無人機用嵌入式DC-DC變換器的設計與實現(xiàn).pdf

1、無人機（簡稱UAV），即無人駕駛飛行器。無人機可以在無人駕駛的條件下完成復雜空中飛行任務和各種負荷工作，因其可以有效地減小人員傷亡,提高偵察和作戰(zhàn)的靈活性和機動性,當前已作為無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要分支受到高度重視,在順應信息化作戰(zhàn)需求的趨勢下有著自身獨特的重要作用。無人機平臺大致分為飛控、導航、探測感知、信息處理與傳輸、電源和有效工作載荷等幾個子系統(tǒng),其中電源系統(tǒng)為其他電子設備提供電力來源。因此機載電源系統(tǒng)應能平穩(wěn)、高效、可靠地工作，以確保

2、機載設備正常工作，飛行器安全航行。
　　因此專門針對無人機應用環(huán)境研制一種具有高效率、高功率密度和高可靠性的開關(guān)電源變換器就具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文重點開展的研究內(nèi)容和設計工作有：
　　1．針對寬輸入電壓范圍大功率開關(guān)電源，研究其耗損組成和影響因素，比對單級拓撲結(jié)構(gòu)的缺點，重點對Buck+“半橋-交叉錯位正激”兩級級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點及單元電路的設計等內(nèi)容展開研究，輸入電壓寬達155V～425V。
　　2．機載270

3、V高壓直流供電系統(tǒng)具備傳輸功率大、效率高、可靠性高等特點，可以顯著減小總線上的電流，提高效率，降低電磁干擾。但應用于270V直流系統(tǒng)的DC/DC高壓電源模塊的輔助電源設計是一個難點，該類輔助電源需要解決高壓輸入、寬電壓輸入等問題。寬范圍輸入電壓能夠抑制在高壓供電時輸入電壓的快速跌落，使輔助電源快速動態(tài)反饋，以保持供電穩(wěn)定。
　　3．傳統(tǒng)的高壓高端MOSFET驅(qū)動主要采用自舉式驅(qū)動、變壓器耦合驅(qū)動和高壓驅(qū)動器，但存在延時時間大、線路

4、復雜、占用面積大等缺點。本文采用數(shù)字隔離器與低壓驅(qū)動器相結(jié)合的技術(shù)方案，隔離輸入與輸出間的電氣連接，消除地線回路的不利影響，增加共模抑制比；同時增強驅(qū)動信號的驅(qū)動能力，實現(xiàn)懸浮主開關(guān)MOSFET和電感短路MOSFET的直驅(qū)，設計方便，原理簡潔。
　　4．大電流負載和冗余備份要求電源模塊必須具有并聯(lián)均流功能，常規(guī)的并聯(lián)均流技術(shù)只能實現(xiàn)均流精度控制，通常不具備上電同步啟動和故障單元自動退出功能?；跀?shù)字鑒頻及快速鎖相技術(shù)，可實現(xiàn)多模塊