng)的該路供電，而必須在高壓電源內(nèi)使用適當(dāng)DC／DC模塊電源生成所需的隔離低壓直流供電電源。

2．2 濾波和功率變換電路分析

高壓電源的穩(wěn)定性有較高要求，而且輸出常常為多路電源，往往一級(jí)穩(wěn)壓無法很好滿足高壓電源的穩(wěn)定性要求。

在功率變換時(shí)需要將直流電逆變?yōu)楦哳l的交流電送往高壓變壓器。在對交流輸入整流濾波后使用穩(wěn)壓模塊電源提供DC／DC變換，成為第一級(jí)穩(wěn)壓，然后再逆變?yōu)楦哳l的交流電送往高壓變壓器進(jìn)行升壓和穩(wěn)壓，即第二級(jí)穩(wěn)壓。這樣，從普通供電系統(tǒng)經(jīng)過兩級(jí)或多級(jí)穩(wěn)壓以達(dá)到輸出要求。

此外，對交流輸人的整流濾波也可選用適當(dāng)AC／DC模塊電源、濾波或功率因數(shù)補(bǔ)償模塊等等。

2.3 使用要求

發(fā)射機(jī)高壓電源所采用的模塊電源必須達(dá)到國軍標(biāo)要求。

模塊電源在外形結(jié)構(gòu)上必須滿足高壓電源安裝、體積、散熱和重量等相應(yīng)的要求，能夠經(jīng)受系統(tǒng)嚴(yán)格的環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)。

 

3 模塊電源的應(yīng)用

3．1 輸出電壓的調(diào)節(jié)

對有TRIM或ADJ(可調(diào)節(jié)1輸出引腳的模塊電源，可通過電阻或電位器對輸出電壓進(jìn)行一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍一般為±10％。

對TRIM輸出引腳，將電位器的中心與TRIM相連，在所有+S、-S管腳的模塊中，其他兩端分別接+S、-S。沒有+S、-S時(shí)，將兩端分別接到相應(yīng)主路的輸出正負(fù)極(+S接+ ，-S接-UIN)，然后調(diào)節(jié)電位器即可。電位器的阻值一般選用5～10 kΩ比較合適。

對ADJ輸出引腳．分為輸入邊調(diào)節(jié)與輸出邊節(jié)。輸出邊調(diào)節(jié)與TRIM引腳的調(diào)節(jié)方式一樣。輸入邊調(diào)節(jié)只能上調(diào)輸出電壓．此時(shí)將電位器的其中一端與中心相接，另一端接輸入端的地。

3.2 輸入電壓的調(diào)節(jié)

一般模塊電源都有內(nèi)置濾波器，能滿足一般電源應(yīng)用的要求。如果需要更高要求的電源系統(tǒng)，應(yīng)增加輸入濾波網(wǎng)絡(luò)。可以采用LC或Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)，但應(yīng)注意盡量選擇較小的電感和較大的電容。

為了防止輸人電源瞬態(tài)高壓損壞模塊電源，建議用戶在輸人端接瞬態(tài)吸收二極管并配合保險(xiǎn)絲使用．以確保模塊在安全的輸入電壓范圍之內(nèi)。為了降低共模噪聲，可以增加電容，一般選擇幾nF的高頻電容。

3．3 開／關(guān)電路

模塊電源的開關(guān)操作，是通過REM端進(jìn)行的。一般控制方式有兩種。

（1）REM與-UIN(參考地)相連，關(guān)斷，要求UREF<0．4 V。REM懸空或與+UIN相連，模塊工作，要求UREM>1 V。

（2）REM與UIN相連，關(guān)斷，要求UREM<0．4 V。REM與+UIN相連，模塊工作，要求UREM>l V。REM懸空，關(guān)斷，即所謂“懸空關(guān)斷”(-R)。

如果控制要與輸入端隔離．則可以使用光電耦合器作為傳遞控制信號(hào)。

3．4 模塊電源的組合

（1）并聯(lián)擴(kuò)容將相同模塊輸出端并聯(lián)，可使輸出能力增強(qiáng)。但并聯(lián)模塊的輸出電壓要調(diào)整得比較一致，以保證相對均流，同時(shí)避免不必要的振蕩。對有較大電流輸出的模塊．還可以仔細(xì)設(shè)計(jì)引線電阻，以達(dá)到均流效果。用這種方法并聯(lián)的模塊，不宜超過2個(gè)。同時(shí)，如果其中一塊模塊輸出有故障，整個(gè)系統(tǒng)都將不能正常工作。

（2）冗余熱備份并聯(lián)將相同的模塊輸出端通過二極管后并聯(lián)可使輸出能力增強(qiáng)，以提高電源系統(tǒng)的可靠性。原則上如果配合相應(yīng)輸出報(bào)警電路。將模塊放在可以拆卸的母線上。這樣，出現(xiàn)故障的模塊可以及時(shí)更換。用這種方法并聯(lián)的模塊，沒有量限制。

（3）串聯(lián)擴(kuò)容將相同模塊輸出端串聯(lián)，可使輸出電壓倍增，功率也相應(yīng)增加．而串聯(lián)輸出端須接二極管以進(jìn)行保護(hù)。

 

4 模塊電源的安裝和維護(hù)

由于模塊電源的類別、系列、規(guī)格品種很多，故其功能特性和物理特性不盡相同。因此在安裝、使用與維護(hù)方面也有不同。

需要在注意以下幾方面。

(1)包裝啟封后，應(yīng)核對各接線端子標(biāo)識(shí)是否與隨機(jī)所帶的說明書相符．同時(shí)是否與訂貨合同約定的要求相符。如有不符，應(yīng)立即與購貨單位聯(lián)系，商討處理辦法。

(2)在安裝的第一步，必須將模塊電源的金屬外殼可靠接地，以確保安全，但不可誤將外殼接在零線上。

(3)在安裝完畢通電之前，應(yīng)再次核對各接線端子上的連線，確保輸入和輸出、交流和直流、單相和多相、正極和負(fù)極、電壓值和電流值等參數(shù)正確無誤，杜絕接反、接錯(cuò)現(xiàn)象。

(4)對于大功率電源，一般有兩個(gè)或兩個(gè)以上的“+”和“-”輸出端子。實(shí)際上，這是為了使用戶接線方便，它們內(nèi)部是并接在一起，同屬于一個(gè)輸出電極。

(5)模塊電源不允許長期處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)。線性電源的使用率，應(yīng)控制在60％以內(nèi)；開關(guān)電源的使用率．應(yīng)控制在80％以內(nèi)．否則有可能造成模塊電源人為的早期失效。

(6)對于某些模塊電源，廠家出廠時(shí)在于可調(diào)端子(ADJ)間接有固定電阻。使用時(shí)須用戶自配相應(yīng)阻值的電位器，以取代該固定電阻。但要注意，當(dāng)可調(diào)端子間處于開路狀態(tài)時(shí)，決不允許加載。

(7)為了充分散熱，模塊電源宜安裝在空氣對流較好的位置。需用散熱器的模塊電源，其背板必須均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，并和散熱器緊密貼合，并加以緊固。一般要求線性電源工作電流在4 A以上，或開關(guān)電源工作電流在7 A以上時(shí)．應(yīng)加裝強(qiáng)制風(fēng)冷。此外，在模塊電源外殼上不允許放置其他物品。

(8)模塊電源一般適用于以阻性為主的負(fù)載，若需要應(yīng)用在以容性為主或感性為主的負(fù)載時(shí)．應(yīng)事先協(xié)議訂貨。

(9)發(fā)射機(jī)高壓電源通常不采用市售高壓模塊電源，而專門設(shè)計(jì)高壓電路。若使用高壓模塊電源，在使用過程及停電后10 min之內(nèi)，均不可觸及高壓危險(xiǎn)區(qū)。

(10)模塊電源選型原則：一般功率較大的宜選擇開關(guān)電源，功率較小的選擇線性電源。

(11)模塊電源一般極少損壞，當(dāng)高壓電源工作異常時(shí)如加不上電，關(guān)閉供電，檢查安裝在高壓電源內(nèi)的模塊電源輸出輸入端是否斷路或短路，如有這些現(xiàn)象即說明模塊電源損壞，更換模塊電源即可。模塊電源通常由廠家一次性封裝。不可強(qiáng)行拆卸。

 

5 結(jié)束語

在雷達(dá)發(fā)射機(jī)高壓電源的設(shè)計(jì)過程中，采用模塊電源能可以設(shè)計(jì)出有效的高壓電源的第一極穩(wěn)壓，并兼顧電源隔離、體積、散熱、可靠性等要求。而且縮短開發(fā)或更改設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間，節(jié)省人力及技術(shù)成本。從而將設(shè)計(jì)關(guān)注于高壓電源的主電路，提高設(shè)計(jì)效率。