高可靠DC-DC变换器的设计

应用PWM设计高可靠DC-DC变换器,其开关频率更高,可达1 MHz,这样减小了储能元件的尺寸,可采用陶瓷电容器,提高系统的可靠性,降低了成本。分析了Si9114的工作原理,并给出28 V输入,5 V/5 A输出的DC-DC变换器的应用电路。 《高可靠DC-DC变换器的设计》一文探讨了如何运用PWM技术来设计高效、可靠的DC-DC变换器。在现代电子设备中，尤其是航空航天领域，高性能的DC-DC变换器扮演着至关重要的角色，它们需要具备高功率密度、大电流处理能力以及宽泛的工作温度范围。为了满足这些需求，文章提出了一种采用厚膜混合集成功率电路工艺制造的高可靠性105℃DC-DC变换器设计方案。 设计的关键在于应用PWM（脉宽调制）技术，通过提高开关频率至1 MHz，这不仅可以减小储能元件的尺寸，降低整体体积，还能使用陶瓷电容器来提高系统的稳定性和可靠性，同时减少成本。文中特别分析了Si9114这一PWM控制器的工作原理，这是一种电流模式的PWM控制器，拥有诸多优点，如高达1 MHz的开关频率、内置功率MOSFET驱动电路和高压启动电路等，其耐压200 V，导通电阻仅1 Ω，适用于10 W~30 W的开关电源。 在变换器的工作方式选择上，文章建议采用正激式而非回扫式，因为正激式在输出绕组短路时仍能维持向控制电路提供稳定电源。Si9114的软启动电路确保了功率元件在上电时受到较小冲击，增强系统可靠性，同步输出引线则简化了EMI滤波，方便多变换器的并联。 PWM控制电路的组成部分包括高压预调制器、关闭端、基准电源、误差放大器、软启动、振荡器、同步端、电流检测等。其中，高压预调制器解决启动问题，关闭端实现快速关闭输出，基准电源提供稳定电压，误差放大器负责电压调节，软启动电路则平滑启动过程，防止电流峰值导致的振荡。振荡器通过调整外接元件RT和GT来设定工作频率，同步端则确保与主时钟同步，减少噪声干扰。 总结来说，高可靠DC-DC变换器的设计通过优化PWM控制器的选择和使用，结合高效的封装工艺，实现了高功率密度、高可靠性的目标。具体设计中，Si9114的特性被充分利用，确保了变换器在各种条件下稳定工作，并降低了系统成本。这种设计方法对于提升航空航天等领域电源系统的性能和可靠性具有重要意义。