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相控阵雷达大功率脉冲电源的设计
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相控阵雷达大功率脉冲电源的设计

作者:admin   发布日期:2018-11-10 23:21   信息来源:/

1、概述
 
随着电子科学技术日新月异的迅速发展,雷达作为现代战争中的千里眼,尤其在国防军事领域中,对信息的获取,发挥着重要的作用。
 
任何电子产品的工作都需要能量,而提供能量的就是“电源”,所以有些专家将电源比作人体的心脏,把“血液”供给电子设备的各个部分。电源的优良与否直接影响整机的性能。中电华星作为国内最大的电源模块供应商,专注各类高可靠雷达电源系统开发设计,目前多款雷达电源产品已量产,并得到相关方面一致好评。下面就为大家介绍一款中电华星开发的脉冲高可靠电源。
 
在相控阵雷达中又对电源提出新的要求,它不同于以往传统意义的电源,而需要脉冲式输出的低压大功率脉冲电源,该电源电压输出波形如图1所示。
 
 
 
其中:波形周期:T=7.5ms;脉冲宽度:t1=2ms;脉冲幅度:Uo=10V;输出最大功率:P=200W (单个收发组件用P=50W,可给四个收发组件供电)。
 
2、脉冲电源工作原理
 
传统的低压直流稳压电源,无论输入是直流还是交流,输出都是稳定的直流电压,幅度不随时间变化而变化,但脉冲电源要根据雷达整机提供的信号指令而对电源输出加以控制,以满足雷达整机的需要。如图2所示为脉冲电源原理方框图。
 
如图2所示,脉冲电源输入为220V50Hz交流电,通过整流滤波电路和直流稳压电源模块得到稳定的10V直流电压,经过受外部信号控制的电子开关,在电源输出就得到功率脉冲波。
 
 
 
脉冲电源以下各部分构成,整流滤波、直流稳压电源模块、电子开关、隔离电路、驱动电路、波形整形保护电路、自激多谐振荡电路、通路选择电路、辅助电源,下面将各部分电路分别加以阐述。
 
2.1 整流滤波电路
 
将220V50Hz交流电,用整流器滤波,电容器滤波,得到大约300V不稳压的直流电压。电路如图3所示。
 
 
 
2.2 直流稳压电源模块
 
电源模块采用由中电华星提供的VICOR公司生产的电源模块,VICOR电源模块体积小、重量轻、输出功率大、效率高、安装使用方便、性能优秀,在此电源中能保证使用效果。VICOR 模块输入DC300V,输出DC10V,提供给电子开关。
 
2.3 开关器件
 
采用功率MOSFET(场效应管),功率MOSFET通态电阻小,所以功率损耗小,栅极由电压控制,几乎无电流输入,控制非常方便,并且导通电流大。用功率MOSFET作为开关器件,输入是直流稳压电源,输出受栅极电压控制,在栅极加上驱动脉冲信号,功率MOSFET将输出脉冲电平。如图4所示。
 
 
 
2.4 隔离电路
 
因为脉冲电源输出与内部供电不能共地,所以由雷达整机传来的脉冲信号首先进行隔离,在这里采用光电耦合器隔离,光电耦合器响应速度快,隔离度高,能将脉冲信号可靠地与脉冲电源内部隔离。如图5所示,可以看出输入、输出的两个地是不一样的。
 
 
 
2.5 驱动电路
 
驱动电路采用的是IR公司生产的MOSFET驱动集成电路,该电路的工作是把输入的控制脉冲信号进行功率放大,用来驱动功率MOSFET管工作。
 
2.6 自激多谐振荡电路
 
此振荡电路输出模拟控制信号脉冲,因为在分机调试、试验时无外部提供的脉冲信号,脉冲信号由电源自身提供。
 
2.7 通路选择电路
 
此电路为一个选择开关,当分机电源调试、试验时,将自激多谐振荡电路与驱动电路相连;在雷达整机工作时,将自激多谐振荡电路断开,由雷达整机提供脉冲信号工作。
 
2.8 波形整形保护电路
 
功率MOSFET工作在开关状态,会出现浪涌、过冲等可导致功率MOSFET损坏,在功率MOSFET周围加上快恢复二极管和RC缓冲器吸收瞬变电压可有效的保护功率。MOSFET管,并改善输出波形,如图6所示。
 
 
 
以上为脉冲电源工作原理的阐述,在一部雷达中需要这样的电源三百多个,在电源设计中,增加每一块电源的输出功率,可减少电源的数量,电源的数量将不足一百件,对雷达整机来说,体积和重量也相应减少。
 
2.9 辅助电源
 
给内部电路供电。
 
3、脉冲电源的结构设计
 
3.1 外形结构
 
由图7中可以看出此电源块外形为228X 152×35(单位mm),是用一整块硬铝铣削加工出来的;上面覆一块盖板用螺钉固定;外侧安装一把手,有利于插拔;并装名牌,用以区分电源品种;内侧安装对外电气连接的插头座;两边安装锁拴,用螺丝刀可将电源拧紧固定在分机中。因为盒体是一整块硬铝,有利于散热和屏蔽,锁拴拧紧后, 电源也可借助分机壳体形成传导散热。
 
 
 
3.2 内部结构
 
将所有元器件直接焊接在一块印刷电路板上,这样在电源内将没有一根导线,可以有效地防止外界和内部的干扰,保证电源输出 l14 4.a日, ea。由于此电源比较薄,所以在选择元器件时对元器件外形尺寸有严格要求,尤其是滤波电容高度不得超过25mm。插头座选取DC37PL插头,因为此型号插头可以直接焊接在印制板上,避免了使用导线引起的干扰,并使整个电源的拆装更为方便,有利于进行维修,电源装配时,中电华星提供的VICOR模块和功率MOSFET固定螺钉一定要拧紧,因为螺钉既有固定作用,又起到连接机壳地的作用,并且有利于散热。

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