某型弹载二次电源设计

摘要：介绍某型导引头二次电源设计方案，详细给出分析过程，理论分析该设计选取的接地方式，且通过结构设计减小线损降低压降。综合考虑完全使用线性稳压电源、开关稳压电源或者复合型设计等方案，通过分析各种方案的优缺点和可行性，该二次电源将采用线性集成稳压电源与DC—DC结合进行设计。实践表明该设计有较高的效率，可满足各组件的用电需求。
关键词：二次电源；开关电源；接地；线性稳压电源

电源是一切电子设备的动力源，是保证电子设备正常工作的基础部件。据相关统计，电源故障约占电子设备征集故障率的40％～50％。为此，对电源必须提出一些基本要求，包括实用性能要求和电气性能要求。对于弹载二次电源更是如此，一定要考虑细致，除了满足供电能力以外还要考虑其接地方式、效率、开关电源与线性电源的取舍情况。

1 二次电源基本要求
1．1 高的可靠性
平均无故障时间MTBF是衡量电源可靠性重要指标，在通用标准中规定，可靠性指标大于等于3 000 h是最低要求。
1．2 高的安全性
设计制造出的开关电源，应符合相关标准或规范中规定的安全指标要求，如散热要求，抗电强度要求，防人身触电要求等，以防止在极限状态或者恶劣环境条件下，出现电源故障危及人身和设备安全。
1．3 好的可维修性
电源出现故障时，应能及时诊断出故障现象及部位，并且可以有效地解决故障或者更换故障模块。

2 二次电源设计思路
弹载电源由于其空间和系统性要求，需要二次电源设计的小型化、电磁兼容性好，DC—DC效率高，可以满足各个组件的用电需求，线性集成稳压电源的测试和调试相对简单，如果两者结合对产品的后续阶段设计提供了方便。综合考虑线性稳压电源、开关稳压电源或者复合型设计等方案，分析各种方案的优缺点和可行性后，此二次电源将采用线性集成稳压电源与DC—DC结合进行设计，也就是复合型设计。采用该设计有比较高的效率，可满足各组件的用电需求，对于纹波要求比较高的供电电路采用线性稳压电源。

3 二次电源具体设计分析
3．1 电源接地设计
设计电源还有个重点也是难点，就是接地。接地从字面来十分简单，但是对于经历过电磁干扰挫折的人来说可能是一个最难掌握的技术。实际上，在电磁兼容设计中，接地是最难的技术。面对一个系统，没有一个人能够提出一个绝对正确的接地方案，多少会遗留一些问题。造成这种情况的原因是接地没有一个系统的理论或模型，人们在考虑接地时只能依靠过去的经验或从书上看到的经验。但接地是一个十分复杂的问题，在其他场合很好的方案在这里不一定最好。关于接地设计在很大程度上依赖设计师的直觉，也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验。接地的方法很多，具体使用那一种方法取决于系统的结构和功能。
3．1．1 单点接地
单点接地有单元电路的、电路问的和设备间的单点接地。如图1所示为单点接地示意图。其优点是可以抑制传导干扰。单点接地时，由于各电路和设备都接在一个接地点上，从而消了信号地系统中的干扰电流的闭合回路。设备地上的干扰电压也不会通过接地电路进入信号电路。这样的接地使用导线长，接地线本身的阻抗可观，对于高频信号接地效果不好。当接线长度达到1／4信号波长或其奇数倍时，地线阻抗变得很高，它就不是接地线而更像是辐射天线。

3．1．2 多点接地
在多点接地系统中，各电路和设备有多点并联接地。因为可以就近接地，接地导线短，可以减少高频驻波效应。但这种接地方法出现了多个地回路。公共地中的50 Hz市电容易经公共地回路耦合到信号回路中去。工程实践表明，如能将电源和信号的回流线分开，强信号和弱信号的回流线分开，微弱信号和火工品信号等敏感信号采用单独的回流线，就会大大减少的回路引起的干扰。图2所示为多点接地示意图。
3．1．3 混合接地
混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地的特性。例如，系统内的电源需要单点接地，而射频信号又要求多点接地，这时就可以采用图3所示的混合接地。对于直流，电容是开路的，电路是单点接地，对于射频，电容是导通的，电路是多点接地。图3所示为混合接地示意图。

实际应用中，信号频率低于1 MHz时，采用单点接地；高于10 MHz时，多点接地；频率在1～10 MHz之间时，如果接地线长度大于1／20波长，采用单点接地；否则，应采用多点接地。该弹载二次电源是低频电路，所以选择单点接地，并且设计电路板时也要注意地线尽量宽并且走直线，保证接地干净。
3．2 电源切换设计
因产品在工作时包括“预热”与“准备”，正常工作时仅包括“预热”，所以还要设计电源切换部分，见图4。
电源在预热状态时，27 V电源的瞬态电流达到5．6 A；在准备状态时，27 V预热和28．5 V准备同时供电，电流达到5．25 A；在脱离载机后，电源为单一28．5 V准备供电，电流达到5．25 A。根据电压和电流特性，选取的二极管应满足额定电流大，反向工作电压高，满足使用要求，其封装容易安装，并且安装在放置舱壳体上利于二极管的散热。
3．3 线性稳压电源电路设计
该电源中有12 V电源，主要为几个微波组件供电，对电源纹波水平要求较高，为了满足要求充分利用线性电源的优势，特选择线性稳压电压电路进行设计。此处不给具体数值，仅举例说明选取合适的电容对消除纹波的影响，如图5所示。