一种可程控调制脉冲电源模块的研制

摘要：脉冲电源是脉冲制式供电方式装备必不可少的供电电源。本文对脉冲电源特点及重要参数的影响原因进行分析，给出了一种脉冲电源的电路方法。重点分析输出脉冲电压跌落幅度出现原因及解决方法，总结了实用的脉冲电源工程设计方法。引言

在某发射机中，为了降低整机功耗，对某间歇工作的单元电路采取脉冲制式供电方式。本文研制的电源模块，可通过外部控制信号，快速的开启和关断，为负载供应15V电压，1A电流的供电脉冲。

一般开关电源启动延迟时间为ms级，直接控制电源的On/Off端无法输出上下沿为ns级的输出脉冲。本文介绍了一种输出级调制方式，满足了输出脉冲建立时间及关闭时间为ns级的要求，输出功率达15W，调制频率从200Hz～50kHz，脉冲电压跌落幅度小于0.5%的要求。

本文着重分析了影响脉冲电源重要参数的因素及解决方法，最后给出采用厚膜混合集成技术制作的28V输入，15V/15W输出可程控调制脉冲电源模块的实测参数。

1脉冲电源参数要求

本文介绍的脉冲电源，要求达到下面重要设计指标：

输入标称电压Vin：28V

输入电压范围Vin：16V～40V

高电平输出电压VOH：15V±1%

高电平输出电流IOH：1A

调制频率fs：100Hz～50kHz

占空比D：30%

脉冲跌落幅度SVO：75mV

导通延迟时间tf：1µs

关断延迟时间tl：1µs

2电源整体方法

一般开关电源启动延迟时间为ms级，所以直接控制电源的On/Off端无法实现ns级上升沿的脉冲输出。为满足设计指标要求，采取开关电源及次级调制方式，原理框图见图1。

从框图1可以看出，电源采用常用的单端正激拓扑结构。单端正激开关电源为采用中小功率开关电源电路，其设计方法已经成熟，这里不再赘述。

开关电源启动后始终处于工作状态，输出脉冲由输出调制电路控制MOS管Q2的导通和关断来实现。由于调制和MOS管驱动总延迟时间可以设计在ns级，所以可以满足脉冲的导通及关断时间小于1µs。

3输出脉冲电压跌落系数设计

理想的脉冲电源，在满负载情况下，脉冲输出时应该迅速达到要求输出电压。然而，脉冲输出对电源来说相当快速的进行空载——满载——空载——满载切换。由于几乎所有开关电源都有一个特性：即空载——满载切换时，输出电压会跌落一定幅度再恢复到额定电压;而满载——空载切换时，输出电压会上冲一定幅度再恢复到额定电压，这是因为开关电源输出电压的稳定，是靠输出电压变化采样——误差比较放大——脉宽调制——稳定输出电压来完成的。整个过程要的时间是造成负载瞬变特性的原因。该特性用负载瞬变输出电压变化量(VLT)和负载瞬变时输出电压的恢复时间(tLT)来表示。一般来说，负载瞬变输出电压变化量(VLT)在输出电压的5%～8%之间，负载瞬变时输出电压的恢复时间(tLT)小于100µs已经是性能不错的开关电源了。

开关电源负载瞬变特性的存在，关于脉冲输出来说，却是一个不可忽视的重要指标。

图2反映了电源负载瞬变特性对脉冲输出的影响。由于电源负载瞬变特性的存在，在脉冲输出时，由于-VLT的存在，会导致Vpo不能及时上升到标称输出电压幅度。该输出电压与标称输出电压之差含义为脉冲电压幅度SVO。工程设计中如何计算选择器件参数使之满足设计指标要求，是本文探讨的重要内容。