我们将考虑具有脉冲功率平均和不具有脉冲功率平均的任何脉冲负载的电源系统设计示例；我们还将分析选择 PSU 的方法，展示两种配置的特点、优点和缺点。
图 1 显示了这些系统的结构，图 2 显示了 PSU 提供的电流形式和消耗的负载，并说明了其电压。
图 1：带平均功能的 PSU 配置（а）和不带平均功能的 PSU 配置
（一个）
图 1：脉冲功率平均值 (b) 的 PSU 配置
（二）
图 1：具有脉冲功率平均值的 PSU 配置（а）和不具有脉冲功率平均值的 PSU 配置（b）。
图2：PSU和负载的电流形式，以及有平均值（a）和无平均值的负载电压
（一个）
（二）
图2：电源和负载的电流形式，以及脉冲功率取平均值（a）和不取平均值（b）的负载电压。
模块化 PSU 制造商 Vicor 公司已证明 [2]，在许多情况下，通过平均脉冲负载消耗的功率，电源系统更紧凑、更便宜、更可靠。这种方法对于负载允许由并联连接的大容量电容器的放电和充电引起的基本电压不稳定的应用为有效。尽管如此，一些来源 [3、4] 表明，在构建任何电源系统时，有必要在每个发射-接收模块 (TRM) 上使用电容或电感电容储能，在某些情况下，可以降低其额定值，有时可以完全从结构中排除此类电容器，从而改善电源系统的重量和尺寸以及可靠性参数 [5]。
让我们考虑一个典型的 AESA TRM 电源系统的例子。TRM 电源电压为 28VDC，消耗的脉冲功率为 450W，脉冲持续时间为 5ms，关断系数为 5（对应于负载系数为 20%）。下表收集了此类需求定义的初始数据。
输入网络表
种情况下，对于 AESA TRM 的电源，我们将使用功率为 500W 的 PSU，它将提供周期性脉冲负载所消耗的全部 450W 功率。在第二种情况下，由于平均负载功率仅为 90W，我们将使用 150W 的电源单元以及一组大型电容器来平均负载所消耗的电流。由于 TRM 收发器电源的微波辐射指标严格取决于电压稳定性，因此对这种电压不稳定性的要求通常为 ±1...4%。
为了在不进行脉冲功率平均的配置中提供指定质量的电源负载电压，只需一个电容约为 220uF 的小电容器，仅在阶跃瞬变期间工作即可，而对于具有功率平均的系统，则需要整个电容器组，总电容约为 70000uF，在整个工作脉冲期间为负载供电。电力电源系统设计人员在使用这种大小的电容器组时可能会面临几个问题 [2]。特别是，许多串联模块化 PSU 在如此高的电容下开启时会导致转换器触发输出过流保护，此外，大功率的电容器组会使 PSU 中的电压反馈电路不稳定。
对于没有脉冲功率平均的电路，PSU 输出端所需功率电容的值直接取决于其电压反馈电路性能，而该性能主要受 PSU 开关频率的限制——高开关频率可以快速响应负载的阶跃变化。
统一模块化电压转换器的文档通常包含瞬态波形，以说明输出电压对脉冲负载的反应；这些波形有助于比较其反馈对动态负载的响应时间。在分析此类波形电流阶跃上的瞬态输出电压偏差值时，需要注意测试期间从 PSU 功率到动态负载值的负载电流变化范围（以百分比表示），以及脉冲电流变化率。
大多数PSU制造商都在相当温和的条件下对其产品进行动态负载测试，以证明可接受的输出电压稳定性，例如，他们将PSU负载变化范围设置为仅25％或50％，不进行负载下降到空载，而是设置持续时间为几十到几千微秒的相当缓慢的电流变化前沿。在没有脉冲功率平均的TRM电源应用中，上述任何一种测试方法都是不可接受的，即PSU的输出电流以微秒甚至纳秒为单位变化，暂停期间负载提供的功率接近于零，但在工作脉冲期间却是PSU功率的70％到100％。为了公正地评估脉冲负载转换器的处理质量，您必须要求制造商向您发送在所需工作模式下接收到的转换器输出电压的瞬态波形，或者通过自己的方式执行此类测量。
图 3：非专用转换器（a）和具有高速电压反馈的转换器的瞬态输出电压偏差
一个）
图 3：在相同条件下，输出电压为 28VDC、功率为 500W 的非专用转换器 (b) 在零至 100% 范围内受阶跃负载功率变化的影响时瞬态输出电压偏差。
b)
图 3：非专用转换器 (a) 和具有高速电压反馈的转换器 (b) 的瞬态输出电压偏差，功率为 500W，输出电压为 28VDC，在相同条件下，受从零到 100% 范围内的阶跃负载功率变化的影响。上线 - 负载电压，5 VDC/p；下线 - 负载电流，10 ?/p；时间刻度 - 5 ms/p。
图 3 显示了两种不同量产隔离电压转换器的比较，功率为 500W，输出电压为 28VDC，输出端连接有 220uF 电容，负载阶跃从零到 100% 和反向，电流变化前沿为 200 纳秒。在相同条件下，快速反馈转换器的负载功率浪涌瞬态输出电压偏差值大约比类似的非专用转换器小 15 倍。电压反馈电路的高速性能和第二个转换器自身输出电容器的电容值足以在给定条件下提供 3% 的输出电压稳定性，而无需任何严重的外部滤波器。
让我们比较一下具有平均和不具有平均脉冲功率配置的 PSU 设置。由于功率更大的转换器通常具有更高的效率，因此所考虑的示例表明，输出功率为 450W 的 500W 转换器效率为 92%，产生 7.8W 的热量，而平均脉冲功率为 90W 的系统所选的 150W 转换器效率为 87.5%，产生 12.5W 的热量。因此，转换器表面足以让更高功率的转换器运行而不会过热，但 150W 的转换器需要额外的散热器和强制风冷。即使将 PSU 与 TRM 一起安装到液体冷却系统中，过多的热量产生也会导致不良的性能下降。
因此，我们可以看到，尝试节省电源功率会给电源系统带来本质困难，并使这种配置的使用变得更加复杂
（图 4）。
图 4：未对脉冲功率进行平均（а）和进行平均（b）的配置中的 PSU 设置在差异。
图 5 显示了实验记录的波形，说明了种和第二种变体的负载电压形式和消耗电流形式。在这两个例子中，负载提供的电流形式都是脉冲和矩形，如下面的波形所示，但在配置中，平均负载功率存在由储能电容器电池的放电和充电引起的生动的锯齿状分量，但在第二种结构中，没有输出电压平均，电压形式几乎是一条直线，在负载开启和关闭点处有短暂的瞬态过程。
图 5：带平均值（а）和不带平均值的配置中的负载电源电压形式（上线，5V/p）和消耗电流形式（下线，10A/p）
（一个）
（二）
图 5：脉冲功率配置中带平均值（а）和不带平均值（b）的负载电源电压形式（上线，5V/p）和消耗电流形式（下线，10A/p）时间尺度 – 5 ms/p。
图 6：转换器（10А/p）在具有平均值（а）和不具有平均值的配置中给出的电流形式
（一个）
（二）
图 6：在对脉冲功率进行平均（а）和不进行平均（b）的配置中，转换器（10А/p）给出的电流形式。
下面的波形显示了转换器给出的电流形式（图6）。可以看出，个转换器实际工作时的平均功率接近90W，但第二个转换器向负载提供的功率脉冲幅度为450W。
值得注意的是，波形图（图 6b）上显示的转换器输出电流形式指出了无平均脉冲负载电源系统的缺点之一。给定配置的 PSU 在整个工作脉冲期间提供适当的负载电源，从输入电源消耗的电流也具有明显的脉冲特性，这并非在任何应用中都可接受。在脉冲电流平均的示例中，输入负载要小几倍。
如果输入电源能够提供完整的负载脉冲功率并考虑到电源单元的效率，那么使用没有脉冲功率平均的配置通常不会有问题，但是在其功率有限并且不允许向负载提供适当的脉冲功率的情况下，必须采取特殊措施，通过输入有源或无源电流滤波器将消耗的电流类型从脉冲转换为具有一些允许纹波的平均电流。
在负载脉冲期间，这种滤波器必须限制从输入电源消耗的电流，但同时它必须向 PSU 提供所需的脉冲功率，而在暂停期间，它应该使用电源来补充产生的功率和消耗的功率之间的差额。显然，这种设备作为电流滤波器，应该发挥储能功能。
使用无源电感或电容储能几乎总是会导致不可接受的重量和尺寸以及成本参数，因此，的解决方案是使用不带电流隔离的高频电压转换器，并使用滤波输出电容器作为电流滤波器。此外，建议使用升压转换器而不是降压转换器，因为通常在能量上，以更高的电压积累能量是有利的，因为电容器中的累积能量与电压平方成正比（E = CU2 / 2）。在许多情况下，如果初始系统由交流电源供电，则功率因数校正器将承担这种滤波功能。
那么，我们终得到了什么呢？要构建一个没有平均脉冲功率的脉冲负载电源系统，我们需要一个功率为 500W 的转换器和一个小型输出电容器。尽管如此，我们必须确保输入电源能够承受幅度约为 500W 的脉冲功耗。要构建具有平均脉冲功率的系统，除了转换器之外，我们还需要其他附件来平滑输出脉冲电流，以及有效的散热系统，这会降低这种配置的可靠性，即电解电容器会随着时间的推移而变干，而寿命有限的机电部件——冷却风扇——会暴露在灰尘和沙子中，并产生噪音和振动。
使用液体冷却系统时，过多的热损失会降低其性能。此外，如果在系统运行或升级期间，负载电流的脉冲占空比从 20% 增加到例如 40%，这不会反映在 500W 转换器的运行中，而 150W 转换器将进入紧急过载模式并可能出现故障。
如果我们比较两种考虑的电源系统配置的价格，那么几乎没有机会选择具有功率平均的配置。作为不带脉冲功率平均的脉冲负载电源方法优势的研究，图 7 显示了 12 通道电源系统 [6] 的视觉配置，该系统为 8 个 TRM 供电，电压为 +28VDC，为服务单元供电，电压为 +5 VDC、+12VDC、-6VDC 和 -50VDC。
安装在 +28VDC 输出端的电容器仅在瞬态负载阶跃期间支持所需电压，并且不会影响脉冲电流范围。此外，该设备采用 TRM 电力供应分散的概念实现，这有助于获得系统的高可靠性、低高度（11mm）以及分散电力供应系统的其他典型优势。脉冲负载对初级交流电源的影响在有用的地方被阻止，即从连接到初级转换器输出的电容器组的高压侧形成来自交流输入电压的母线 +300V。
图 7：12 通道电源系统为 8 个 AESA TRM 提供 +28 V 电压供电，无脉冲功率平均
因此，本分析表明，AESA 电源管理存在某些要求，若要满足这些要求，没有脉冲功率平均的系统将更具优势。然而，在一系列应用中，平均功率值会更有利。首先，在具有显著占空比的结构中，即脉冲占空比小于 10%，或脉冲持续时间为微秒或微秒的几分之一，而不是毫秒，如所考虑的示例，即与电压反馈响应时间相比的时间。具有平均功率的系统的另一个可能应用是转换器负载可以承受各种输入电压的系统，例如 POL 转换器。
在每种具体情况下，AESA 电源系统设计人员都应注意所有可用因素，考虑系统设计工作说明的所有要求，并在研究所有可能的实施方案的所有优缺点后决定其配置。
