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开关电源并联供电系统(很全版本)

开关电源并联供电系统(很全版本)
开关电源并联供电系统(很全版本)

课程设计Ⅱ

题目开关电源模块并联供电系统学生姓名学号

所在院(系)物电学院

专业班级电信081班

指导教师刘东

完成地点陕西理工学院

2011年 11月28日

开关电源模块并联供电系统

康恺

(陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业08级1班,陕西汉中 723001)

指导老师:刘东

【摘要】:开关电源模块供电系统由并联稳压电源和检测控制系统组成。稳压电源使用电压调节器LM2596实现降压,监测控制电路采用AT89C51单片机作为控制核心,采集两路电流信号,通过算法分配误差值,修正每一路的电流大小,并显示电流的相对误差。系统的负载电流超过设定值时,启动保护电路切断电源并延时一定时间后自动恢复供电。经测试,供电系统能够较好的实现两路电流分配,效率可以达到70%以上,每路电流的相对误差3%左右。

【关键词】:LM2596;开关电源;并联均流

Switching Power Supply Module Parallel Power Supply

System

kangkai

(Grade08,Class1,Majiothe physics electronic information science ,Dept, Shannxi University of the

Technology,Hanzhong,723001,Shannxi)

Instructor: Liu don

Abstract: Switching power supply module power supply system was composed of Shunt regulated power supply and control system testing. Power supply used LM2596 regulator to achieve step-down voltage. Monitoring and control circuit based on AT89C51 microcontroller collected two current signals, the error value was assigned by the algorithm, the amendment of the current size of each road, and displays the current relative error. System load current exceeds the set value, the start delay protection circuit cut off power and restore power automatically after a certain time. Tested, the power supply system can achieve a better distribution of two current efficiency can reach 70% or more, each current relative error 3%.

Key words: LM2596; switch power; power supply in parallel

目录

摘要----------------------------------------------------- 4 引言----------------------------------------------------- 5 1. 总体设计方案------------------------------------------ 5

1.1设计要求------------------------------------------ 5

1.2 设计思路------------------------------------------ 5

1.3方案论证与比较------------------------------------ 6

1.4系统组成------------------------------------------ 7

2 单元电路设计------------------------------------------- 7

2.1 DC-DC电路设计------------------------------------ 7

2.2电流检测电路设计---------------------------------- 9

2.3 系统控制带电路设计-------------------------------- 9

2.4 AT89C51供电电路设计 ----------------------------- 10

2.5过流保护电路设计--------------------------------- 12 3软件设计---------------------------------------------- 12 4 系统测试---------------------------------------------- 13

4.1 测试使用的仪器----------------------------------- 13

4.2测试结果及分析----------------------------------- 13

5 结束语------------------------------------------------ 14 参考文献------------------------------------------------ 15 附录---------------------------------------------------- 15

引言

开关电源模块并联供电系统在当今工业生产和现实生活中都具有非常重要的作用,可以提高电源效率,提供可靠稳定并且自由分配的输出电流,因此设计此同时具备实用性和科研性的课程设计。

1. 总体设计方案

1.1设计要求

设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块构成的并联供电系统。

1.基本要求

(1)调整负载电阻至额定输出功率工作状态,供电系统的直流输出电压UO=8.0±0.4V。

(2)额定输出功率工作状态下,供电系统的效率不低于 60% 。

(3)调整负载电阻,保持输出电压 UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和 IO =1.0A且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于 5%。

(4)调整负载电阻,保持输出电压 UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和 IO =1.5A且按I1:I2= 1:2 模式自动分配电流,每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于 5%。

2.发挥部分

(1)调整负载电阻,保持输出电压 UO=8.0±0.4V,使负载电流 IO在1.5-3.5A之间变化时,两个模块的输出电流可在(0.5-2.0)范围内按指定的比例自动分配,每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于 2%。

(2)调整负载电阻,保持输出电压 UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和 IO =4.0A且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于 2%。

(3)额定输出功率工作状态下,进一步提高供电系统效率。

(4)具有负载短路保护及自动恢复功能,保护阈值电流为 4.5A(调试时允许有±0.2A的偏差)。

1.2 设计思路

题目要求制作两个额定输出功率均为16W 的8VDC/DC 模块构成的并联供电系统,输出额定电压不变,两模块的电流能根据负载的不同自动分配,且不能使用线性电源及产品的DC/DC 模块。LM2596是一个集成的开关电压调节器,外部电路简单,合理的选择外部电容电感等原件,就能实现输出额定功率16W 电压为8V 的DC/DC 模块。由于输出电流要实现自动分配,仅仅通过简单的并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。所以必须对电流电压检测后使用均流方法对两个模块的电流进行均流调控。

1.3方案论证

1.3.1DC-DC 电路设计方案选择

方案一:采用PWM 控制的高频开关变压器实现。如图1所示,反激式DC/DC 变换器开关管(Tr )导通时,变压积能量,截止时输出能量。反激式优点是:结构简单、外围元件少,要扼流圈和续流二极管。输出电压公式:

Vin T T T L R Vo OFF

ON ON P L

..2+=

(1) 求得。并联时,由于是一个 PWM 控制器同时控两路,两路的开关管在高频下始终时导通和关断的,所以电容上始终保持同时充电和放电,因此并联时两路电流始终保持相等;缺点是:变压器存在漏感,将在原边形成很大电压尖峰,可能击穿开关器件;负载调整率差;电源效率低;能量由变压器 T 储存,体积较大,而且需要开气隙。

图1 反激式DC/DC 电路

方案二:采用开关电压调节芯片LM2596-ADJ 实现。LM2596能够输出 3A 的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特性。可调版本可以输出小于 37V 的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器,开关频率为 150KHz ,与低频开关调节器相比较,可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需外接少量元件,使用

方便。

综上两种方案都能满足电源效率不低于为60%,但是方案一需要使用PWM控制芯片TL494,所接外部器件较多,且需要自制高频开关变压器,性能无法保证;LM2596 芯片作为DC-DC 模块的主器件,具有可靠,稳定的性能,改变外部电阻可以较好的控制,所以采用第二种方案。

1.3.2分流方案选择

方案一:我们分别采用两片 TL494 来为两路电源提供 PWM,当两路并联时,利用其中一片TL494 的一个内部误差放大器对电压进行调节,使其输出稳定在 8V。利用两片高精度差动放大器 INA133 对两路电源的电流进行取样,将取样电压分别送入另一片 TL494 的一个内部误差放大器的正负输入端,通过两片 TL494 的内部误差放大器进行电流电压复合负反馈,从而进行稳压并实现均流。为了电路工作稳定,使误差放大器工作在闭环状态,此时通过调整误差放大器的放大倍数即可调节均流精度,但由于误差放大器的放大倍数有限,只能近似实现均流。

方案二: 最大电流均流法。本方案采用负载共享控制器 UCC29002 实现。在DC-DC 模块正常工作时,将两路UCC29002 的均流母线连接,此时 UCC29002将会自动选出电流最大的一路,并将此路电源作为主电源。均流母线上的电压将由主电源的输出电流决定,从电源的 UCC29002 接收到母线上的信号后,会控制该路 DC-DC 模块稍稍提高输出电压。通过减小从电源与主电源的电压差来提高该路输出电流,从而达到均流。并且该方案可通过十分简单的电路完成任意路并联均流,且支持热插拔。

方案三:采用数字控制技术实现分流。利用十位ADTLC1549单片机STC89C52检测采样电阻采样输出电流,利用合理的算法对电流进行分配,此硬件电路设计简单,故采用方案三。

1.4系统组成

本系统采用STC89C52作为控制器,由LCD1602显示。;采用IRF540芯片作为开关管对输入电压进行降压控制。同时单片机控制12位的AD芯片对充电电流回路里取样,经AD 转换后显示相关的电流值。系统框图如图2所示:

+24V

2系统框图

系统的整体结构如图2所示。24v直流直接经并联的DC-DC开关电源模块降压到8v给负载供电。单片机控制系统利用AD转换芯片对两路的电流和负载的电压进行采样,并采用合适的分流算法去改变两路开关电源的输出电流。当输出电流大于保护设定值产生过流保护信号切断主电路,然后延时通电并过流检测,直到电路恢复正常为止。

2 单元电路设计

2.1 DC-DC电路设计

用一个LM2596接成可调的输出恒压源,通过改变电阻R2使输出电压为8V的恒压源。再用一个LM2596接成同样地电路,两模块并起来。负载上的电流为两模块的电流之和,可以通过调节负载改变负载上的电流。模块一如图3.

图3 DC-DC 电路图

注:反馈线要远离电感,电路中的粗线一定要短,最好用地线屏蔽,调节输出电压的电阻R1、R2要靠近LM2596的4脚。 输出电压的计算可由下式给出

)1

2

1(R R Vref Vout +

=, 其中V Vref 23.1=, )1(12-=Vref

Vout

R R 为了确保输出稳定,R1选用标称阻值为1K Ω,精度为1%的电阻。

其工作原理是:此电源芯片的 4 脚 Feedback 端的电压稳定在1.23V ,5 脚 ON/OFF 端由逻辑电平来电源芯片的打开和关断,1 脚为输入端, 2 脚为输出端,芯片通过调整起输出脉宽来,脚电压稳定在 1.23V ,流入 Feedback 端的电流为零,通过改变 R2 的值就可以改变电压的大小,影响电压输出的就是 R1,R2 的取值,现我们通过改变由R1,R2 组成的电路来实现我们所要设计的稳压源的电路。

2.2 电流检测电路设计

采用10位A/D芯片TLC549,其串行数据接口包括5个:片选输入口,串行施密特逻辑输入时钟SCLK,数据输入口DIN,转换数据输出口DOUT。10位A/D芯片TLC549将电路中的电压量转化成数字量,经MCU处理后,与预置的电流值进行比较修正,送去LCD1602显示。

在电路中,TLC549与单片机口相接P3.5~P3.7口相接,具体电路如图6所示:

图4 电流检测电路图

由于两个模块的各项指标基本一致,所以将两个模块并联后,两个模块均能对负载独立工作,所以要实现电流1:1分配,只要在额定功率的前提下改变负载,就能实现电流1:1输出。由于负载电阻的阻值很小,为了测量负载上的电流,而且不影响负载功率,所以我们的采样电阻采用大功率的电阻锰铜丝作为采样电阻,A/D选用TI 公司的10位串行ADTLC1549,TLC1549C,是10位、开关电容、逐次逼近模数转换器。这些器件具有两个数字输入端和一个 3 态输出端[芯片选择( CS),输入——输出时钟( I/O CLOCK )以及数据输出( DATAOUT),它们提供了与主处理器串行端口的3线接口。采样-保持功能是自动的。组合在这些器件中的转换器具有以下特点:易于比率转换的差分高阻抗基准输入,定标(scaling)以及模拟电路与逻辑和电源噪声相隔离。开关电容设计可在整个工作温度范围内(自然通风)实现低误差的转换。

2.3系统控制电路设计

系统控制电路如图5所示,采用AT89C51作为控制模块核心。单片机最小系统简单,

容易制作PCB,算术功能强,软件编程灵活、可以通过串口方式将程序快速下载到芯片,方便的实现程序的更新,自由度大,较好的发挥C语言的灵活性,可用编程实现各种算法和逻辑控制,且AT89C51系列单片机的工作电压:2.0V~3.8V,正常工作电流 < 2.7mA,空闲模式电流 < 1.3mA,掉电模式电流 < 0.1 μA,所以采用AT89C51作为控制模块核心具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。

基于以上分析,利用AT89C51单片机输出误差修正量控制DC-DC模块,改变每一路上的电流,并显示在1602液晶上,以此提高稳定性。A/D转换器选用高精度10位模数转换芯片TLC549。具体的单片机最小系统如图5所示:

图 5 单片机控制电路图

2.4辅助电源电路设计

由于题目对效率要求特别高,若采用一般的线性电源,效率很低,所以5V供电电源,本设计采用具有高效率的开关电源调节器LM2596-5直接将24V直流电源稳压为5V直流,其电路图如图6所示:

图6 直流电源电路

由于开关电源纹波比较大,在LM2596-5输出端并联一个200uf和两个0.01uf 的电容似的lM2596-5能供给单片机稳定的电压。

2.5过流保护电路设计

本设计中电流的检测采用阻值很小的康铜丝作为采样电阻与负载串联,通过AD 芯片TLC1549采样电阻两端的电流。为了提高效率,我们没有增加额外的过流保护芯片,而是用单片机采样,在通过单片机的处理来控制继电器的吸合来自动保护电路。3软件设计

软件设计采用C语言,对AT89C51进行编程实现以下功能:①控制ADC对电流进行采样;②根据采样数据对两路电流进行调整;③驱动液晶显示器显示负载电流值并保护电路。

3.1主程序流程图

程序流程图如图7所示,通电后单片机控制AD不断采样负载电流,若负载电流超过额定电流,单片机启动保护电路,经过一段时间后。电路恢复,如果检测到电流没有超过额定电流,侧单片机处理所采集到的电流,经处理后自动分配两个模块上的电流,已达到题目设定要求。

图7 单片机程序流程图

4 系统测试

4.1 测试使用的仪器

测试使用的仪器设备如表1所示:

4.2测试结果及分析

V,测输入电压电流、A B模块的输出电保持A B 模块输出电压为U。=8.04.0

流、负载上的输出电压电流。

表1 负载变化的测试数据

结论:通过表可以看出本设计达到以下要求:1.此系统的直流输出电压基本满足为8.0±0.4V。2.额定输出功率工作状态下,供电系统的效率不低于 60% 。 3.调整负载电阻,保持输出电压 UO=8.0±0.4V,两个模块输出电流之和 IO =1.0A基本按 I1:I2=1:1 模式分配电流,每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于 5%即电流在0.475A-0.525A之间。

5 结束语

系统以单片机AT89C51为核心部件,利用A/D进行数值采集,显示负载电流。在系统设计过程中,力求硬件电路参数合理,线路简单,发挥电路的灵活性,通过多次的调试,不断提高系统的稳定性,满足系统设计的要求。由于时间关系,该系统还有许多值得改进的地方。

经过四天三夜的努力,我们理论分析,实验测试,不断的优化设计电路,改进设计思想,基本符合大赛的要求。我们从中体会了共同协作和团队精神的重要性和提高了自身的综合能力。

参考文献

[1]赵同贺,刘军. 电能变换与应用丛书开关电源设计技术与应用实例[J].北京.人民邮电出版社2007.3.1

[2] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程[M] . 北京. 电子工业出版社2010.10

[3] 王兆安,刘进军. 电力电子技术[M] . 机械工业出版社. 2011.2

[4] 沙占友. 开关稳压器应用技巧[J]. 中国电力出版社2009.2

[5] 黄志伟. 全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作[J]. 北京航空航天大学出版社2011.1

[6] 潘永雄,沙河. 电子线路CAD实用教程[M]. 西安电子科技大学出版社2011.7

[7] 郑阿奇,徐文胜,马骏. Auto CAD实用教程[M]. 电子工业出版社2011.1

[8] 李白平,崔星,王守华. 电子信息类专业英语[M]. 西安电子科技大学出版社2009.10

附录

附录二总体电路图

开关电源模块并联供电系统设计报告

开关电源模块并联供电系统(A题) 摘要: 本系统给出了以分立元件构成的DC/DC变换模块为核心的开关电源,并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。系统采用 STC89C52单片机进行监控,并用高精度的德州仪器芯片TLC5615IP和TLC2543CN进行数模、模数转换,实现电流的实时测量、人机交互、电流比例设定、输出电流显示、过流保护及自动恢复功能。经测试,系统较好地完成了基本部分和发挥部分的要求,工作稳定,用户界友好。 关键词:分立元件;DC/DC变换模块;开关电源;并联;德州仪器芯片

1 方案比较与论证 1.1 DC/DC变换电路的选择 方案一:由LM2576开关型降压稳压器构成 LM2576系列的稳压器是单片集成电路,能提供降压开关稳压器(buck)的各种功能,能驱动3A的负载,有优异的线性和负载调整能力,使用该器件构成的DC/DC变换电路的设计思想如下: 图1.1(a) 由LM2576构成的DC/DC变换电路 该稳压器内部含有频率补偿器和一个固定频率振荡器,将外部元件的数目减到最少,使用简单,但由于集成电路工艺制造的元器件,各元器件参数的据对精度不是很高,而且受温度的影响也比较大,因此我们放弃这种方案。 方案二: 由分立元件构成 本电路是自己设计的,由施密特触发器74HC14、运算放大器LM324、三极管、二极管、电阻、电容以及电感等器件组成的核心电路,提供了自由调整的余地,另外为了不致过载、过流、过热等损坏元件,需要加以复杂的保护电路。下图为DC/DC 主回路的拓扑结构: 图1.1(b) 由分立元件构成构成的DC/DC变换电路 由于由分立元件构成的DC/DC变换电路,电路选择得好,参数选择恰当,元件性能就很优良,设计和调试的好,则性能也很优良。因此本系统选择方案二。 1.2 控制方法及实现方案

电脑开关电源电路大全详解修订稿

电脑开关电源电路大全 详解 内部编号:(YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128)

电脑开关电源详解 计算机电源是根据计算机相应的电源标准设计和生产的,在计算机高速发展的这十多年间,计算机电源标准也跟着在不断地发生变化,以适应计算机高速发展的要求,计算机电源主要采用了以下几个标准: PC/XT标准: 是由IBM最先推出个人PC/XT计算机时制定的标准; AT标准: 也是由IBM早期推出PC/AT机时所提出的标准,当时能够提供大约190W的电力供应; ATX标准: 是由Intel公司于1995年提出的工业标准,从最初的开始,ATX标准又经过了多次的变化和完善,目前国内市场上流行的是和ATX12V这两个标准,其中ATX12V又可分为、、等多个版本。ATX与AT标准比较: 1、ATX标准取消了AT电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制,增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等功能; 2、ATX电源首次引进了+的电压输出端,与主板的连接接口上也有了明显的改进。

ATX12V与标准比较: 1、是1999年以前PII、PIII时代的电源产品,没有P4 4PIN接口; 2、ATX12V 加强了+12VDC端的电流输出能力,对+12V的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等做出了新的规定; 3、ATX12V增加的4芯电源连接器为P4处理器供电,供电电压为+12V; 4、ATX12V加强了+5VSB的电流输出能力,改善主板对即插即用和电源唤醒功能的支持。 ATX12V标准之间的比较: ATX 12V是支持P4的ATX标准,是目前的主流标准,该标准又分为如下几个版本: :2000年2月颁布,P4 时代电源的最早版本,增加P4 4PIN接口; :2000年8月颁布, 在前一版本的基础上,加强了+电流输出能力,以适应AGP 显卡功率增长的需求 :2002年1月颁布,在前版的基础上,取消-5V输出,同时对Power on 时间作出新的规定;

相关开关电源原理及电路图

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A-开关电源模块并联供电系统(A题)

2011年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 (1)2011 年 8 月 31 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题; 高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。(2)参赛队认真填写《登记表》内容,填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 (3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。 (4)每队严格限制 3 人,开赛后不得中途更换队员。 (5)参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作,不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队员必须迴避,对违纪参赛队取消评审资格。 (6)2011 年 9 月 3 日 20:00 竞赛结束,上交设计报告、制作实物及《登记表》,由专人封存。 开关电源模块并联供电系统(A题) 【本科组】 一、任务 设计并制作一个由两个额定输出功率均为 16W的 8V DC/DC模块构成的并联供电系统(见图 1)。 + I IN DC/DC 模块 1 I1 I O + U IN=24V 负载 电阻U O=8.0V - DC/DC 模块 2 I2 - 图 1两个 DC/DC模块并联供电系统主电路示意图 二、要求 1.基本要求 (1)调整负载电阻至额定输出功率工作状态,供电系统的直流输出电压U O=8.0±0.4V。 (2)额定输出功率工作状态下,供电系统的效率不低于 60% 。 (3)调整负载电阻,保持输出电压 U O=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和 I O =1.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于 5%。 (4)调整负载电阻,保持输出电压 U O=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之

开关电源试题(有答案)

开关整流器的基本原理 一、填空 1、功率变换器的作用是()。 将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉冲电压 2、整流滤波器电路的作用是()。 将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压 3、开关电源控制器的作用是将输出()取样,来控制功率开关器件的驱动脉冲的(),从而调整()以使输出电压可调且稳定。 直流电压、宽度、开通时间。 4、开关整流器的特点有()、()、()、()、()、()及()。 重量轻、体积小、功率因数同、可闻噪声低、效率高、冲击电流小、模块式结构。 5、采用高频技术,去掉了(),与相控整流器相比较,在输出同等功率的情况下,开关整流器的体积只是相控整流器的(),重量已接近()。 工频变压器、1/10、1/10。 6、相控整流器的功率随可控硅()的变化而变化,一般在全导通时,可接近()以上,而小负载时,仅为左右,经过校正的开关电源功率因数一般在(),以上,并且基本不受()变化的影响。 导通角、、。 7、在相控整流设备件,工频变压器及滤波电感工作时产生的可闻噪声较大,一般大于(),而开关电源在无风扇的情况下,可闻噪声仅为()左右。 60db、45db。

8、开关电源采用的功率器件一般(比较)较小,带功率因数补偿的开关电源其整流器效率可达()以上,较好的可做到()以上。 88%、91%。 9、目前开关整流器的分类主要有两种,一类是采用()设计的整流器,一般称之为(),二是采用()设计的整流器,主要指()开关整流器。 硬开关技术、SMR、软开关技术、谐振型 10、谐振型技术主要是使各开关器件实现()或()导通或截止,从而减少开关损耗,提高开关频率。 零电压、零电流。 11、按有源开关的过零开关方式分类,将谐振型开关技术分为()—ZCS、()—ZVS两大类。 12、单端正激变换电路广泛应用于()变换电路中,被认为是目前可靠性较高,制造不复杂的主要电路之一。 13、单端反激变换电路一般用在()输出的场合。 14、全桥式功率变换电路主要应用于()变换电路中。 15、半桥式功率变换电路得到了较广泛的应用,特别是在()和()的场合,其应用越来越普遍。 16、开关电源模块的寿命是由模块内部工作()所决定,温升高低主要是由模块的()高低所决定,现在市场上大量使用的开关电源技术,主要采用的是()技术。 17、功率密度就是功率的(),比值越大说明单位体积的功率越大。 18、计算功率有两种方法,一种是(),另一种是模块允许的,在交流和直流变化的全电压范围内所能提供的()。

常见几种开关电源工作原理及电路图

一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算, 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出,当Um 与T 不变时,直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路

图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。 2.单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

开关电源并联供电系统(很全版本)

课程设计Ⅱ 题目开关电源模块并联供电系统学生姓名学号 所在院(系)物电学院 专业班级电信081班 指导教师刘东 完成地点陕西理工学院 2011年 11月28日

开关电源模块并联供电系统 康恺 (陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业08级1班,陕西汉中 723001) 指导老师:刘东 【摘要】:开关电源模块供电系统由并联稳压电源和检测控制系统组成。稳压电源使用电压调节器LM2596实现降压,监测控制电路采用AT89C51单片机作为控制核心,采集两路电流信号,通过算法分配误差值,修正每一路的电流大小,并显示电流的相对误差。系统的负载电流超过设定值时,启动保护电路切断电源并延时一定时间后自动恢复供电。经测试,供电系统能够较好的实现两路电流分配,效率可以达到70%以上,每路电流的相对误差3%左右。 【关键词】:LM2596;开关电源;并联均流 Switching Power Supply Module Parallel Power Supply System kangkai (Grade08,Class1,Majiothe physics electronic information science ,Dept, Shannxi University of the Technology,Hanzhong,723001,Shannxi) Instructor: Liu don Abstract: Switching power supply module power supply system was composed of Shunt regulated power supply and control system testing. Power supply used LM2596 regulator to achieve step-down voltage. Monitoring and control circuit based on AT89C51 microcontroller collected two current signals, the error value was assigned by the algorithm, the amendment of the current size of each road, and displays the current relative error. System load current exceeds the set value, the start delay protection circuit cut off power and restore power automatically after a certain time. Tested, the power supply system can achieve a better distribution of two current efficiency can reach 70% or more, each current relative error 3%. Key words: LM2596; switch power; power supply in parallel

XXXX年全国大学生电子设计大赛A开关电源模块并联供电系统

2011年全国大学生电子设计竞赛陕西赛区 竞赛设计报告封面 作品编号: (由组委会填写) 作品编号: (由组委会填写) 说明 1.为保证本次竞赛评选的公平、公正,将对竞赛设计报告采用二次编码; 2.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订; 3.“作品编号”由组委会统一编制,参赛学校请勿填写; 4.“参赛队编号”由参赛学校编写,其中“学校编号”应按照巡视员提供的组 委会印制编号填写,“组(队)编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排,“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写,例如:“0105B”或“3367F”。 5.本页允许各参赛学校复印。

开关电源模块并联供电系统 设计与总结报告 摘要:本设计是针对2011年全国电子设计大赛A题,电路的设计是基于BUCK 拓扑的开关稳压电路的拓扑结构,以美国NSC的LM2576为功率输出核心,提出一种基于并联Buck变换器的自主均流控制方法,该方法基于并联Buck变换器状态方程,设计了由控制电路、保护电路和驱动电路组成的自主均流的开关电源模块并联供电系统 关键词:并联型自主均流控制

方案一:隔离式DC/DC转换器,通常采用变压器来实现,由于变压器具有变压的功能,所以有利于扩大转换器的输出应用范围,也便于实现不同电压的多路输出,或相同电压的多种输出;并有效地实现实现输出与输入电气隔离,但对变压器的要求较高。 方案二:非隔离式DC/DC转换器。 由于变压器存在漏磁和损耗,会造成效率低下,故采用非隔离型,题目要求是将24V直流电压转换为8V,为降压电路,因此buck型非隔离式DC-DC转换器。 (4)控制方法 方案一:电压型控制方法,开关变换器输出的电压VEB与参考电压比较并放大,得到误差信号VE,VE又与PMW比较器和锯齿波信号相比较,从而输出一系列脉冲,这些脉冲的宽度随误差信号VE的变化而变化。此方法夫人单环回路容易设计和分析,锯齿波幅度比较大,抗干扰能力比较强,但输入或输出的变化只能在输出改变时才能控制并反馈进行修正,响应速度慢,电压型控制对负载电流没有限制,因而需要额外电路限制输出电流。 方案二:电流型控制方法,实在传统的电压型控制基础上,增加了一个内环(电流反馈环),使其成为一个双环路控制系统。此电路中回路稳定性好,负载响应快,具有过流保护和可并联性。双反馈回路使得电路分析变得比较复杂,由于控制回路需要电感电流控制信息,控制电路的存在增加了整个变换器设计的复杂性,同时也会影响变换器的效应。 综合以上分析,本系统采用电流型控制电路。 (5)电源电路 由于提供24V直流电,采用78XX系列稳压以及LM1117逐级降压为MSP430提供3.3V供电电压。采用ICL766产生负极性的电压供给仪表放大器AD620.。 二.理论分析 1 DC-DC变换器稳压方法 利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性,从输入电压获取分离的能量,暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中,或以电场形式存储在电容器中,然后将能量转换到负载,实现DC-DC转换。其中采用PWM技术,从输入电源提取能量随脉宽变化,在一个固定周期内实现平均能量转换。最终达到将固定的直流电压变换成可变的直流电压。 2 电流电压的检测 使用与电感串联电阻来检测电流,控制信号和补偿斜坡通过比较器与误差放大器的输出进行比较,从而进行脉宽调制。 3 均流的方法 在两个并联的模块中,以输出最大电流的模块为主模块,其余为从模块,利用二

几种实用的直流开关电源保护电路

几种实用的直流开关电源保护电路 1 引言 随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源[1-3].同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间[4].但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。 2 开关电源的原理及特点 2.1工作原理 直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成。图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V,激励信号,续流二极管Vp,储能电感和滤波电容C组成。实际上,直流

开关电源的核心部分是一个直流变压器。 2.2特点 为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。 直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高, 3 直流开关电源的保护 基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多

开关电源电路详解图

开关电源电路详解图 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下: 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理: ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

2、DC 输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图: 3、工作原理: R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖

最新开关稳压电源并联供电系统

开关稳压电源并联供 电系统

开关电源模块并联供电系统(A题)设计报告 摘要:此开关电源模块并联供电系统采用MC34063为主控制器,构成输出电压可调的DC-DC变换器。由MC34063构成DC-DC模块, 由MC34063与外部功率开关构成它激式单管降压型DC-DC变换器 应用电路。经过滤分流控制电路额定输出电压值。

一、方案设计与论证 方案1:主模块采用自激型推挽式直流变换器,调整初、次级线圈绕组,从而得到要求输出电压值。 方案2:由MC34063构成DC-DC模块,由MC34063与外部功率开关构成它激式单管降压型DC-DC变换器应用电路。 论证:理想状态方案1 在低输出电压情况下转换效率较低,而且电路易产生不平衡。 选用方案2可以通过两个外部电阻组成分压器来调节,输出电压由2%精度。MC34063内部的输出级含有一个中功率的开关管,所 以不需要外加功率管就能直接构成中功率的DC-DC变换器。大大简 化电路的设计。

选定:方案2 二、电路设计 1. DC-DC单元电路设计 如图,R6为采样电阻,参考电压为1.25V。要使输出电压为8V,只需满足1.25/(8-1.25)=R6/R5. 2.过流、和分设计

在输出端回路上串联一个0.1欧姆的电阻,用放大器采集其对地电压,单电流等于1.5A时,采样电阻上的电压为0. 0.15V,放大到放大到74573的高电平后输出高电平,控制模块2分流电路上的开关管,从而起到分流作用。当0.1欧姆上电阻上的电流为4.5A时。压降为0.45V,放大为高电平后接到反相器7404上使其输出低电平,后控制快关管关闭,当电流低于405A时,反相器输出高电平,电路自动恢复工作状态,从而起到过载保护作。 三、测试方法与测试结果 对模块一和模块二进行电压测试,两模块输出点压为8.0+-0.1, 四、讨论 通过使用MC34063,充分了解其性能及特性,利用其构成的主控制电路可很好地完成任务的基本要求。在电路设计、制作过程中也产生诸

开关电源并联供电

题目: 开关电源模块并联供电系统

目录 摘要: (1) 一、系统方案 1.DC/DC模块主电路 (2) 2.开关管驱动电路 (2) 3.辅助电源电路 (2) 4.系统总体方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.DC/DC变换器稳压方法 (3) 2.电流、电压检测 (5) 3.均流方法 (6) 4.过流保护 (6) 三、硬件电路与软件设计 (6) 1.硬件电路设计 (6) 2.软件设计 (7) 四、测试条件与结果 (9) 1.测试仪器设备 (9) 2.基本要求测试数据 (9) 3.发挥部分测试数据 (10) 4、结果分析 (11) 五、参考文献 (11)

开关电源模块并联供电系统 摘要:本设计以Atmage16L-8PU单片机为控制器,由DC/DC模块电路、开关管驱动电路、辅助电源电路、电流采样电路、单片机电路、键盘电路和显示电路组成。其中,DC/DC 模块采用BUCK电路实现,开关管驱动电路采用IR2110芯片完成,辅助电源由单片开关电源芯片LM2576产生,并增加后置线性稳压环节。单片机实现闭环控制功能,稳定输出电压,并实现两路电源自动或按指定比例分流。测试结果表明,系统各项指标均达到题目要求。 Abstract:In the design, MCU Atmage16L-8PU is used as a controller. The system is composed of DC/DC modules, switch drive circuits, auxiliary power suppliers, current and voltage detection circuits, MCU system, display and keyboard control circuits. DC/DC module is based on BUCK circuit. Switch MOSFET is drived by IR2110 chips. Auxiliary power suppliers are generated by the switch mode power supply chip LM2576 with a linear post regulator. Closed-loop control is realized by MCU, so the output voltage is stabled and the currents of the two DC/DC modules are decided automatically or by the specified proportion. Test results show that the system has definitely met the design demand.

开关电源模块并联供电系统设计

选修课设计 (论文) 题目开关电源模块并联供电系统设计专业电子信息工程 班级 111 112班 姓名邓逸博孙浙飞汪超 指导教师王章权 所在学院信息学院 完成时间:2014年5月

开关电源模块并联供电系统设计 电子信息工程专业邓逸博孙浙飞汪超 摘要:本设计设计制作的是开关电源模块并联供电系统,能够广泛应用在小功率及各种电子设备领域,能够输出8V定压,功率可达到16W,并根据要求对两路电流进行按比例分配。本系统由DC/DC模块,均流、分流模块,保护电路组成。DC/DC模块以IRF9530芯片为开关,配以BUCK的外围电路实现24V-8V的降压与稳压。采用LM328比较电路实现电流和电压的检测,控制由DC/DC模块构成的并联供电系统均流与分流工作模式,通过比较器电路实现过流保护。同时进行LCD1602液晶同步显示、独立键盘输入控制。输入的值经过单片机处理程序来控制输出电压,且输出电压和电流可实时显示。 关键词:DC/DC模块,BUCK,电流分流

目录

一、绪论 分布式直流开关电源系统取代传统的集中式直流开关电源系统已成为大功率电源系统的发展方向:(1)单台大功率电源容易受技术、成本的限制;(2)单台直流开关电源故障会导致整个系统的故障,而分布式电源系统由若干电源模块并联组成,某个电源模块故障不会导致整个电源故障;(3)可根据实际负荷的变化,自动确定需要投入运行的模块数量或者解列退出的模块数量,对变负荷运行很有意义;(4)由于多个电源模块并联运行,使每个电源模块承受的电应力较小,具有较高的运行效率,且具有较好的动态和静态特性。分布式电源系统需要解决的主要问题是实现多个并联运行的模块输出相同的功率。随着通信电源技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而通信电子设备都离不开可靠的电源。进入20世纪80年代,计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代;进入20世纪90年代,开关电源相继进入各种电子、电气设备领域,程控交换机、通信、电力检测设备电源、控制设备电源等都已广泛使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。 二、设计的目标与基本要求 (一)、设计目标 设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块构成的并联供电系统(见图) 图两路buck电路并联供电

开关电源基础学习知识原理及各功能电路详解

开关电源原理及各功能电路详解 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下: 开关电源电路方框图 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC输入整流滤波电路原理:

输入滤波、整流回路原理图 ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。 2、DC输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的

电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容,L2、L3为差模电感。 ②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET (MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图:

开关电源各模块原理实图讲解

开关电源原理 一、开关电源的电路组成: 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值 降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及 杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。 当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪 涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是 负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5 容量变小,输出的交流纹波将增大。

时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增 大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路: 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导 体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图: 3、工作原理: R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流,这些元件组合一起,能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制,因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时,UC3842停止工作,开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD一起组成RC网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小,易引起振荡,电磁干扰也会很大;R1过大,会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下,从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1导通时间越长,变压器所储存的能量

(完整版)开关电源的用途

开关电源的用途 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域 开关电源的主要类型和分类 开关电源的主要类型 现代开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源,其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说,直流开关电源的分类与DC/DC 转换器的分类是基本相同的,DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。

直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类:一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器 隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)两种。双管DC/DC转换器有双管正激式(DoubleTransistor Forward Converter),双管反激式(Double Transistr Flyback Converter)、推挽式(Push-Pull Converter)和半桥式(Half-Bridge Converter)四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter)。 非隔离式DC/DC转换器,按有源功率器件的个数,可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种,即降压式(Buck)DC/DC转换器,升压式(Boost)DC/DC转换器、升压降压式(Buck Boost)DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种单管DC/DC 转换器中,Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的,Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换器有双管串接的升压式(Buck-Boost)DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter)。

开关电源入门必读:开关电源工作原理超详细解析

开关电源入门必读:开关电源工作原理超详细解析 第1页:前言:PC电源知多少 个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术,所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源(Sw itching Mode P ow er Supplies,简称SMPS),它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型:线性电源(linear)和开关电源(sw itching)。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V市电通过变压器转为低压电,比如说12V,而且经过转换后的低压依然是AC交流电;然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流,并将低压AC交流电转化为脉动电压(配图1和2中的“3”);下一步需要对脉动电压进行滤波,通过电容完成,然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电(配图1和2中的“4”);此时得到的低压直流电依然不够纯净,会有一定的波动(这种电压波动就是我们常说的纹波),所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后,我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了(配图1和2中的“5”) 配图1:标准的线性电源设计图

配图2:线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电,比如说无绳电话、PlayStation/W ii/Xbox等游戏主机等等,但是对于高功耗设备而言,线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言,其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比:也即说如果输入市电的频率越低时,线性电源就需要越大的电容和变压器,反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz(有些国家是50Hz)频率的AC市电,这是一个相对较低的频率,所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外,AC市电的浪涌越大,线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见,对于个人PC领域而言,制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动,因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言,AC输入电压可以在进入变压器之前升压(升压前一般是50-60KHz)。随着输入电压的升高,变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是,我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式,和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。 事实上,终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案:闭回路系统(closed loop system)——负责控制开关管的电路,从电源的输出获得反馈信号,然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器(这个方法称作PW M,Pulse W idth Modulation,脉冲宽度调制)。所以说,开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整,从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量,而且降低发热量。 反观线性电源,它的设计理念就是功率至上,即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下,结果产生高很多的热量。 第2页:看图说话:图解开关电源 下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction,功率因素校正)电路的廉价电源,图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。 图3:没有PFC电路的电源 图4:有PFC电路的电源 通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处:一个具备主动式PFC电路而另一个不具备,前者没有110/220V转换器,而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。

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