[发明专利]一种空间电源磁隔离反馈电路

说明书

本发明涉及一种空间电源磁隔离反馈电路，包含副边误差放大电器EA、高频小信号变压器Tc及受控驱动电流源i_C构成的磁隔离调制电路、采样开关S_H及保持电容C_H构成的解调器等部分功能电路。变换器输出电压V_out与误差放大器EA内部基准V_REF经过误差放大后产生的控制信号V_EA经过由外部驱动信号控制的驱动电流源i_C周期性励磁的信号变压器T_C经过磁耦合传递后，由变压器副边的采样开关及S_H及保持电容组C_H成的采样/保持电路后形成原边控制信号V^*_EA，随后其与PWM比较器内部的高频锯齿波V_RAMP信号进行比较后产生脉宽调制PWM逻辑电平，随后PWM经过门极驱动电路提高其驱动能力后送至主功率电路开关器件驱动极，用于调节开关器件的占空比D，从而实现对于输出电压的调节。

技术领域

本发明属于电源转换器的隔离式反馈控制方式实现电路，涉及一种空间电源磁隔离反馈电路，具体设计了一种基于高频信号变压器与集成式脉宽调制器(PWM IC)UCX845的低成本、高可靠、性能优异的磁隔离反馈电路，在空间电源领域具有光明的应用前景。

背景技术

为提高航天器的安全性及可靠性，其上所搭载应用的电源变换装置多采用隔离型拓扑，隔离型电源是空间电源设计领域公认的难点，涉及比较复杂的电磁场理论问题。“隔离”包含两方面内容：1)主功率电路隔离；2)反馈控制电路隔离。主功率电路隔离大多通过采用含有功率变压器的诸如反激(实际为储能电感)、正激、推挽、桥式等拓扑来实现电气隔离；而反馈控制电路隔离多采用“误差放大器+光耦”的形式达到“弱电控制强电”的目的。然而，光耦因其固有缺陷：①由于制造工艺的差异性，不同光耦器件的原边发射二极管与副边的光敏晶体管特性之间存在较大差异，使得成品特性之间存在较大公差，会增加单机调试与测试工作量，难以做到电源变换器之间的批次化量产；②复杂的空间辐射环境、较宽范围温度变化会使得光耦器件的关键参数CTR(电流传输比)出现大幅波动，会导致补偿环路增益存在较大范围波动，使得电源增益裕度及相位裕量减小，抗输入及负载波动鲁棒性下降。因此，当光耦应用于具有复杂辐射环境的空间电源隔离反馈支路时会出现较大的可靠性、安全性隐患，从而导致航天飞行器失去可靠的电源供应保障。

针对上述问题，提出一种高可靠度、可以取代光耦的、适宜于空间应用的隔离型反馈控制电路显得十分迫切与必要。类似于主功率电路的电气隔离，将反馈控制支路进行磁隔离来实现控制信号由副边向原边的传递显得比较自然而然，磁隔离以其较宽的工作温度变化范围、极高的线性度以及极佳的抗空间辐射环境能力使得其在空间电源反馈控制上获得越来越多的关注。本发明设计了基于集成式PWM脉宽控制器UC1845和高频信号变压器的磁隔离式反馈控制电路，具有替代光耦在隔离式反馈控制副边误差放大信号的功能。

电气隔离可以大幅增加空间应用电源变换装置的可靠性与安全性，功率拓扑电气隔离通常通过主功率变压器实现“电能-磁能-电能”的能量转换过程。然而，为了实现对于输出电压或电流的调节与控制，必须采用隔离式反馈控制环路。两种常用的控制方法是：①基于光耦隔离反馈的原边控制；②结合隔离式驱动器的副边控制。前者劣势为光耦CTR(Current Transfer Ratio)参数会随温度、时间及辐射环境等出现较大幅度变化，导致反馈控制环路增益出现大幅波动，从而影响变换器的增益及相位裕量，使得电源变换器鲁棒性降级。后者劣势为需要副边单独的供电电源，通常需要设置专门的“自举电路”。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种空间电源磁隔离反馈电路。

技术方案