变换器辅助电源的设计流程主要包括哪几个方面

[导读]辅助电源是航空器供电系统的重要组成部分，由辅助动力装置(APU)或小型发电机等设备构成。

辅助电源是航空器供电系统的重要组成部分，由辅助动力装置(APU)或小型发电机等设备构成。主要功能包括为地面维护检测提供电力支持、在主电源失效时维持机内照明等基本用电需求、协助发动机启动等。该装置通常安装在飞机尾部，具备独立性强、启动迅速的特点，其发电能力可达几十千瓦以支撑地面基础用电需求。现代航空器采用多余度电源设计，辅助电源与主电源、应急电源共同构成三级供电体系，确保飞行安全。

近年来，随着电力电子技术的不断发展，特种电源技术也得到飞速发展。高压电源作为特种电源的一种，在医学、环境学、航空航天以及电信等领域也发挥着越来越重要的作用[1-3]。目前，大功率直流高压电源普遍采用全桥逆变电路实现低频交流向高频交流的转换，从而降低变压器的体积，提高电源效率。IGBT由于其兼备场效应管易于驱动、控制简单、开关频率高的优势与BJT双极型器件低饱和压降、容量大的特点，被广泛应用于大功率全桥逆变电路中。然而，IGBT存在关断电流拖尾现象[4]，处理不当很容易造成器件击穿。为了保证IGBT可靠关断，通常采用IGBT专用驱动模块，实现IGBT负压关断，保证全桥逆变电路的安全运行。辅助电源系统由小型辅助发电机(或APU)、变流器及控制器构成 [1] [5]。其中APU作为核心组件，是由独立燃气轮机驱动的发电单元，配备专用进气风门和排气系统，主要用于地面工作，也可在空中替换失效的主发电机供电 [5] [7]。控制器负责监控电力参数并自动切换供电模式 [1-2]。

电源在复杂系统中扮演着重要角色，如同人体中的心脏，它提供系统所需的能量，维持其正常运转。然而，电源本身也是一个复杂的系统，其内部电路模块需要精确的电压与电流供应，且这些需求因功能而异，有时甚至相互矛盾。因此，为了确保电源的稳定可靠工作，我们必须关注其辅助供电设计，这也是系统整体稳定性的关键一环。

高稳定性和高可靠性是辅助供电设计的核心要求。它必须能够在各种电气环境和条件下，持续输出稳定且可靠的辅助电压和电流。更重要的是，其自身的可靠性标准往往比主电源更为严格。辅助供电设计应追求结构简单、成本低廉。在满足额定要求的前提下，应尽可能减少所需器件的数量，同时确保不会占用过多空间或增加额外重量。此外，其设计成本不应显著提升整机的制造成本。

随着能源之星标准的日益严格，电源转换效率成为了关键指标。在待机状态下，功耗的降低同样重要。辅助供电设计不仅影响产品是否能够满足能源之星的要求，更直接决定了待机功耗能否达到标准。在电路系统中，辅助电源扮演着至关重要的角色。一旦其他电路出现异常，辅助电源必须能够抵御干扰，持续为保护电路提供稳定的电压。这样，电源能够迅速进入保护模式，从而有效防止电源本身的损坏，同时确保后端负载的安全。

02设计与维护易用性电路设计简洁化对于提升整机供电的稳定性至关重要，同时也能缩短设计周期。考虑到生产维修及后期维护的便捷性，是确保系统长期稳定运行的关键。抵御短时过载能力，在电源启动阶段，特别是大功率电源，监控和保护电路的电容电压从0V开始逐渐上升，这要求电源能够提供较大的瞬时电流。同时，对于某些需要大动态响应的场合，电源的瞬时输出功率也至关重要。因此，在辅助供电电源的设计中，必须预留足够的裕量以应对这些短时过载的情况。

安规与EMC要求，在辅助供电电源的设计过程中，必须确保其安规等级与主机保持一致，严格遵循主机的安规标准。特别是对于独立的辅助电源，设计时需充分考虑并满足相应的安规要求。此外，辅助供电的EMC特性也同样重要，设计时需综合考虑。通常，为了节约成本，辅助供电的EMC电路会与整机的主EMC电路整合。然而，若是独立的辅助供电电源，则需单独调试其EMC性能，以确保其符合要求。辅助供电电源类型与技术> 独立型电源，独立型辅助供电电源与功率主回路相独立，具备宽泛的输入电压适应范围，常应用于大功率或中功率电源系统。在通讯电源、ATX电源等场景中，当需要电源状态信号或远程控制功能时，辅助供电电源能确保在功率主回路不工作的情况下仍能正常供电。

非独立型电源，非独立型辅助供电电源则是由主变换器的高频变压器输出的一部分能量所构成。这种设计主要适用于中小功率的电源系统，它能够有效地减小电源的整体体积，实现电源的小型化，并有助于降低制造成本。然而，这种非独立型辅助供电电源的特点在于其与主变换器的工作状态是相互关联的。

RC自举启动与供电技术，RC自举启动供电技术是一种在电源启动过程中常用的技术。它通过利用RC电路的特性，为控制电路提供必要的启动能量，从而确保电源能够顺利地从启动状态过渡到正常工作状态。这种技术具有简单、可靠的特点，在中小功率电源系统中得到了广泛的应用。

变换器辅助电源是一种电源变换器的辅助电源设计，它通过附加控制电路来实现对电源变换器的控制，从而达到更加稳定和可靠的输出电流和电压。变换器辅助电源主要由输入电路、输出电路、控制电路和保护电路等组成。变换器辅助电源的工作原理是通过对变换器输出的电压进行监测，然后对变换器进行控制，从而实现对输出电压、输出电流以及输出功率的调节。在变换器输出电压恒定时，控制电路自动调整变换器的工作频率和工作周态，以使变换器输出电流和电压保持恒定。

设计流程，变换器辅助电源的设计流程主要包括以下几个方面：

1. 确定输出电路的最大输出功率和输出电压范围。

2. 设计控制电路，包括采样电路、比较电路和控制器等。

3. 选择适合变换器输出功率和输出电压范围的功率半导体器件，如晶体管、IGBT、MOSFET等。

4. 选择半导体驱动器件，如光耦、驱动芯片等。

5. 设计保护电路，包括过温、过载和短路等保护功能。

注意事项，在变换器辅助电源的设计中，需要注意以下几个问题：

1. 输入电路与输出电路隔离，防止干扰。

2. 选用低损耗功率半导体器件，以降低功率损失。

3. 控制电路需满足瞬态响应快、精度高和稳定性好的要求。

4. 保护电路需可靠，能及时响应异常状况。

5. 确保电路的安全性和可靠性，并满足相关的安全规定和标准要求。