6.2.3 电源转换拓扑

6.2.3 电源转换拓扑

随着星载计算机不断向集成化、智能化和可扩展化发展,对星载嵌入式计算机电源系统的集成度、稳定性、效率等性能提出了更高需求。星载嵌入式计算机电源系统高集成度、高可靠、高效率成为发展必然趋势。星载嵌入式计算机的电源转换电路拓扑随之成为保障高集成度、高稳定度的基础。因此,为满足任务多样化的需求,星载嵌入式计算机应当考虑产品功耗、质量、体积、散热、电源噪声等多重因素影响,合理地利用开关电源、点电源、线性稳压器等芯片互连,形成电源转换拓扑,实现星载嵌入式计算机内部多挡供电需求。

1)串联型拓扑

星载嵌入式计算机内部所有电路均需要供电才能正常工作。以常用的逻辑门电路芯片为例,其输入电压要求值通常为3.3 V,而从整星28 V母线电压直接转换为3.3 V的低压会造成功耗的大量损耗、降低电源效率,因此采用DC/DC与LDO串联的形式,将整星28 V母线电压经过多级转换,供给芯片。串联型拓扑结构如图6- 5所示。

图6-5 串联型拓扑结构图

2)并联型拓扑

星载嵌入式计算机内部集成了大量功能复杂的集成电路,尤其是DSP、FPGA、DSP等复杂芯片,其供电输入通常由多挡电压组成。以星载嵌入式计算机常用的Virtex4系列FPGA芯片为例,维持FPGA芯片的正常工作通常需要1.2 V的内核电压、2.5 V的辅助电压、2.5 V/3.3 V的I/O电源电压等三挡供电。因此,采用多挡电压调整器进行并联,将DC/DC变换器输入的二次电压由多个电压调整器转换为多挡电压,供给FPGA芯片。并联型拓扑结构如图6- 6所示。

图6-6 并联型拓扑结构图

3)混合型拓扑

随着星载嵌入式计算机不断向集成化、复杂化、可扩展化发展,简单的串联或并联型拓扑无法满足星载嵌入式计算机电源系统要求。根据星载嵌入式计算机典型架构,电源系统实现的基本功能主要包括向内总线提供A机、B机独立的二次电源,响应开关机指令,进行双机电源开关切换、输出各组电源的遥测信号等。整星28 V母线电压通过星载计算机电源系统的转换形成内部功能电路、器件需要的电压。混合型拓扑结构如图6-7所示。

图6-7 混合型拓扑结构图