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小型机载计算机电源的设计与研究

摘要：根据机载计算机电源的特点，简单介绍了回扫式变换的原理，并结合典型的回扫式控制器

LM2588，介绍了一种高效、可靠、对空间敏感小型机载计算机供电电源的设计。此外，对关键部件——

高频脉冲变压器的设计和相关理论进行了一定的分析和探讨。

关键词：机载计算机回扫式高频脉冲变压器 LM2588

小体积、轻重量、高可靠性、高效率是航空电源始终追求的目标。随着微电子技术发展，采用大规模和超大规

模集成电路的机载计算机主机已越来越小型化，这就对其电源部件的体积和重量提出了进一步小型化的要求。机载

计算机是一种抗恶劣环境的计算机，其电源部分也必须满足抗恶劣环境的要求，例如必须适应-55℃～+125℃的环境

温度和较膏药范围的输入电压；同时还要耐振动、耐撞击、抗电磁干扰等。

1 某机载计算机电源的技术要求

某机载计算机对电源部件的技术要求见表1。

表1 某机载计算机电源技术要求

输入直流电压 27V (24V～32V)

输出直流电压多路输出

电压种类 +5V 12V -32.5

输出电流 4A 0.2A 0.05A

稳压精度 ≤±1% ≤±2% ≤±2%

纹波电压Vp-p 50mV 120mV 300mV

工作温度 -55℃～+125℃

外型尺寸 362mm×160mm×15mm

重量 ≤0.5kg

具有短路、过流、过压等保护；满足其它机载条件。

2 回归式变换原理

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根据该电源部件输出电压种类多、给定的外型尺寸小、输入电压变化范围大、工作温度范围宽等特点，必须设

计小型、高效、可靠的供电电源。为此，选择回扫式变换电路 (又称flyback、ON-OFF型)进行设计，图1为其典

型电路结构。此电路简洁可靠，主开关元件和变压器利用率很高，由于采用了峰值电感电流检测技术，可以灵敏地

限制最大输出电流，因此高频脉冲变压器不必设计较大的余量，特别适用于几百瓦以下功率的电源系统中。

其基本工作原理为：当开关管Q1导通时 (TON)，电流流过变压器T1的初级线圈N1，变压器将能量以磁场

的形式存储起来，由于初、次级圈相位不同，所以当电流流过初级线圈时，次级线圈N2 中没有电流流过。当Q1截

止时 (TOFF)，消失的磁场使初、次级线圈中电压极性反转，整流二极管VD导通，电流通过VD流向负载，变压器

的能量释放，提供负载电压、电流。控制器占空比为：

其中，VF为二极管正向压降；VSAT为Q1饱和电压降；Vo为输出电压；VIN为输入电压。

电流临界连续时，初级绕组电感量为：

其中，fOSC为开关频率；Pomin为轻负载时输出功率；η为转换效率；VINmin为最小输入电压；Dmax为最大占

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空比。

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