CN114039478B

CN114039478B - 大功率雷达专用静默电源

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Publication number: CN114039478B
Application number: CN202210015068.1A
Authority: CN
Inventors: 张超; 耿晓娇; 刘松松; 杨瑞杰; 王秀青; 高原; 王琨; 葛鹏
Original assignee: Shijiazhuang Guoyao Eletronic Co ltd
Current assignee: Shijiazhuang Guoyao Eletronic Co ltd
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2042-01-07
Also published as: CN114039478A

Abstract

一种大功率雷达专用静默电源，包括主控芯片、MOS驱动电路以及依次连接的高频MOS管斩波电路、高频变压器和整流滤波电路，MOS驱动电路的信号输入端接主控芯片的信号输出端，MOS驱动电路的信号输出端接高频MOS管斩波电路的信号输入端，改进后，MOS驱动电路的信号输入端设有信号阻断电路，信号阻断电路的控制端接雷达的发射/接收信号，从而使MOS驱动电路在雷达接收信号时摆脱主控芯片的控制而使高频MOS管斩波电路停止运行。本发明可在雷达接收信号时使MOS驱动电路摆脱主控芯片的控制，进而使高频MOS管斩波电路停止运行，高频MOS处于关断状态，从而彻底消除了高频MOS开通、关断时产生的噪声干扰。

Description

大功率雷达专用静默电源

技术领域

本发明涉及一种雷达专用高频开关电源，可避免功率转换过程中产生的噪声对雷达接收信号造成干扰，属供电技术领域。

背景技术

随着现代雷达精度、灵敏度的不断提高，在接收信号时对电磁环境的要求越来越严格。一般说来，雷达由雷达主机与电源组成，雷达的工作原理是主机中的雷达发射机通过功率放大将电磁波发射到空间，当电磁波触碰到目标时产生电磁波反射，雷达接收到反射电磁波进行处理。雷达发射和接收电磁波交替工作，在雷达发射时需要很大的能量进行功率放大，雷达专用电源在雷达发射射频信号时给功放管提供能量，是雷达必不可少的配套设备，当雷达接收电磁波时需要较好的电磁环境，开关电源高频斩波工作产生的电磁噪声会对反射电磁波造成干扰。雷达一般使用的开关电源，其工作原理是将输入电压通过高频功率MOS管斩波为高频方波，经高频变压器隔离传输到次级，再经整流、滤波输出稳定的直流电压给用电设备供电。高频功率MOS管的结电容、高频变压器漏感等寄生参数在高频功率MOS管开通、关断时会产生较大的电磁干扰，目前大多数雷达采用给高频开关电源增加EMI滤波器、金属屏蔽等方法来降低开关电源的噪声干扰，但是这种方法无法彻底去除干扰，因此如何进一步降低高频功率MOS开通、关断时产生的干扰噪声就成为有关技术人员面临的课题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种大功率雷达专用静默电源，以彻底消除开关电源功率转换过程中产生的噪声对雷达接收信号造成的干扰。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种大功率雷达专用静默电源，包括主控芯片、MOS驱动电路以及依次连接的高频MOS管斩波电路、高频变压器和整流滤波电路，所述MOS驱动电路的信号输入端接主控芯片的信号输出端，MOS驱动电路的信号输出端接高频MOS管斩波电路的信号输入端，改进后，所述MOS驱动电路的信号输入端设有信号阻断电路，所述信号阻断电路的控制端接雷达的发射/接收信号，从而使MOS驱动电路在雷达接收信号时摆脱主控芯片的控制而使高频MOS管斩波电路停止运行。

上述大功率雷达专用静默电源，所述信号阻断电路包括电子开关、第一电阻和第二电阻，所述电子开关与第一电阻串联连接后接于MOS驱动电路的信号输入端与主控芯片的信号输出端之间，电子开关的控制端经第二电阻接雷达的发射/接收信号。

上述大功率雷达专用静默电源，所述电子开关为光耦，主控芯片的信号输出端依次经光耦内的光电管、第一电阻与MOS驱动电路的信号输入端连接，光耦内的发光二极管的负极接地，正极经第二电阻接雷达的发射/接收信号。

上述大功率雷达专用静默电源，所述电子开关为开关MOS管，所述开关MOS管的源极接MOS驱动电路的信号输入端，漏极经第一电阻接主控芯片的信号输出端，栅极经第二电阻接雷达的发射/接收信号。

上述大功率雷达专用静默电源，所述信号阻断电路包括开关MOS管、第一电阻和第二电阻，第一电阻接于MOS驱动电路的信号输入端与主控芯片的信号输出端之间，所述开关MOS管的源极接地，漏极接MOS驱动电路的信号输入端，栅极经第二电阻接雷达的发射/接收信号。

上述大功率雷达专用静默电源，所述高频MOS管斩波电路包括第一高频MOS管、第二高频MOS管、耦合电感和第一电容，第一高频MOS管和第二高频MOS管的栅极接MOS驱动电路的不同输出端，第一高频MOS管的漏极接电源正极，第二高频MOS管的源极接地，第一高频MOS管的源极与第二高频MOS管的漏极连接后依次经耦合电感、高频变压器的原边线圈和第一电容接地，高频变压器的两个副边线圈与整流滤波电路连接。

上述大功率雷达专用静默电源，所述整流滤波电路包括第一整流二极管、第二整流二极管和第二电容，高频变压器的两个副边线圈的公共端接地，非公共端分别经第一整流二极管和第二整流二极管与第二电容的正极连接，第二电容的负极接地。

上述大功率雷达专用静默电源，所述主控芯片为PWM控制器。

本发明在MOS驱动电路的前部设置了信号阻断电路，所述电路可在雷达接收信号时使MOS驱动电路摆脱主控芯片的控制，进而使高频MOS管斩波电路停止运行，斩波电路中的高频MOS处于关断状态，从而彻底消除了高频MOS开通、关断时产生的噪声干扰。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本发明的电原理框图；

图2是本发明第一实施例的电原理框图；

图3是本发明第二实施例的电原理框图；

图4是本发明第三实施例的电原理框图。

图中各标号分别表示为：Q1、第一高频MOS管，Q2、第二高频MOS管，Q3、开关MOS管，D1、第一整流二极管，D2、第二整流二极管，BM、高频变压器，Lr、耦合电感，C1、第一电容，C2、第二电容，R1、第一电阻，R2、第二电阻，IC1、光耦。

具体实施方式

本发明提供了一种大功率雷达专用静默电源，所述电源在雷达发射射频信号时提供能量，在雷达接收信号时保持静默，可避免开关电源功率转换产生的噪声对雷达接收信号造成干扰。

本发明在高频MOS管斩波电路的MOS驱动电路前部设置了信号阻断电路，当开关电源接收到雷达发送的“发射”信号时，主控芯片输出的驱动信号进入MOS驱动电路，MOS驱动电路控制高频MOS管斩波电路正常运行，给雷达提供发射功率。当开关电源接收到雷达发送的“接收”信号时，信号阻断电路将主控芯片输出的驱动信号与MOS驱动电路断开，或者使主控芯片输出的驱动信号不起作用，斩波电路中的高频MOS管处于关断状态，停止功率变换，开关电源处于静默状态，从而消除了开关电源产生的高频干扰噪声对雷达接收信号的干扰。

参看图1，本发明的工作原理为：主控芯片输出的驱动信号（PWM/PFM），经MOS驱动电路驱动第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2。输入电压（Vin）经第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2斩波生成的高频方波经高频变压器BM传输到次级，高频变压器次级经第一整流二极管D1、第二整流二极管D2整流，第二电容C2滤波后输出稳定的直流电压给雷达供电。大功率雷达专用静默电源，是在雷达供电开关电源的基础上增加信号阻断电路，使开关电源在雷达 “发射”状态时提供发射功率，在“接收”状态时关闭MOS驱动电路，使第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2处于关断状态，停止功率转换，这样就去除了第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2 斩波产生的干扰噪声。由于雷达发射/接收的波长不同，发射/接收的转换频率也有所不同，一般是在几十赫兹到几千赫兹之间，这样要求信号阻断电路的执行速度要很快，本发明提供了三种解决方案，具体如下：

1.串联控制解决方案

a.参看图2，第一种串联控制解决方案是在主控芯片与MOS驱动电路之间串联高速光耦IC1实现的，当雷达下发“发射”信号时光耦IC1导通，主控芯片输出的（PWM/PFM）驱动信号经光耦IC1和MOS驱动电路控制第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2工作，进行功率变换，给雷达提供发射功率。当雷达下发“接收”信号时光耦IC1截止，主控芯片输出的（PWM/PFM）驱动信号被光耦阻断，第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2停止工作，避免了高频功率MOS管开关噪声干扰雷达接收信号。

b.参看图3，串联控制解决方案也可以在主控芯片与MOS驱动电路之间串联开关MOS管实现，当雷达下发“发射”信号时开关MOS管Q3导通，主控芯片输出的（PWM/PFM）驱动信号经开关MOS管Q3和MOS驱动电路控制第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2工作，进行功率变换，给雷达提供发射功率。当雷达下发“接收”信号时开关MOS管Q3截止，主控芯片输出的（PWM/PFM）驱动信号被开关MOS管Q3阻断，第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2停止工作，避免了高频功率MOS管开关噪声干扰雷达接收信号。

2.信号控制解决方案

参看图4，信号控制解决方案是在主控芯片与MOS驱动电路之间增加控制电路，当雷达下发“发射”信号（低电平）时，信号控制开关MOS管Q3栅极为低电平，开关MOS管Q3处于截止状态，主控芯片输出的（PWM/PFM）驱动信号经第一电阻R1和MOS驱动电路控制第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2工作，进行功率变换，给雷达提供发射功率。当雷达下发“接收”信号时（高电平）时，开关MOS管Q3受控导通，主控芯片输出的（PWM/PFM）驱动信号通过第一电阻R1和开关MOS管Q3接地，第一高频MOS管Q1、第二高频MOS管Q2停止工作，避免了高频功率MOS管开关噪声干扰雷达接收信号。

Claims

1.一种大功率雷达专用静默电源，其特征在于，所述电源在雷达发射射频信号时提供能量，在雷达接收信号时保持静默，其构成包括主控芯片、MOS驱动电路以及依次连接的高频MOS管斩波电路、高频变压器和整流滤波电路，所述MOS驱动电路的信号输入端接主控芯片的信号输出端，MOS驱动电路的信号输出端接高频MOS管斩波电路的信号输入端，所述MOS驱动电路的信号输入端设有信号阻断电路，所述信号阻断电路的控制端接受雷达的发射/接收信号，且当开关电源接收到雷达发送的“发射”信号时，主控芯片输出的驱动信号进入MOS驱动电路，MOS驱动电路控制高频MOS管斩波电路正常运行，给雷达提供发射功率；当接收到雷达发送的“接受”信号时，斩波电路中的高频MOS管处于关断状态，停止功率变换，开关电源处于静默状态，以消除开关电源产生的高频干扰噪声对雷达接收信号的干扰；

所述信号阻断电路包括电子开关、第一电阻（R1）和第二电阻（R2），所述电子开关为光耦（IC1），所述光耦（IC1）的输出端与第一电阻（R1）串联连接后接于MOS驱动电路的信号输入端，光耦（IC1）内的发光二极管的负极接地，正极经第二电阻（R2）接雷达的发射/接收信号；

所述主控芯片为PWM控制器；

所述高频MOS管斩波电路包括第一高频MOS管（Q1）、第二高频MOS管（Q2）、耦合电感（Lr）和第一电容（C1），第一高频MOS管（Q1）和第二高频MOS管（Q2）的栅极接MOS驱动电路的不同输出端，第一高频MOS管（Q1）的漏极接电源正极，第二高频MOS管（Q2）的源极接地，第一高频MOS管（Q1）的源极与第二高频MOS管（Q2）的漏极连接后依次经耦合电感（Lr）、高频变压器（BM）的原边线圈和第一电容（C1）接地，高频变压器（BM）的两个副边线圈与整流滤波电路连接。

2.一种大功率雷达专用静默电源，其特征在于，所述电源在雷达发射射频信号时提供能量，在雷达接收信号时保持静默，其构成包括主控芯片、MOS驱动电路以及依次连接的高频MOS管斩波电路、高频变压器和整流滤波电路，所述MOS驱动电路的信号输入端接主控芯片的信号输出端，MOS驱动电路的信号输出端接高频MOS管斩波电路的信号输入端，所述MOS驱动电路的信号输入端设有信号阻断电路，所述信号阻断电路的控制端接受雷达的发射/接收信号，且当开关电源接收到雷达发送的“发射”信号时，主控芯片输出的驱动信号进入MOS驱动电路，MOS驱动电路控制高频MOS管斩波电路正常运行，给雷达提供发射功率；当接收到雷达发送的“接受”信号时，斩波电路中的高频MOS管处于关断状态，停止功率变换，开关电源处于静默状态，以消除开关电源产生的高频干扰噪声对雷达接收信号的干扰；

所述信号阻断电路包括电子开关、第一电阻（R1）和第二电阻（R2），所述电子开关为开关MOS管（Q3），所述开关MOS管（Q3）、第一电阻（R1）和第二电阻（R2）之间的电路连接关系有两种方式，一种连接电路是所述开关MOS管（Q3）的源极接MOS驱动电路的信号输入端，漏极经第一电阻（R1）接主控芯片的信号输出端，栅极经第二电阻（R2）接雷达的发射/接收信号；另一种连接电路是所述开关MOS管（Q3）的源极接地，漏极接MOS驱动电路的信号输入端，栅极经第二电阻（R2）接雷达的发射/接收信号，第一电阻（R1）接于MOS驱动电路的信号输入端；

所述主控芯片为PWM控制器；

3.根据权利要求1或2所述的大功率雷达专用静默电源，其特征是，所述整流滤波电路包括第一整流二极管（D1）、第二整流二极管（D2）和第二电容（C2），高频变压器（BM）的两个副边线圈的公共端接地，非公共端分别经第一整流二极管（D1）和第二整流二极管（D2）与第二电容（C2）的正极连接，第二电容（C2）的负极接地。