輔助電源是航空器供電系統(tǒng)的重要組成部分，由輔助動(dòng)力裝置(APU)或小型發(fā)電機(jī)等設(shè)備構(gòu)成 。主要功能包括為地面維護(hù)檢測(cè)提供電力支持、在主電源失效時(shí)維持機(jī)內(nèi)照明等基本用電需求、協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等 。該裝置通常安裝在飛機(jī)尾部，具備獨(dú)立性強(qiáng)、啟動(dòng)迅速的特點(diǎn)，其發(fā)電能力可達(dá)幾十千瓦以支撐地面基礎(chǔ)用電需求?，F(xiàn)代航空器采用多余度電源設(shè)計(jì)，輔助電源與主電源、應(yīng)急電源共同構(gòu)成三級(jí)供電體系，確保飛行安全。

近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，特種電源技術(shù)也得到飛速發(fā)展。高壓電源作為特種電源的一種，在醫(yī)學(xué)、環(huán)境學(xué)、航空航天以及電信等領(lǐng)域也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[1-3]。目前，大功率直流高壓電源普遍采用全橋逆變電路實(shí)現(xiàn)低頻交流向高頻交流的轉(zhuǎn)換，從而降低變壓器的體積，提高電源效率。IGBT由于其兼?zhèn)鋱?chǎng)效應(yīng)管易于驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)頻率高的優(yōu)勢(shì)與BJT雙極型器件低飽和壓降、容量大的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大功率全橋逆變電路中。然而，IGBT存在關(guān)斷電流拖尾現(xiàn)象[4]，處理不當(dāng)很容易造成器件擊穿。為了保證IGBT可靠關(guān)斷，通常采用IGBT專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)IGBT負(fù)壓關(guān)斷，保證全橋逆變電路的安全運(yùn)行。輔助電源系統(tǒng)由小型輔助發(fā)電機(jī)(或APU)、變流器及控制器構(gòu)成 [1] [5]。其中APU作為核心組件，是由獨(dú)立燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電單元，配備專(zhuān)用進(jìn)氣風(fēng)門(mén)和排氣系統(tǒng)，主要用于地面工作，也可在空中替換失效的主發(fā)電機(jī)供電 [5] [7]。控制器負(fù)責(zé)監(jiān)控電力參數(shù)并自動(dòng)切換供電模式 [1-2]。

電源在復(fù)雜系統(tǒng)中扮演著重要角色，如同人體中的心臟，它提供系統(tǒng)所需的能量，維持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，電源本身也是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其內(nèi)部電路模塊需要精確的電壓與電流供應(yīng)，且這些需求因功能而異，有時(shí)甚至相互矛盾。因此，為了確保電源的穩(wěn)定可靠工作，我們必須關(guān)注其輔助供電設(shè)計(jì)，這也是系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵一環(huán)。

高穩(wěn)定性和高可靠性是輔助供電設(shè)計(jì)的核心要求。它必須能夠在各種電氣環(huán)境和條件下，持續(xù)輸出穩(wěn)定且可靠的輔助電壓和電流。更重要的是，其自身的可靠性標(biāo)準(zhǔn)往往比主電源更為嚴(yán)格。輔助供電設(shè)計(jì)應(yīng)追求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。在滿(mǎn)足額定要求的前提下，應(yīng)盡可能減少所需器件的數(shù)量，同時(shí)確保不會(huì)占用過(guò)多空間或增加額外重量。此外，其設(shè)計(jì)成本不應(yīng)顯著提升整機(jī)的制造成本。

隨著能源之星標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，電源轉(zhuǎn)換效率成為了關(guān)鍵指標(biāo)。在待機(jī)狀態(tài)下，功耗的降低同樣重要。輔助供電設(shè)計(jì)不僅影響產(chǎn)品是否能夠滿(mǎn)足能源之星的要求，更直接決定了待機(jī)功耗能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在電路系統(tǒng)中，輔助電源扮演著至關(guān)重要的角色。一旦其他電路出現(xiàn)異常，輔助電源必須能夠抵御干擾，持續(xù)為保護(hù)電路提供穩(wěn)定的電壓。這樣，電源能夠迅速進(jìn)入保護(hù)模式，從而有效防止電源本身的損壞，同時(shí)確保后端負(fù)載的安全。

02設(shè)計(jì)與維護(hù)易用性電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔化對(duì)于提升整機(jī)供電的穩(wěn)定性至關(guān)重要，同時(shí)也能縮短設(shè)計(jì)周期?？紤]到生產(chǎn)維修及后期維護(hù)的便捷性，是確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。抵御短時(shí)過(guò)載能力，在電源啟動(dòng)階段，特別是大功率電源，監(jiān)控和保護(hù)電路的電容電壓從0V開(kāi)始逐漸上升，這要求電源能夠提供較大的瞬時(shí)電流。同時(shí)，對(duì)于某些需要大動(dòng)態(tài)響應(yīng)的場(chǎng)合，電源的瞬時(shí)輸出功率也至關(guān)重要。因此，在輔助供電電源的設(shè)計(jì)中，必須預(yù)留足夠的裕量以應(yīng)對(duì)這些短時(shí)過(guò)載的情況。

安規(guī)與EMC要求，在輔助供電電源的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須確保其安規(guī)等級(jí)與主機(jī)保持一致，嚴(yán)格遵循主機(jī)的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。特別是對(duì)于獨(dú)立的輔助電源，設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮并滿(mǎn)足相應(yīng)的安規(guī)要求。此外，輔助供電的EMC特性也同樣重要，設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮。通常，為了節(jié)約成本，輔助供電的EMC電路會(huì)與整機(jī)的主EMC電路整合。然而，若是獨(dú)立的輔助供電電源，則需單獨(dú)調(diào)試其EMC性能，以確保其符合要求。輔助供電電源類(lèi)型與技術(shù)> 獨(dú)立型電源，獨(dú)立型輔助供電電源與功率主回路相獨(dú)立，具備寬泛的輸入電壓適應(yīng)范圍，常應(yīng)用于大功率或中功率電源系統(tǒng)。在通訊電源、ATX電源等場(chǎng)景中，當(dāng)需要電源狀態(tài)信號(hào)或遠(yuǎn)程控制功能時(shí)，輔助供電電源能確保在功率主回路不工作的情況下仍能正常供電。

非獨(dú)立型電源，非獨(dú)立型輔助供電電源則是由主變換器的高頻變壓器輸出的一部分能量所構(gòu)成。這種設(shè)計(jì)主要適用于中小功率的電源系統(tǒng)，它能夠有效地減小電源的整體體積，實(shí)現(xiàn)電源的小型化，并有助于降低制造成本。然而，這種非獨(dú)立型輔助供電電源的特點(diǎn)在于其與主變換器的工作狀態(tài)是相互關(guān)聯(lián)的。

RC自舉啟動(dòng)與供電技術(shù)，RC自舉啟動(dòng)供電技術(shù)是一種在電源啟動(dòng)過(guò)程中常用的技術(shù)。它通過(guò)利用RC電路的特性，為控制電路提供必要的啟動(dòng)能量，從而確保電源能夠順利地從啟動(dòng)狀態(tài)過(guò)渡到正常工作狀態(tài)。這種技術(shù)具有簡(jiǎn)單、可靠的特點(diǎn)，在中小功率電源系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

變換器輔助電源是一種電源變換器的輔助電源設(shè)計(jì)，它通過(guò)附加控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源變換器的控制，從而達(dá)到更加穩(wěn)定和可靠的輸出電流和電壓。變換器輔助電源主要由輸入電路、輸出電路、控制電路和保護(hù)電路等組成。變換器輔助電源的工作原理是通過(guò)對(duì)變換器輸出的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后對(duì)變換器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓、輸出電流以及輸出功率的調(diào)節(jié)。在變換器輸出電壓恒定時(shí)，控制電路自動(dòng)調(diào)整變換器的工作頻率和工作周態(tài)，以使變換器輸出電流和電壓保持恒定。

設(shè)計(jì)流程，變換器輔助電源的設(shè)計(jì)流程主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 確定輸出電路的最大輸出功率和輸出電壓范圍。

2. 設(shè)計(jì)控制電路，包括采樣電路、比較電路和控制器等。

3. 選擇適合變換器輸出功率和輸出電壓范圍的功率半導(dǎo)體器件，如晶體管、IGBT、MOSFET等。

4. 選擇半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)器件，如光耦、驅(qū)動(dòng)芯片等。

5. 設(shè)計(jì)保護(hù)電路，包括過(guò)溫、過(guò)載和短路等保護(hù)功能。

注意事項(xiàng)，在變換器輔助電源的設(shè)計(jì)中，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1. 輸入電路與輸出電路隔離，防止干擾。

2. 選用低損耗功率半導(dǎo)體器件，以降低功率損失。

3. 控制電路需滿(mǎn)足瞬態(tài)響應(yīng)快、精度高和穩(wěn)定性好的要求。

4. 保護(hù)電路需可靠，能及時(shí)響應(yīng)異常狀況。

5. 確保電路的安全性和可靠性，并滿(mǎn)足相關(guān)的安全規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)要求。

通過(guò)本文的介紹，希望讀者能夠了解變換器輔助電源的工作原理和設(shè)計(jì)流程，并根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)變換器輔助電源，提高電源調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性和可靠性。