角钉
宽压高效DC/DC变换方案报告
1 概述
本报告根据《宽压高效DC/DC变换技术开发技术协议》，对宽压高效DC/DC变换模块的技术要求、设计方案、工作原理等方面进行了相应阐述和分析。 此次研发涉及4种DC/DC模块，分别为15W和30W两个额定输出功率等级，每个功率等级包括单路5V输出、单路15V输出模块各1种，也就是共设计四种类型的电源。其主要难点: （2）宽工作温度范围-45~85°;
(3) 外形尺寸较小，这样对功率密度、效率和散热三方面提出挑战
（4）低功耗，效率高。
15W模块：全输入电压范围内，常温条件下，5V模块满载输出时效率不低于85%，15V模块满载输出时效率不低于88%；全输入电压范围内，常温条件下，5W输出时效率不低于75%，争取达到80%。
30W模块：全输入电压范围内，常温条件下，5V模块满载输出时效率不低于86%，15V模块满载输出时效率不低于90%；全输入电压范围内，常温条件下，15W输出时效率不低于86%。
因此本项目提出的三个新课题：全输入范围高效；低温启动；高温散热；高功率密度。
2 技术要求
2.1 模块类别
涉及4种DC/DC模块，分15W和30W两个额定输出功率等级，每个功率等级包括单路5V输出、单路15V输出模块各1种。
以下如非特指，均为对各模块的统一要求。
2.2 工作温度范围
-45℃～+85℃，无需额外散热措施。
2.3 隔离要求
输入地、输出地及二者与外壳间加500V，绝缘电阻不低于100MΩ。
输入、输出地间不加电容器。
2.4 结构
各模块均采取封闭式结构，金属外壳封装。耳垫
外形尺寸（暂定）及点定义分别见图1.1和图1.2，控制端低电平禁止。
图 1.1 15W模块外形尺寸及点定义
图 1.2 30W模块外形尺寸及点定义
2.5 输入
2.5.1 输入电压范围
输入电压范围12.5V～50V，标称28V。
2.5.2 最大输入电流
阻性负载满载启动时，最大输入电流不超过稳态输入电流的2倍。
2.5.3 输入纹波电流
额定输入电压、额定负载、稳态工作时，输入纹波电流峰-峰值不大于30mA，可通过外接一级LC差模滤波控制。
2.5.4 兼容性要求
兼容GJB181A相关要求及输入电压范围内的电压浪涌要求。
2.6 输出
除非特殊说明，本条所列指标均要求在全输入（12.5V~50V）、全负载（空载~满载）、全温度范围内（-45℃～+85℃）满足。
2.6.1 输出功率
启动时，在额定输出功率基础上，至少需保留15%设计裕量（过载时间不超过10s），验收时以额定值为准。
2.6.2 转换效率
15W模块：全输入电压范围内，常温条件下，5V模块满载输出时效率不低于85%，15V模块满载输出时效率不低于88%；全输入电压范围内，常温条件下，5W输出时效率不低于75%，争取达到80%。
30W模块：全输入电压范围内，常温条件下，5V模块满载输出时效率不低于86%，15V模块满载输出时效率不低于90%；全输入电压范围内，常温条件下，15W输出时效率不低于86%。
2.6.3 输出电压精度（电压/负载调整）
5V输出稳态电压精度不超过±0.1V，15V输出稳态电压精度不超过±0.2V。
2.6.4 输出电压峰-峰值
5V输出时峰-峰值不大于75mV，纹波成分（不含开关高频噪声）不大于30mV，无开关频率外的低频
振荡；空载条件下，峰-峰值不大于150mV，纹波成分不超过90mV。1 5V输出时峰-峰值不大于100mV，纹波成分（不含开关高频噪声）不大于30mV，无开关频率外的低频振荡；空载条件下，峰-峰值不大于150mV，纹波成分不超过90mV。
其中：
常温条件下，在输出端子根部靠测，示波器20MHz带宽，无外加电容，探头×1档；
高低温条件下，可在输出线负载端测试，纹波幅值可不做要求，但要求无低频振荡。
2.6.5 开机特性
启动延时时间不超过30ms，输出电压建立时间应不超过20ms，输出过冲电压不超过额定输出电压的5%。
测试条件为：
输入电压时间不大于1ms，满载启动。
2.6.6 负载阶跃响应
输出接电子负载，设置负载电流为额定输出电流的50％～75％～50％和25％～50％～25％阶跃变化，阶跃周期为1ms，输出电流爬升斜率为2.5A/us。输出过冲电压不超过额定输出电压的1%；如输出过冲电压超过额定输出电压的1%，恢复时间不应超过500μs。
2.7 使能功能
控制端悬空正常输出，控制端接地或低电平（0V~0.2V）输出截止。
2.8 保护功能
2.8.1 输入过欠压保护
超出最高输入电压10%时，过压保护动作；低于最低输入电压10%时，欠压保护动作。保护发生后无输出（体积允许情况下建议加，非必要）。
2.8.2 输出过压保护
超过额定输出电压15%时动作，保护后无输出（体积允许情况下建议加，非必要）。
2.8.3 输出过流保护
超过额定输出电流50%时动作，保护后无输出（体积允许情况下建议加，非必要）。
2.8.4 输出短路保护
长时间短路不致损坏。可考虑打嗝方式，自动或开机恢复（必要）。
2.9 电磁兼容要求
重点满足GJB151A中CE101、CE102、RE101、RE102、CS106等相关要求，可根据北工大实验室现有条件完成相关考核，测试条件不具备的应在设计过程中充分相关因素。拼接地图
2.10 器材要求
电阻、电容、磁性元件全部使用国内军品厂家产品，必要时可协助采购。压缩空气喷嘴
变压器推荐使用4326厂的表贴式平面变压器，相关参数固化后提要求，可协助采购。
PCB建议层数为双层，最多不超过四层。
外壳设计形式需双方协商后确定。
巧克力工艺品
进口半导体分立器件和集成电路要求全部可实现国产化封装，前期设计即以国产化兼容封装布板。相关器件型号规格提前提出，与国内军品半导体器件供应商确认无误后方可进行，元器件国产化替代工作同步进行。初样的进口元器件和PCB由北工大负责，正样元器件和PCB由北工大负责，惯性公司协助。
减压蒸馏3 方案选择
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