一種寬輸入范圍高效率宇航二次電源的設計
電子技術應用
李雙剛，徐歡，曹佳君
上海空間電源研究所
摘要： 提出一種寬輸入電壓、高效率100 W宇航二次電源的設計方法。輸入電壓范圍達到20 V~50 V，可覆蓋星上28 V母線、42 V母線電壓范圍。峰值效率達到90%以上，具有體積小、功率密度高的特點。采用單端反激電路拓撲，通過加入斜坡補償技術，使得反激變換器的占空比工作在60%以上，拓寬了輸入電壓范圍。同時采用平面變壓器技術，降低變壓器漏感，提高效率并減小尺寸。
中圖分類號：TN86 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245193
中文引用格式： 李雙剛，徐歡，曹佳君. 一種寬輸入范圍高效率宇航二次電源的設計[J]. 電子技術應用，2024，50(11)：109-113.
英文引用格式： Li Shuanggang，Xu Huan，Cao Jiajun. Design of a wide input range and high efficiency space secondary converter[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(11)：109-113.
中文引用格式： 李雙剛，徐歡，曹佳君. 一種寬輸入范圍高效率宇航二次電源的設計[J]. 電子技術應用，2024，50(11)：109-113.
英文引用格式： Li Shuanggang，Xu Huan，Cao Jiajun. Design of a wide input range and high efficiency space secondary converter[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(11)：109-113.
Design of a wide input range and high efficiency space secondary converter
Li Shuanggang，Xu Huan，Cao Jiajun
Shanghai Institute of Space Power-sources
Abstract： This article proposes a design method for a wide input voltage and high efficiency 100 W space secondary power supply. The input voltage range reaches 20 V~50 V, which can cover the voltage range of 28 V and 42 V buses on the satellite. The peak efficiency reaches over 90%, with the characteristics of small size and high power density. Adopting a single ended flyback circuit topology and incorporating slope compensation technology, the duty cycle of the flyback converter operates at over 60%, expanding the input voltage range. Simultaneously using planar transformer technology to reduce transformer leakage inductance, improve efficiency, and reduce size.
Key words : secondary power supply；flyback；slope compensation；planar transformer
引言
隨著航天器二次電源的發展，航天二次電源對體積和效率的要求越來越高。但是宇航電源由于存在抗輻照的工作環境，必須采用具有抗輻照能力的VDMOS，而這類器件開關特性普遍較差[1-2]，因此改善電路參數，尋找合適的工作模式成為提升電源效率的主要途徑。
同時航天二次電源的發展與航天器電源系統的供電體制也密切相關，目前航天器電源系統母線電源有28 V母線、42 V母線和100 V母線，為了簡化電源模塊數量，需要二次電源能夠兼容寬輸入電壓的應用。文獻[3]提出一種交錯正激電路實現低壓大電流的高效率輸出，其電路結構復雜，器件較多。本文介紹一款輸入20 V~50 V，輸出28 V 100 W的反激式二次電源，可覆蓋28 V和42 V母線范圍，功率覆蓋大多數航天二次電源的功率需求。拓撲簡單，器件少，同時通過優化電路參數并引入平面變壓器的使用，在全輸入范圍內，20 V輸入電壓下，效率可達到90%以上，42 V輸入電壓下效率達到91.3%。
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作者信息：
李雙剛，徐歡，曹佳君
（上海空間電源研究所，上海 200245）
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