一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源制造技术

本发明专利技术提出了一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源设计方法，包括Buck模块，HalfBridge模块，集成IC1模块，整流滤波模块，集成IC2模块，隔离反馈模块，PWM控制器模块，所述Buck模块连接DC650V高压输入，另一端连接HalfBridge模块，所述HalfBridge模块另一端连接整流滤波模块，所述集成IC1模块、集成IC2模块和隔离反馈模块的输入连接整流滤波模块，所述PWM控制器模块连接隔离反馈模块的输出，控制Buck模块和HalfBridge模块的开关动作。本发明专利技术将具有相同输入输出特性的电源厚度减小到8mm，同时具有快速动态响应能力，能够匹配脉冲制工作的超薄型TR组件模块。

【技术实现步骤摘要】
一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源
本专利技术涉及相控阵雷达TR组件供电技术，尤其涉及一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源。
技术介绍
相控阵雷达(PhaseArrayRadar)天线阵面由许多辐射和接收单元(阵元)组成，单元数目少则几百，多则几千，甚至上万。单元数越多，需求的功率越大，大功率甚至超大功率阵面供电使用低电压传输带来很多问题：传输损耗大，效率低；电流大，传输电缆粗；传输导体热耗大，散热不易处理等。所以大功率雷达开始逐渐转向选择高压直流供电。高压直流供电能够克服上述低电压传输的缺点，但是对阵面TR组件电源设计带来很大挑战，高压输入需要足够的安全间距，而薄型电源内部空间狭小，高压不易处理，目前450VDC～650VDC输入的电源模块厚度通常在12.7mm左右，最薄的定制型电源厚度不少于9mm，现阶段，厚度每降低1mm都十分困难，但是对于阵列天线间距很小的情况，这样的厚度根本无法满足使用要求，受制于两个因素：1、薄型电源内部有效可利用高度小，高电压绝缘间距难处理；2、功率器件厚度、变压器厚度和板卡安装高度限制了模块厚度难以减少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源，包括Buck模块、HalfBridge模块、整流滤波模块、集成IC1模块、集成IC2模块、隔离反馈模块和PWM控制器模块，所述Buck模块和HalfBridge模块构成电源主拓扑，其中：Buck模块连接DC650V高压输入，对输入高压650VDC斩波后，输出360VDC的中压直流母线，作为HalfBridge模块的输入电压；HalfBridge模块的平面变压器模块初级对输入电压进行高频逆变，平面变压器模块次级将能量传递给整流滤波模块，产生+28V主路输出电压；整流滤波模块的输出电压连接集成IC1模块、集成IC2模块和隔离反馈模块，集成IC1模块将+28V转换成+5V，集成IC2模块将+28V转换成-12V，隔离反馈模块采样+28V输出送到PWM控制器模块用于闭环控制，产生开关控制信号，控制Buck模块和HalfBridge模块的开关动作。进一步的，所述Buck模块中，储能电感采用PlanarERcore磁芯，线圈采用印制板印制线，以降低模块厚度。进一步的，所述HalfBridge模块中，平面变压器模块采用EQ磁芯，线圈采用印制板印制线，以降低模块厚度。进一步的，所述电源的安装壳体内表面部分凹形设计，以拓展电源内部有效可用空间。更进一步的，通过提升Buck模块开关频率，使得采用PlanarERcore磁芯，采用印制板印制线线圈制备的续流电感L1，其感量满足要求。更进一步的，通过提升HalfBridge模块2开关频率，使得采用EQ磁芯，采用印制板印制线线圈制备的平面变压器，其次级匝数满足要求。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：将具有相同输入输出特性的电源厚度减小到8mm，同时具有快速动态响应能力，能够匹配脉冲制工作的超薄型TR组件模块。附图说明图1是本专利技术高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源的架构图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。如图1所示，一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源，包括Buck模块1，HalfBridge模块2(包括平面变压器模块3)，整流滤波模块4，集成IC1模块5，集成IC2模块6，隔离反馈模块7，PWM控制器模块8。电源中高度最大的元件是Buck模块1的储能电感L1和HalfBridge模块2的平面变压器T1，为了在满足设计目标的前提下降低两个元件的厚度，采取以下措施：首先PlanarER和EQ磁芯特别适合小外形设计，在几乎所有磁芯系列中厚度最小。其次电源输入电压高，同等功率的输入电流很小，可以在保证安全间距的情况下用更细的印制线作为电感线圈。因此，本专利技术中，Buck模块的储能电感采用PlanarERcore磁芯，线圈采用印制板印制线，HalfBridge模块的平面变压器模块采用EQ磁芯，线圈采用印制板印制线。Buck模块1包括开关管V1，续流二极管D1，储能电感L1，Buck模块1工作于连续工作模式，则续流电感L1感量通过下式计算其中Vo1是Buck模块1的输出电压，D是占空比，r是电流纹波系数，Io1是Buck模块1的输出电流，f1是Buck模块1开关频率。对于Buck模块1，需要提升Buck模块1开关频率，使得采用PlanarERcore磁芯，采用印制板印制线线圈制备的续流电感L1感量也满足需求。例如，将Buck模块1提高开关频率到f1＝500KHz，电流纹波系数r取0.3，占空比D取0.8，则可计算出感量为375uH。现有PlanarERcore磁芯ER23厚度3.6mm，一副磁芯厚度7.2mm，磁芯截面积Ae＝50mm2，磁感应强度Bm取0.3T，则可计算出匝数N1为37匝。ER23磁芯窗口宽度6mm，用10层板绕，中间8层每层5匝，每匝线宽0.5mm，匝间间距0.5mm，绕37匝。ER23磁芯窗口高度1.6mm，一副磁芯总高度3.2mm，在2.5mm厚度的10层印制板内绕制电感L1线圈。因此，通过三方面的配合，可以在满足感量要求的前提下，降低模块高度。HalfBridge模块2包括C1、C2、V2、V3，其中C1和C2构成一个桥臂，中点连接平面变压器模块3的一端，V2和V3构成另一个桥臂，中点连接平面变压器模块3的另一端，两个桥臂交替推动平面变压器模块3初级线圈。平面变压器初次级变比是固定的，次级匝数由下式决定：其中Vo2是HalfBridge模块2输出电压，Ae是磁芯截面积，ΔB是磁通密度，f2是HalfBridge模块2开关频率。对于HalfBridge模块2，需要提升HalfBridge模块2开关频率，使得采用EQ磁芯，采用印制板印制线线圈制备的平面变压器次级匝数满足要求。例如，提高HalfBridge模块2开关频率到f2＝200KHz，则ΔB取0.4T，Ns＝12，Ns＝2时，Ae＝89.2mm2，EQ25/LP/PLT磁芯厚度7.9mm，窗口宽度5.5mm，用10层板绕，初级在中间6层，每层2匝，共绕12匝，每匝线宽1.5mm，匝间间距0.5mm；次级在中间层以外的4层并联，每层2匝，每匝线宽2mm。EQ25/LP/PLT磁芯窗口高度3.2mm，在2.5mm厚度的10层印制板内绕制平面变压器初次级线圈。因此，通过三方面的配合，可以在满足次级匝数要求的前提下，降低模块高度。据此，电源厚度仅8mm，内部可利用空间小，印制板和磁芯器件安装空间狭窄。对电源安装壳体内表面部分进行凹形处理，可拓展可用空间，同时对模块内部高压电路灌封绝缘胶，可保证高压安全间距。...

【技术保护点】
1.一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源，其特征在于，包括Buck模块、HalfBridge模块、整流滤波模块、集成IC1模块、集成IC2模块、隔离反馈模块和PWM控制器模块，所述Buck模块和HalfBridge模块构成电源主拓扑，其中：Buck模块连接DC650V高压输入，对输入高压650VDC斩波后，输出360VDC的中压直流母线，作为HalfBridge模块的输入电压；HalfBridge模块的平面变压器模块初级对输入电压进行高频逆变，平面变压器模块次级将能量传递给整流滤波模块，产生+28V主路输出电压；整流滤波模块的输出电压连接集成IC1模块、集成IC2模块和隔离反馈模块，集成IC1模块将+28V转换成+5V，集成IC2模块将+28V转换成-12V，隔离反馈模块采样+28V输出送到PWM控制器模块用于闭环控制，产生开关控制信号，控制Buck模块和HalfBridge模块的开关动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源，其特征在于，包括Buck模块、HalfBridge模块、整流滤波模块、集成IC1模块、集成IC2模块、隔离反馈模块和PWM控制器模块，所述Buck模块和HalfBridge模块构成电源主拓扑，其中：Buck模块连接DC650V高压输入，对输入高压650VDC斩波后，输出360VDC的中压直流母线，作为HalfBridge模块的输入电压；HalfBridge模块的平面变压器模块初级对输入电压进行高频逆变，平面变压器模块次级将能量传递给整流滤波模块，产生+28V主路输出电压；整流滤波模块的输出电压连接集成IC1模块、集成IC2模块和隔离反馈模块，集成IC1模块将+28V转换成+5V，集成IC2模块将+28V转换成-12V，隔离反馈模块采样+28V输出送到PWM控制器模块用于闭环控制，产生开关控制信号，控制Buck模块和HalfBridge模块的开关动作。


2.根据权利要求1所述的高压输入快速动态响应的超薄TR组件电源，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，潘李云，朱亦丹，孙前刚，李甘霖，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32