基本介紹
- 中文名：電源變換器
- 外文名：supply convertor
- 所屬領域：電機工程
- 優點：簡化電源設計
- 分類：直流電源變換器和交流電源變換器
- 組成：輸入保護級、EMI濾波器等
分類,原理,設計要點,發展趨勢,
分類
1)直流電源變換器主要是將輸入的恆定交流電變換為輸出可調的直流電，因此又稱為可調整流器，用於直流電動機調速系統，通過改變電樞電壓實現恆轉矩調速，減弱勵磁實現恆功率調速。
2)交流電源變換器，主要是將輸入的恆壓恆頻交流電轉換為電壓和頻率可調的交流輸出，因此又稱為變頻器。根據電力電子換流模式，變頻器又可分為交一直一交變頻器和交一交變頻器，而在交一直一交變頻器中，按其直流環節的儲能元件的不同有恆壓源(VSI)和恆流源(CSI)兩種變頻器。
原理
典型電源變換器分別由輸入保護級(熔斷器+輸入浪涌電流抑制電路)、EMI濾波器、電源變換電路和輸出隔離電路組成，為了保證電源供電的可靠性，電子設備的DC/DC電源往往採用熱備份的工作方式，備份電源的設定與主份完全一致，通過輸出隔離二極體實現並聯供電，由於主份輸出電壓一般高於備份，工作時主份電源帶載、備份電源空載，在主份電源出現故障時，備份電源帶載工作，實現備份冗餘的目的。
電源變換器產品的種類較多，國內研製的電源變換器產品主要採用多種功能的電路單元組合在一個模組里，用戶使用方便，缺點是電源變換器的體積較大，靈活性差。國外研製的電源變換器產品主要採用單元模組的方式，即採用獨立的EMI濾波器和電源變換器，優點是用戶可以根據需要進行組合，使用靈活。
設計要點
在電源變換器設計中，首先根據負載要求確定電路拓撲，確定電源變換器的組成和備份方式，電源變換器的主要參數指標有輸入電壓範圍、輸出電壓準確度、負載穩定度、電壓穩定度、輸出紋波、效率和動態指標，為了達到保護負載和電源變換器的目的，電源變換器具有過流保護過壓保護及欠壓保護能力，故障撤銷後，電源變換器可以恢復正常工作，在母線電壓及負載發生變化時，電源變換器具有快速的回響能力。因此，電源變換器的動態指標(啟動特性、輸入電壓階躍特性、負載階躍瞬態特性)也是電源變換器的重要特性。此外，為了滿足空間環境的要求，電源變換器需要考慮耐空間輻照能力、可靠性指標和設計壽命指標，這些指標主要是與電路拓撲、熱設計、元器件質量等級和元器件參數降額等因素有關。
在分析任務要求基礎上選擇適合的電路形式，特別是功率級電路，應力求簡單、可靠，優先採用單端電路拓撲，選擇經過飛行考驗的成熟的電路、標準電路，同時還要有良好的輸入端故障隔離措施以及輸出端對負載故障的適應性能。電路的選擇與元器件的選用有密切關係，特別是一些分立元件，如功率管、整流二極體、濾波電容器等，應優選經過飛行驗證的高可靠產品並降額使用。
電源變換器的電磁兼容性設計上在輸入端加EMI濾波器以減小輸入反射紋波電壓對太空飛行器電源系統的影響，在輸出端加濾波電路減小輸出紋波和噪聲對用電設備的影響，電源變換器脈寬調製器的振盪頻率應儘量與負載設備的工作頻率進行協調後選定。電源變換器內部的布線、隔離、接地都應以電氣系統電磁兼容性原則為依據進行設計。
發展趨勢
全厚膜工藝的電源變換器、EMI濾波器將得到廣泛的套用，產品的機、電、熱接口將和國外產品完全一致，逐步替代進口模組。
由於母線電壓的提高和太空飛行器功率的增大，輸出功率大於200W的功率模組將得到廣泛的套用，這些模組具有並聯均流、數字接口和1553B的通訊功能。
電源變換器的開關頻率接近1MHz，基於厚膜混合電路的超小型電源變換器將得到開發和研製。
