航天器开关电源差模滤波器设计方法研究*

侯天明，高 波，武 荣，孙明明，王其岗

(兰州空间技术物理研究所，兰州 730000)

0 引言

DC/DC开关电源以其高效率、高功率密度在航天器二次电源设计中被广泛采用。作为功率转换设备，在电磁兼容方面的特性一直被业界广泛关注。典型的DC/DC开关电源一般由EMI滤波器和开关变换器组成， EMI滤波器对差、共模电磁干扰进行抑制，开关变换器实现电压和功率转换，其基本系统组成如图1所示，其中，电感器L1和电容器C1组成二阶差模滤波器[1]。

图1 开关二次电源系统示意图

根据DC/DC开关电源特点，一般都采用二阶或四阶LC滤波器进行差模滤波。其中，二阶差模滤波器因其电路设计简单，可靠性高而被广泛应用于航天器二次电源滤波器设计中。文献[2-4]指出，最大限度满足阻抗失配是实现最佳纹波抑制效果的基本原则。同时，很多文献也探讨了采用RL阻尼电路和RC阻尼对LC滤波器稳定性的影响[2-4]，并给出了基本仿真设计的方法[5]，其中RC阻尼电路由于其设计简单，电路体积小，高频滤波特性好而被广泛采用。上述原则和方法重点关注了滤波器的稳定性和有效性，是重要的工程计算依据。但是在实际工程应用中，滤波电容和电感的选取还要考虑二次电源系统整体工况。如果二次电源负载是电流脉动状态或者频繁突变状态，会造成差模滤波器中的电容器电压纹波过大，带来电容器可靠性风险；同时，电容器脉动压降过大，也会造成开关变换器变压器原边驱动不足，不能工作在最佳状态[6-7]。……