如何選擇正確的航空級隔離型直流-直流轉(zhuǎn)換器

如今市場上有各種具有多個額定電壓和不同功率等級的航空級隔離型直流-直流轉(zhuǎn)換器，需要仔細(xì)考慮才能從中選出最合適的。

目前，有六家主要的供應(yīng)商可以提供經(jīng)過認(rèn)證、抗輻射的隔離型直流-直流轉(zhuǎn)換器，這些轉(zhuǎn)換器可以將電源總線電壓轉(zhuǎn)換為中間電壓供負(fù)載點(diǎn)使用。大多數(shù)供應(yīng)商會說，他們的產(chǎn)品是給航空電子設(shè)備供電最合適最好的穩(wěn)壓器。所有制造商都有眾多的產(chǎn)品，每種都有自己的包裝，并且有多個電壓和不同的額定功率，有幾家供應(yīng)商甚至可以讓你選擇想要的輸出電壓以優(yōu)化總的供電效率。鑒于當(dāng)前的上市時間壓力和提供首次即成功硬件的需求，事實(shí)證明選擇錯誤的直流-直流轉(zhuǎn)換器不僅代價(jià)高昂，還可能導(dǎo)致產(chǎn)品延遲上市。

那么，哪種產(chǎn)品適合你的項(xiàng)目呢?

選擇最適合自己項(xiàng)目的直流-直流轉(zhuǎn)換器要求考慮許多因素：首先也是最重要的是，具體的功率、電壓和電流要求是什么?你有多少預(yù)算?需要多少電壓軌?所有這些軌都必須單獨(dú)穩(wěn)壓嗎?需要負(fù)電壓或集成的電磁干擾濾波器，比如MIL-STD-461嗎?是否需要微調(diào)?需要使能輸入或遠(yuǎn)程檢測輸出嗎?有多少PCB面積可用?你的熱管理策略是什么?

其它考慮因素包括：器件的可靠性和抗輻射能力如何?供應(yīng)商是否經(jīng)過認(rèn)證?他們的交貨期能不能滿足你的項(xiàng)目規(guī)劃?出于政治或地理位置方面的考慮，你可能必須從特定地區(qū)購買器件。一些衛(wèi)星制造商可能會自己生產(chǎn)直流-直流轉(zhuǎn)換器，對于是應(yīng)該自己生產(chǎn)器件還是從供貨商那里購買器件，同樣具有技術(shù)和商業(yè)上的爭論。

正激轉(zhuǎn)換器

半導(dǎo)體供應(yīng)商目前提供的隔離型航空級直流-直流轉(zhuǎn)換器的額定功率范圍從1.5W至120W不等，其中正激拓?fù)溆玫米疃?。這種轉(zhuǎn)換器以標(biāo)準(zhǔn)降壓穩(wěn)壓器為基礎(chǔ)，增加了一個變壓器用于提供電流隔離，并根據(jù)匝比增加或減小輸出電壓，如圖1所示。

圖1：單開關(guān)和雙開關(guān)正激轉(zhuǎn)換器拓?fù)?/p>

正激轉(zhuǎn)換器在開關(guān)動作、低側(cè)FET導(dǎo)通期間不存儲能量，而是通過變壓器將能量直接傳遞給負(fù)載。輸出電壓取決于匝比和PWM占空比：

工作時的占空比通常限制在50%以下，并在每個開關(guān)周期復(fù)位變壓器磁芯。一般會用第三繞組實(shí)現(xiàn)磁通量復(fù)位。

當(dāng)功率電平在200W以下時，通常使用單開關(guān)正激轉(zhuǎn)換器。由于FET上的電壓應(yīng)力是輸入電壓、反射的變壓器電壓以及由漏電感引起的過壓關(guān)斷尖峰之和，因此要求所用晶體管的額定電壓超過輸入電壓的兩倍，而且要用無源緩沖器或有源鉗位初級電路來限制磁芯復(fù)位時漏極上的電壓上升幅度。這是這種拓?fù)涞闹饕秉c(diǎn)。

為了降低低側(cè)FET的電壓應(yīng)力，通常會增加第二個晶體管，用于將每個開關(guān)上的電壓鉗位到輸入電源總線，如圖1所示。高側(cè)FET也會限制漏電感值，因?yàn)樗梢酝ㄟ^二極管D3和D4將能量返回到輸入端。這種方案可以減少系統(tǒng)損耗，提高效率，最大限度地減小電磁干擾，并避免使用緩沖電路。

在正常工作期間，晶體管將同時導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)FET導(dǎo)通時，電源通過變壓器和輸出濾波器傳送給負(fù)載。當(dāng)FET關(guān)斷時，沒有輸入電源，但在磁化電感中流動的電流會導(dǎo)致初級繞組上的電壓發(fā)生反轉(zhuǎn)，如圖2所示。

圖2：FET導(dǎo)通和關(guān)斷時的電流路徑

反激轉(zhuǎn)換器

隔離型航空級直流-直流轉(zhuǎn)換器供應(yīng)商所提供的反激拓?fù)溆械牟捎靡粋€低側(cè)FET，也有的采用兩個晶體管，目的都是為了獲得同樣的好處。反激(升降壓)轉(zhuǎn)換器在FET導(dǎo)通時將能量存儲在變壓器的磁場中，然后當(dāng)FET關(guān)斷時再釋放到負(fù)載。反激轉(zhuǎn)換器可以被視為共享同一磁芯、并具有相反極性繞組的兩個電感，如圖3所示。

圖3：單開關(guān)和雙開關(guān)反激轉(zhuǎn)換器

目前有六家主要制造商提供各種航空級的隔離型直流-直流轉(zhuǎn)換器，每種都有它們自己的封裝，并且有多種電壓和不同的額定功率。其中一家供應(yīng)商提供的一些產(chǎn)品樣式如圖4所示，它們都進(jìn)行了1:2的縮放，方便比較它們的相對大小以及連接類型和數(shù)量。

圖4：來自某家航空級提供商的密封包裝

圖5列出并比較了上述直流-直流轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品。這里特意忽略了器件標(biāo)識或型號，因?yàn)橹攸c(diǎn)不是要褒揚(yáng)或批評任何的供應(yīng)商。

圖5：來自某供應(yīng)商的航空級隔離型直流-直流轉(zhuǎn)換器

文章比較了通過認(rèn)證的多種用于將輸入電源總線轉(zhuǎn)換成中間電壓的航空級隔離型直流-直流轉(zhuǎn)換器，目的是幫助你作出合理的選擇，能夠在提供航空電子產(chǎn)品的道路上旗開得勝。