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模块电源辅助功能的研制1前言随着机载技术的不断发展,为了满足机载设备对电源模块的要求,提高可靠性,节约飞机上的能源和空间,缩短研制周期,机载电源模块逐步向小型化、高效化和模块化方向发展,HYPERLINK"http://mokuai.dianyuan.com"\t"_blank"模块电源越来越多地用在了机载电子产品上。虽然模块电源具有许多优点,但在模块电源的研制过程中,由于重点放在了提高电源效率,减小体积上,尤其对输出功率较小的模块电源,其内部空间有限,有许多电源内部不具备输出电路的过欠压保护功能。同时在机载产品中,为了满足国军标GJB181-86对用电设备的要求,在地面电瓶车和机上电源转换期间以及汇流条切换过程瞬间,如何使机上设备正常工作,即怎样提高模块电源输出电压的保持时间,也是模块电源作为机载电源应重点解决的问题。本文针对上述两个问题进行了理论分析,并给出了相应的解决方案。2过压与欠压保护电路过、欠压保护电路的作用是,当输出电压超过或低于设计值时,把输出限定在某一安全值的范围内,或使输出电压关闭,从而达到保护电源模块和用电设备的双重功效。在以往用分立元器件组成的电源模块中,通常采用齐纳HYPERLINK"http://www.yuanqijian.com/diode"\t"_blank"二极管和晶闸管组成的过压保护(OVP)电路(见图1),或集成化的OVP电路。前者的工作原理是,当过压现象发生时,齐纳二极管D发生雪崩击穿使V导通,把电源输出端短路,从而将过压保护转换为过流保护,这种保护一旦发生,只有把电源的输入电压断开几秒钟后,才能使电路恢复正常。而集成OVP保护电路是利用专门的集成电路(如MC3423),将过压采样信号加到感应电压端,当输出电压大于某一额定电压时,集成OVP电路输出高电平,该电平加至脉宽调制器的控制端,使保护电路开始工作。如果过压条件撤出,它可以使电路恢复正常。图1齐纳二极管和晶闸管组成的OVP电路使用模块电源时,由于没有独立的脉宽调制器,因此采用上述两种方法进行过压保护是行不通的。为此,选用UC公司生产的UC3903芯片,实现对输出电压的过、欠压保护。2.1UC3903芯片的性能及特点UC3903系列集成电路可以同时响应4路电压的过、欠压信号,内部的运算放大反向器允许至少1路信号为负电压。其内部包含过、欠压比较器,通用运算放大器,电源过压感应电路,过、欠压延时电路,启动锁存电路和3路OC(集电极开路)门输出电路等。该集成电路内部的故障窗口调节电路可以很容易地实现过、欠压门限电压的编程控制,门限电压以2.5V为基准变化,具有与窗口宽度相关的输入滞后。一旦出现故障,UC3903的三个OC门输出可以吸收超过30mA的负载电流,这三个OC门输出分别对应过压(OV)、欠压(UV)和电源工作正常(PowerOK)三种情况。除此之外,UC3903内部还包含一个独立的运算放大器,该运放可以实现其它辅助功能,例如用2.5V输出作为基准电压、感应和放大反馈误差信号。为了防止启动瞬间过压指示的误动作,UC3903内部还具有启动锁存功能。UC3903的工作电压为8~40V,工作电流7mA。器件封装形式有PLCC20、LCC20表面贴装封装形式及双列直插DIP18塑封、陶瓷和表面贴装封装形式。其内部结构如图2所示。图2UC3903框图2.2管脚定义VREF精密的2.5V电压基准,可作为外部电路的基准电压。WINDOWADJUST窗口调节。SENSE4INVERTINPUT过、欠压信号输入端4反向电压输入端。SENSE1-4过、欠压信号输入端。OVRELAY过压延时。OVFAULT过压故障,信号电平为低电平有效。UVFAULT欠压故障,信号电平为低电平有效。POWEROK电源工作正常指示。LINE/SWITCHERSENSE电网/开关感应端。OUTPUT通用运算放大器输出端。N.I通用运算放大器同向端。INV.通用运算放大器反向端。2.3典型应用UC3903用于3路输出模块电源过、欠压保护电路的典型应用如图3所示。其主要原理是,多路监视器UC3903接收到各路输出电压信号后,分别与过、欠压门限电压比较,经过、欠压比较器检测,输出正常时OC门输出脚11(OVFAULT)、脚12(UVFAULT)、脚14(POWEROK)经过HYPERLINK"http://www.yuanqijian.com/resistance"\t"_blank"电阻R15上拉为TTL高电平。如果某一路或几路输出电压有故障(过压或欠压),该监控器的脚11,脚12或脚14即输出一个TTL低电平,此电平作为故障告警信号,加至模块电源的控制端,关闭电源模块的输出,实现过、欠压保护。图3