模塊電源輔助功能的研制

摘要：介紹了解決模塊電源過、欠壓保護(hù)和延長(zhǎng)輸出電壓保持時(shí)間的方法，分析了保持時(shí)間的計(jì)算方法，解決了模塊電源在機(jī)載領(lǐng)域使用的具體要求，使模塊電源的功能得到了充分的發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：模塊電源；過、欠壓保護(hù)；輸出電壓保持時(shí)間

Research of Assistant Function for Module Power Supply

PANG Jing, BAI Yong-gang, XIE Jun-xian

Abstract:The Solution for overvoltage and under-voltae protections as well as prolonging output voltage maintenance time of module power supply are introduced,and the calculation method for maintenance time is analysised.Moreover,the detailed requirements were solved for the module power supply using in the aircraft.Hence,the functions of module power supply were adequately displayed.

Keywords:Module power supply; Overvoltage and under-voltage protections; Output voltage maintenance time

1 前言

隨著機(jī)載技術(shù)的不斷發(fā)展，為了滿足機(jī)載設(shè)備對(duì)電源模塊的要求，提高可靠性，節(jié)約飛機(jī)上的能源和空間，縮短研制周期，機(jī)載電源模塊逐步向小型化、高效化和模塊化方向發(fā)展，模塊電源越來越多地用在了機(jī)載電子產(chǎn)品上。雖然模塊電源具有許多優(yōu)點(diǎn)，但在模塊電源的研制過程中，由于重點(diǎn)放在了提高電源效率，減小體積上，尤其對(duì)輸出功率較小的模塊電源，其內(nèi)部空間有限，有許多電源內(nèi)部不具備輸出電路的過欠壓保護(hù)功能。同時(shí)在機(jī)載產(chǎn)品中，為了滿足國(guó)軍標(biāo)GJB181-86對(duì)用電設(shè)備的要求，在地面電瓶車和機(jī)上電源轉(zhuǎn)換期間以及匯流條切換過程瞬間，如何使機(jī)上設(shè)備正常工作，即怎樣提高模塊電源輸出電壓的保持時(shí)間，也是模塊電源作為機(jī)載電源應(yīng)重點(diǎn)解決的問題。本文針對(duì)上述兩個(gè)問題進(jìn)行了理論分析，并給出了相應(yīng)的解決方案。

2 過壓與欠壓保護(hù)電路

過、欠壓保護(hù)電路的作用是，當(dāng)輸出電壓超過或低于設(shè)計(jì)值時(shí)，把輸出限定在某一安全值的范圍內(nèi)，或使輸出電壓關(guān)閉，從而達(dá)到保護(hù)電源模塊和用電設(shè)備的雙重功效。

在以往用分立元器件組成的電源模塊中，通常采用齊納二極管和晶閘管組成的過壓保護(hù)（OVP）電路（見圖1），或集成化的OVP電路。前者的工作原理是，當(dāng)過壓現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，齊納二極管D發(fā)生雪崩擊穿使V導(dǎo)通，把電源輸出端短路，從而將過壓保護(hù)轉(zhuǎn)換為過流保護(hù)，這種保護(hù)一旦發(fā)生，只有把電源的輸入電壓斷開幾秒鐘后，才能使電路恢復(fù)正常。而集成OVP保護(hù)電路是利用專門的集成電路（如MC3423），將過壓采樣信號(hào)加到感應(yīng)電壓端，當(dāng)輸出電壓大于某一額定電壓時(shí)，集成OVP電路輸出高電平，該電平加至脈寬調(diào)制器的控制端，使保護(hù)電路開始工作。如果過壓條件撤出，它可以使電路恢復(fù)正常。

圖1 齊納二極管和晶閘管組成的OVP電路

使用模塊電源時(shí)，由于沒有獨(dú)立的脈寬調(diào)制器，因此采用上述兩種方法進(jìn)行過壓保護(hù)是行不通的。為此，選用UC公司生產(chǎn)的UC3903芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的過、欠壓保護(hù)。

2.1 UC3903芯片的性能及特點(diǎn)

UC3903系列集成電路可以同時(shí)響應(yīng)4路電壓的過、欠壓信號(hào)，內(nèi)部的運(yùn)算放大反向器允許至少1路信號(hào)為負(fù)電壓。其內(nèi)部包含過、欠壓比較器，通用運(yùn)算放大器，電源過壓感應(yīng)電路，過、欠壓延時(shí)電路，啟動(dòng)鎖存電路和3路OC（集電極開路）門輸出電路等。

該集成電路內(nèi)部的故障窗口調(diào)節(jié)電路可以很容易地實(shí)現(xiàn)過、欠壓門限電壓的編程控制，門限電壓以2.5V為基準(zhǔn)變化，具有與窗口寬度相關(guān)的輸入滯后。一旦出現(xiàn)故障，UC3903的三個(gè)OC門輸出可以吸收超過30mA的負(fù)載電流，這三個(gè)OC門輸出分別對(duì)應(yīng)過壓（OV）、欠壓（UV）和電源工作正常（Power OK）三種情況。除此之外，UC3903內(nèi)部還包含一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器，該運(yùn)放可以實(shí)現(xiàn)其它輔助功能，例如用2.5V輸出作為基準(zhǔn)電壓、感應(yīng)和放大反饋誤差信號(hào)。為了防止啟動(dòng)瞬間過壓指示的誤動(dòng)作，UC3903內(nèi)部還具有啟動(dòng)鎖存功能。

UC3903的工作電壓為8～40V，工作電流7mA。器件封裝形式有PLCC20、LCC20表面貼裝封裝形式及雙列直插DIP18塑封、陶瓷和表面貼裝封裝形式。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 UC3903框 圖

2.2 管腳定義

VREF 精密的2.5V電壓基準(zhǔn)，可作為外部電路的基準(zhǔn)電壓。

WINDOW ADJUST 窗口調(diào)節(jié)。

SENSE 4 INVERT INPUT 過、欠壓信號(hào)輸入端4反向電壓輸入端。

SENSE 1－4 過、欠壓信號(hào)輸入端。

OV RELAY過壓延時(shí)。

OV FAULT 過壓故障，信號(hào)電平為低電平有效。