大功率、宽范围调压开关电源的方案

Vol.19No.3红　外　技　术

43　

<新电源>

大功率、宽范围调压开关电源

林　燕　林杰才

(汕头大学电教中心,汕头,515063)(汕头大学电子信息工程系)

【摘要】介绍一种大功率、调压范围宽的开关稳压电源。主电路采用单端正激式结构,控制电路简单,工作可靠,维修方便。【关键词】场效应管 变换器 脉宽调制图1　大功率、宽调压开关电源电路原理框图

Fig.1Block 2diagram of a high 2power ,wide 2range regulation

switching power supply

收稿日期:1996-09-19

1　概述

开关电源具有体积小,重量轻、效率高、成本低等优点,因此,在航天、计算机、汽车、现代化家电、仪表、通讯和自动控制等方面获得广泛应用。然而目前市售开关电源,多系输出电压固定,或者调节范围小,为此我们研制了大功率直流输出电压稳定、大范围连续可调(0～150V ),主电路结构

和控制电路简单,工作安全可

靠,具有过流和短路保护、开

关频率为20kHz 的稳压电源。电路原理框图如图1。由图可见,来自电网的220V 单相交流电,经晶闸管单相半控桥式整流、LC 滤波,再经DC/AC 变换器、整流、LC 滤波(称DC/DC 变换器),获得0～150V 连续可调的直流稳定输出电压U o ,此外,本机还由辅助电源,PWM 控制器,放大、隔离驱动电路,过流和短路保护等部分组成。2　主电路为提高大范围可调输出电压稳定度,降低主开关元件耐压要求,又能减小整机体积和重量,本机采用晶闸管单相半控桥式整流滤波(此实用电路,见作者发表于本刊1995年第6期

39页一文),为DC/DC 开关电源变换器提供直流稳定输入电压U i 。本机变换器采用两功率场效应管、二极管箝位的单端正激式结构,主开关元件为功率V 2MOSFET 模块,电路如图2所示。功率场效应管驱动功率小,工作速度高,无二次击穿,安全工作区宽,管耗小。这种变换器,由于用了两只开关管,从而进一步降低了功率V 2MOSFET 管的耐压要求。本电路只要一

只集成脉宽调制(PWM )控制器进行脉冲激励,不需要分频,控制电路简单,对高压开关管,存

储时间的一致性要求不高,没有共同通导问题,

没有电路不对称引起高频变压器单向偏磁,也

不存在合闸瞬间的变压器饱和等问题,有利于

提高长期工作的稳定性和可靠性。高频变压器B 采用无中心抽头、初次级各一个绕组的结构和E 型铁氧体磁芯。输出整流器为有续流二极管的半波整流、L C 滤波方式,目的在于降低管耗、减小发热、提高效率。3　控制电路3.1　辅助电源由三端集成稳压器等构成。分别为控制电路和保护电路提供±15V 和±15V 直流稳压电源。必须合理设置辅助电源。才能实现本机主要技术指标。3.2　集成PWM 控制器及其外围电路

为实现开关控制、电压稳定及调节,本电源采用了功能较强的T L494定频脉宽调制(PWM )芯片,其内部原理框图及采用的外围电路见图3

。

　图2　两功率场效应管、二极管箝位的单端正激

式DC/DC 变换器电路原理图

Fig.2principle diagram of a double 2power FET ,sin 2

gle 2ended forward 2excitation DC/DC

convertion

图3　TL494内部原理框图及所用外围电路

Fig.3Principle block 2diagram of a TL494and its associated circuits

44林　燕　林杰才:大功率、宽范围调压开关电源1997年5月

图中:12端接直流15V正电源(极限使用值+42V),7端接地。内部基准电压调整器为5V,对所有内电路供电,同时可作为外部参考基准电压,从14端输出。

5、6端分别外接定时电容C T和定时电阻R T,TL494的振荡器OSC工作时,在5端产生振荡频率f=1.1/R T C T的锯齿波电压U5(本机f=20kHz)。

输出级是两支N PN晶体管V T1、V T2,其集电极和发射极分别为8、11和9、10端,它输出由振荡频率决定的两列矩形波,从而决定了开关频率。高频大大减小变压器和滤波电感的重量和体积。

误差放大器Ⅰ、Ⅱ的反相输入端分别为2和l5,接可调给定电压U g,同相输入端分别为1和16,接在开关电源主电路的电压或电流采样电路上。本机不用误差放大器Ⅱ,故令15、16端接地。

3端接阻容元件C1、R1,作消振校正用。

TL494有一个独立的死区时间比较器Ⅰ,控制其输入端4的电位,除改变调节器的死区时间外,还可构成软起动和保护电路。死区时间控制和软起动电路的外接元件为R2、R3和C2。死区时间控制是在主电路采用推挽、半桥或全桥变换器结构时,为防止开关元件共同通导而设置的死区,即两个开关元件都无驱动信号的时间间隔,以留给开关元件足够的关断时间。R2、R3决定了死区时间最小值T off(min)。本电路因采用单端正激式变换器,不存在共同通导问题,对T off(min)值要求不高,可小些,主开关元件工作也因此更安全可靠。R2、R3和C2构成软起动,作用是开机时能逐渐建立高频逆变电压和直流输出电压,防止引起过大冲击电流。由图3知,当开机时,因电容C2未充电,相当于短接,U4+0.12V>U5max=3V(锯齿波电压U5最大值),死区时间比较器Ⅰ输出为“高”,V T1、V T2截止,矩形波脉冲被封锁,而后,14端的5V电压对C2充电,电压逐渐上升,U4逐渐下降,当下降到U4+0.12V< U5max=3V时,开始有脉冲输出,而且,随U4进一步下降,输出脉冲逐渐变宽,主电路开关导通时间增长,输出电压逐渐增高,直至C2充电完毕,这时的U4电位,由R2、R3分压确定,由于R2μR3,因此,正常工作时U4≈0V,脉冲全部开放,起动过程结束。这时,主电路开关元件导通时间(它决定正常工作时的输出电压值),将由误差放大器。Ⅰ的输入端2、1相应的U g、U f和由此决定的比较器Ⅱ的输出状态所决定。

脉宽控制(PWM控制):13为输出方式控制端,控制TL494的应用方式。当该端为高电平时,V T1,V T2两路输出分别由触发器Q和 Q控制,形成双端输出方式,其最大占空比各为48%。当13端为低电平时,触发器失去作用,两路输出同时由PWM比较器后的“或”门输出控制,同步地工作,这时若两路并联应用,输出驱动电流较大,达400mA。本机采用后者输出控制方式。由图3可见,当软起动过程结束后, a=“0”。在误差放大器输出电压U3>U5+ 0.7V时,b=“1”,c=“1”h=k=“0”V T1、V T2截止;在U3

54

　Vol.19No.3红　外　技　术

　图6　过流和短路保护电路　Fig.6The over 2current and short 2circuit protection circuits

(下转第42页)

图4　13端为低电平时,开关电源调压、稳压过程波形图

Fig.4The regulating and stabilizing waveform of a switching

power supply with pin 13

grounded

图5　放大、隔离驱动电路

Fig.5The amplifying and isolate 2driving circuits

3.3　放大、隔离驱动电路

电路如图5所示。为使TL494能控制高

压工作下的主电路,可靠触发主开关元件,本机将TL494两路并联、同步工作的脉冲列由三极管T 3作进一步功率放大,经脉冲变压器隔离并将信号幅度升高,再由稳压管DZ 1、DZ 2(DZ 3、DZ 4)限幅去驱动功率管MOSFET 。场效应管的驱动电流虽小,但为使驱动脉冲有较陡的上升和下降沿,仍要求注入功率MOSFET 的驱动功率较大,使驱动脉冲波形良好,以提高开关电源的可靠性和稳定性。功率场效应管的驱动电压过低,将使其导通内阻较大,增加管耗,过高则易损坏功率场效应管。本机设置的驱动电压由DZ 1、DZ 2(DZ 3、DZ 4)限幅在15V 左右。图中R 9、C 3(R 13、C 4)用于消振和减小噪声。3.4　过流和短路保护电路

本机一旦出现过流或短路故障,将自动切断主电路,同时声光报警,电路如图6所示。电流检测信号取自直流电流表分流器,经CF741组成的同相比例运算电路放大后的信号电压U j ,送入由N E555构成的触发器,由于它的电压控制端5接入稳定电压U z5,确定了2、6端的触发电平值。当开关电源正常工作时,U j

U j >U z5,N E555的放电管由截止转为导通,

TL P 光电耦合器工作,其三极管饱和导通,使TL494的4端电位U 4=5V ,结果U 4+0.12V >

U 5max =3V ,输出脉冲被封锁,主开关元件关断;

同时继电器J 接通,它的常闭触点断开,切断晶闸管触发电路的给定信号,使晶闸管关断,并声光报警。只在故障排除,切断辅助电源或总电源

64林　燕　林杰才:大功率、宽范围调压开关电源1997年5月

表1　MAMA 探测器的关键特性[1]　Table 1Main s pecifications of SOHO ,STIS and FUSE SOHO STIS FUSE 象元模块360×10241024×1024728×8096(4×728×2024)象元尺寸25×25μm 225×25μm 222×16μm 2阳极阵列有效面积9.0×25.6mm 225.6×25.6mm 2

16.0×32.4mm 2(×4)

MCP 有效面积

10×27mm 227×27mm 217×33mm 2(×4)MCP 孔径

12μm 12μm 8μm 放大器数目

105(104+1)133(132+1)577([4×144]+1)光电阴极材料MgF 2和K Br CsI 和Cs 2Te K Br

众所周知,MCP 是一种通道式电子倍增器面阵,它是具有近105～107小孔或通道构成的半导体玻璃薄片。MCP 借助于通道表面的二次电子发射特性将入射光子或带电粒子的信号以二

次电子方式倍增。工作时通

常MCP 输出面接地而输入

面接上负高压(～kV )。

当一个光电子入射进入通道,便有两个或更多的电

子产生,外加的电压使二次电子在通道内进行连续的雪崩式的倍增,到输出端产生的电子达105～106个。输出端的电子数被称为MCP 增益。增益的大小,除了MCP 玻璃的物理特性,通道的几何尺寸如长径比等固定因素外,主要决定于MCP 所加的工作电压。在低压下,增益与工作电压成线性关系;高电压下,由于通道输出端形成高密度电子云,当输出电子流超过了通道板带电流的5%～10%时,改变了通道内的电场分布,抑制二次电子的进一步的发射,形成饱和的空间电荷,MCP 逐渐进入饱和的工作状态。此时增益接近于常数。

用于光子计数探测器的MCP 必须在高增益的脉冲饱和模式下工作,至少应有大于105以上的稳定增益值。

(待续)

(上接第46页)

并重新合闸后,保护电路才回到电源正常工作时的状态。4　结束语

(1)采用两级稳压和两场效应管、二极管箝位的单端正激式变换器,可降低功率场效应管耐压要求,确保大功率开关电源长时间工作的安全性和可靠性。

(2)本机实现了0～150V 直流输出电压的大范围连续可调。

(3)本机只要场效应管模块选择合适,直流

输出电流可达15A 。若采用双重正激单端变换器作主电路,输出功率可加大一倍,且有利于减小输出滤波器体积和输出纹波。

(4)用两级稳压,虽影响电源总效率,但可在大范围调压下,仍具有足够的输出电压稳定度。

(5)本机变压器隔离驱动电路简单,工作可靠。

参考文献

1　全国电源技术年会论文集(十届),上册。天津:中国电源

学会,1993.11

A High 2pow er and Wide 2range Switching Pow er Supply

Lin Yan ,Lin Jiecai (

Elect ric Education Center ,

Depart ment of Elect ronic Enginerring ,

S hantou U niversity ,S hantou ,515063)

Abstract A switching power supply with high power and wide voltage regulation is introduced.Con 2

sisting of a single 2ended forward exciting circuitry ,the system control block is so simple that this makes it very convenient to maintain.Experiments show that this power supply is reliable.K ey w ords Field 2Effect Transistor (FET )　Converter Pulse width modulation

24黄钧良:MAMA 紫外探测器系统与高增益MCP 1997年5月

高效率开关电源设计实例.pdf

高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。

新型大功率开关电源的研究与仿真 开题报告

1.1理论意义 随着电子技术的高速发展，电子系统、电子设备的种类愈加丰富多样，人们和这些设备和系统之间的关键也日益紧密。电子设备不可能离开电源独自存在，一个可能且性能稳定的开关对于电子设备的正常运行也是有着举足轻重的作用。开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源，通过控制开关的占空比来调整输出电压。传统的开关设备具有很多可靠性，线性稳压电源输出的电压具有波纹小，稳定的优点，但是要保持这些优点，通常对于变压器和滤波器的体积和重量都有要求[1]。大功率开关电源以体型小、质地轻和高效能的工作优势被广泛应用于各种计算机的终端设备和各类通讯设备，现今电子信息的产业如此快速的发展，若是没有大功率开关作为重要的部件对于电子信息产业的发展造成严重的影响。 1.1实际意义 新型的大功率开关电源体积小,重量轻,效率高,性能好的优势使大功率开关得到青睐。现在的电子通讯设备对于电源开关的技术要求是与日俱增，不断提高。利用电力电子(功率半导体)器件控制或变换电能，以达到合理而高效率地使用能源，它是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科[2]。作为联系弱电与强电的纽带，电力电子技术提供了控制电功率流动与改变电能形态的有力手段，在小至数瓦，大至数千千瓦乃至数十兆瓦的范围内都得到了广泛应用。 二、论文综述（综述国内外有关选题的研究动态） 随着电子技术的高速发展，电子系统、电子设备的种类愈加丰富多样，人们和这些设备和系统之间的关键也日益紧密。电子设备不可能离开电源独自存在，一个可能且性能稳定的开关对于电子设备的正常运行也是有着举足轻重的作用。开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源，通过控制开关的占空比来调整输出电压[3]。传统的开关设备具有很多可靠性，线性稳压电源输出的电压具有波纹小，稳定的优点，但是要保持这些优点，通常对于变压器和滤波器的体积和重量都有要求[4]。大功率开关电源以体型小、质地轻和高效能的工作优势被广泛应用于各种计算机的终端设备和各类通讯设备，现今电子信息的产业如此快速的发展，若是没有大功率开关作为重要的部件对于电子信息产业的发展造成严重的影响[5]。大功率电源开关以后被广泛用于用于现代化工业建设、国防和科研项目中，前景一片光明。

大功率电源设计

《电力电子技术》课程设计说明书 大功率电源设计 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 专业： 班级： 完成时间：2014年5月29日

摘要 主要介绍36kW 大功率高频开关电源的研制。阐述国内外开关电源的现状．分析全桥移相变换器的工作原理和软开关技术的实现。软开关能降低开关损耗，提高电路效率。给出电源系统的整体设计及主要器件的选择。试验结果表明，该装置完全满足设计要求，并成功应用于电镀生产线。 关键词：高频开关电源；全桥移相；零电压开关；软开关技术

ABSTRACT The analysis and design of 36 kW high frequency switching power supply are presented．The present state of switching power supply is explained．The operating principle of full bridge phase—shifted converter and realization of soft switching techniques are analysed．Soft switching can reduce switching loss and increase circuit s efficiency．Integer designing of power supply system and selection of main device parameters are also proposed．The experiment results demonstrate the power supply device satisfies design requirements completely．It has been applied in electric plating production line success—fully． Keywords：high frequency switching power supply；full bridge phase—shifted；zero voltage switching；soft switching tech— nlques

-48V高频开关电源

深圳市普顿电力设备有限公司 48V直流通信电源 （直流变换器-通信电源-高频开关电源）（通信机房基站移动通信专用） 使 用 手 册

一：普顿整流模块简介 (一) 整流模块的工作原理 整流模块的原理框图如图5-1所示，EMI 电路有两个功能： 1）防止市电电网由于负载的开关及闪电造成的尖峰对整流模块造成的危害； 2）阻止整流模块内高频开关产生的干扰电压及电流反灌给电网。 EMI 交流输入 全桥整流 DC/DC 变换电路 输出整流滤波电路 PWM 控制电路 电压、电流检测 监控接口 直流输出 图5-1 普顿-4830-2U 整流模块工作原理框图 整流模块变换电路为双正激拓扑结构，开关管同时导通，不存在桥式拓扑中桥臂直通的危险；变压器也不存在因偏磁而造成饱和的危险；从拓扑结构上保证了模块的可靠性。双路互补倍频的双正激拓扑，使整流模块工作频率高达160kHz 。 本模块的设计采用了高频脉宽调制技术，低差自主均流技术，以及高可靠快速保护技术。低差自主均流控制单元确保模块并联运行时实现模块间自动均流，从轻载（5％负载）到额定负载，模块间最大电流误差<2A 。高可靠快速保护以及专门设计的短路回收特性，确保模块长期短路也不会损坏，完善的保护功能保证了系统与模块安全可靠运行。 该模块具有150V AC ～300V AC 的电压输入范围。为确保模块安全可靠地工作，设计了二级限流功能，当电网电压在176V AC ±5V 以下时，电源模块自动进入限流工作区间，最大输出电流为15A ；当电网电压在176V AC ±5V 到300V AC 之间时，模块额定工作电流为30A 。

整流模块采用了输入、输出滤波电路及屏蔽结构，使模块具有电磁兼容性，各项杂音指标均优于部颁标准。模块结构以及内部元器件布局，考虑了各种安全规范，使模块具有较高的安全性。 二：普顿整流模块外形结构 图5-2 输出显示DISPLAY CD 电流显示 电压显示 VD POWER 电源开关 运行 RUN 均充微调 EC ADJ FC 浮充 均充 EC 浮充微调 FC ADJ MANUAL手动 自动AUTO 故障 ALM DC+DC-E N L 并机接口 A型机箱机械尺寸图 图5-3

高效率开关电源设计实例

高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+ 额定输出电流： 过电流限制： 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +*2A=(最大) 输入功率： Pout/估计效率=／= 功率开关损耗* 0．5= 续流二极管损耗：*= 输入平均电流 低输入电压时／10V= 高输入电压时：／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。

半桥型开关稳压电源设计讲课讲稿

半桥型开关稳压电源 设计

电力电子技术课程设计（论文）题目：240W半桥型开关稳压电路设计

摘要 本次设计的是240W半桥型开关稳压电源，为负载供电。 电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业。它的效率可达85％以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。本文介绍了一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为单相170 ~ 260V，输出电压为直流24V恒定，最大电流10A。设计内容包括主电路的原理与主电路图的设计、控制电路器件的选取、保护电路方案的确定以及计算机仿真与波形分析等方面。 关键词：半桥变换器；功率MOS管；脉宽调制；稳压电源。

目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章电路设计 (3) 2.1稳压电源总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1 主电路设计 (4) 2.2.2 控制电路设计 (5) 2.2.3驱动电路设计 (6) 2.2.4保护电路设计 (7) 2.2.5 整体电路设计 (8) 2.3元器件型号选择 (9) 第3章课程设计总结 (13) 参考文献 (14) 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章电路设计 (3) 2.1稳压电源总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1 主电路设计 (4) 2.2.2 控制电路设计 (5) 2.2.3驱动电路设计 (6)

移相全桥大功率软开关电源的设计

移相全桥大功率软开关电源的设计 移相全桥大功率软开关电源的设计 1引言 在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。 本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好 的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。 2主电路的拓扑结构 鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。 隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高 的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。 图1主电路原理图 3零电压软开关 高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS控制方式，控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。

开关频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。 图2IGBT驱动电压和集射极电压波形图 4容性功率母排 在最初的实验样机中，滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGBT上的电压及流过IGBT的电流均发生了高频震荡，图3为满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了高频谐振。满载运行一小时后，功率母排的温升为38℃，电容C5的温升为24℃。 图3使用普通功率母排时变压器初级电压、电流波形 为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃，电容C5的温升为10℃。 图4使用容性功率母排后变压器初级电压和电流波形 5采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流为了进一步减小损耗，输出整流二极管采用多只大电流（400A）、耐高电压（80V）的肖特基二极管并联使用。而且，每个变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样，每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时，次级整流二极管配上了RC吸收网络，以抑止由变压器漏感和肖特基二极管本体电容引起 的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，有利于效率的提高。 对于大电流输出来说，一般要把输出整流二极管并联使用。但由于肖特基二极管是负温度系数的器件，并联时一般要考虑它们之间的均流。二极管的并联方

宽输入变频开关电源设计

宽输入变频开关电源设计

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科信学院 课程设计说明书（2017/2018学年第一学期） 课程名称：《电力电子技术应用设计》课程设计 题目：宽电压输入变频开关电源的设计 专业班级：电气工程及其自动化1425 学生姓名： 学号： 指导教师：刘增环、杜永、路巍等 设计周数：两周 设计成绩： 2018年1月5日

引言 开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关电源具有以下特征：①电源电压和负载在规定的范围内变化时，输出电压应保持在允许的范围内或按要求变化；②输出与输入之间有良好的电气隔离；③可以输出单路或多路电压，各路之间有电气隔离。 常用的开关电源多采用固定开关频率，当输入电压过高时，占空比过小,开通时间太短,可能引起开通脉冲丢失，造成电源工作不稳定。常用的开关电源输入是市电经整流后的稳定电压，但一些供电不稳定的场合或因某些设备导致市电局部不稳定，输入电压会存在大范围的波动, 为了适应这种情况,本课程设计了一款50v-260v的交流输入,多路输出的具有自主改变开关频率的辅助电源。根据输入电压大小改变开关频率,保证电源在宽输入电压范围内,可靠的为系统供电。 在本课题设计开发过程中,我们使用Matlab数学仿真及Altium Designer软件,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。 关键字;宽输入变频开关电源

目录 一、开关电源现状和发展 (4) 1.1 开关电源现状 (4) 1.2 开关电源类型 (4) 二、设计方案 (4) 2.1 设计要求 (4) 2.2 设计思路 (5) 三、方案设计 (5) 3.1 控制电路设计 (5) 3.2 误差放大器设计 (9) 3.3 过/欠电压保护 (9) 3.4 过流/过载保护 (9) 3.5反激变压器设计 (10) 3.6反馈回路设计 (10) 3.7 设计小结 (11) 四课程设计总结 (12) 参考文献 (13)

基于UC3846大功率开关电源设计

– 20 – 2012年第11卷第2期1 引言 近年来，随着电力电子技术的迅速发展，高频开关电源 已广泛应用于计算机、通信、航空航天、工业加工等领域， 它具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快 速性好等优点。基于这些优点，高频开关电源已经在很多方 面逐步取代了效率低、笨重、精度不高的传统线性电源，本 文介绍和比较了电压型PWM控制器和电流型PWM控制器的优缺 点，着重论述了电流型控制芯片UC3846在大功率全桥开关电 源中的应用，并对电路进行具体的分析。 2 电压型和电流型PWM控制器 2.1 电压型PWM控制器 目前应用广泛的PWM控制器都是采用电压模式控制的，它 只对输出电压进行采样, 采样信号Vf作为反馈信号与基准电 压Vr在误差放大器中进行比较放大，得到误差信号Ve，Ve和 锯齿波信号比较后通过PWM比较器输出一系列高频脉冲来控制 开关管的导通和截止，它的主要缺点是：响应速度慢，稳定 性差，甚至在大信号变化时会产生振荡，造成功率管损坏等 故障[1]。 图1 电压控制型的原理图2.2 电流型PWM控制器针对上述电压型控制器的缺点，最近十几年发展起来电流型控制技术。 现代建设 Modern Construction [作者简介] 吴军（1982- ），男，江苏盐城人，在读硕士，就读于郑州大学信息工程学院，主要研究方向为开关电源设计。 基于UC3846的大功率开关电源的设计 吴军 李长华 刘平 （郑州大学信息工程学院，河南 郑州 450001 ） 摘 要：本文介绍并比较了电压控制型和电流控制型PWM变换器的基本原理，设计出基于电流型控制芯片UC3846的大功率全桥开关电源的实用电路。给出了各部分相应的原理图，并进行了详细的介绍。实践表明，该电路具有良好的性能。关键词：UC3846；电压控制型；电流控制型；脉宽调制 中图分类号：TP303+.3 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）02-0020-03 Design of a High Switching Power Supply Based on UC3846 WU Jun LI Changhua LIU Ping (college of Information Engineering ,Zhengzhou university Zhengzhou 450001) Abstract: The basic principles of voltage-mode control and current-mode control PWM converters are introduced and compared .An applied circuit of a high power Full-Bridge switching power supply is designed based on the PWM IC UC3846 for current mode control.The every circuit diagram with corresponding part is provide and detailed.The experiment result shows that the circuit has better performance. Key words: UC3846; voltage-mode control; current-mode control; PWM

高频开关电源详细介绍

高频开关电源详细介绍 高频开关电源因其体积小、效率高、性能卓越而已广泛应用于各行各业的各种领域。隨着高电压大功率开关器件的普及，驱动集成电路的完善，以IGBT 为开关器件的高频开关电源取代以相控元件SCR组成的低压大电流电镀电源已成为一种趋势，产品质量稳定可靠，高效节能，可以满足多种电镀、电解、氧化、镍网工艺的要求，可组成手动换向、自动周期换向、多机组合RS232-485控制以及与PC机接口，是替代调压器整流器、可控硅整流器的理想产品。 一、产品特点 ◆本厂研制的GKW 系列高频开关电源，主要元件选用进口元器件，进口专用IGBT集成厚膜驱动电路，其他关键部件如高频磁环，集成电路等均选用国际、国内名牌产品； ◆开机软起动； ◆恒压、恒流工作方式选择转换； ◆定时工作、二阶段套铬专用程序控制（不属于标配，用户在订货时注明）； ◆三步仿金专用程序控制（不属于标配，用户在订货时注明）； ◆远控控制配用PCSXMB-08CS通用控制器； ◆具有过流、短路、超温、缺相、过压、欠压保护功能； ◆操作简单，维护方便，体积小，效率高，比调压器调压或饱和电抗器调压式节能30% ，比可控硅调压式节能18 %，体积及重量只为同规格可控硅调压式的1/5左右； ◆GKW500系列系列高频开关电源采用主机面板操作；

◆GKW1000-12000系列高频开关电源，电压、电流采用远控控制器操作，指示灯显示工作状态，后面板设有远控端口，通过控制通讯电缆连接控制器，控制器可安装在槽边适当位置，方便在槽边进行电流、电压的调节； 控制接口：可根据用户要求在订货时注明； ◆485通讯控制，由电脑设定调整（一台电脑可控制60台电源）； ◆配置PLC接口(由PLC触摸屏控制）； ◆配置模拟接口（由远控控制器控制）； ◆整机外壳、结构件采用优质冷轧钢板制作，喷塑处理； 产品规格 ◆直流输出电压：4V、6V、8V、12V、18V、24V、36V、120V、200V； ◆直流输出电流：200A-30000A； ◆特殊规格可定制； 二、GKW500-30000A系列主要技术指标 ◆输入电源：380V三相三线制（500A设备380V三相四线制） ◆恒压、恒流输出精度：≤±1% ◆工作方式：恒频脉宽调节调压方式； ◆效率：≥90％； ◆纹波系数：≤1％； ◆开机软起动：0－3S； ◆过载保护镇定值：（即Iout=Ie×100％）。

探究大功率LED路灯开关电源的研究

探究大功率LED路灯开关电源的研究 发表时间：2019-09-09T09:39:11.233Z 来源：《防护工程》2019年12期作者：王斌 [导读] 应用AP法设计了变压器，并结合实例设计了EMI滤波器、DC-DC转换电路以及功率因数校正电路。 杭州宇中高虹照明电器有限公司浙江省杭州市 311307 摘要：LED因其环保、长寿、高光电效率等众多优点成为照明领域关注的焦点。本文围绕LED开关电源进行了深入阐述，主要工作内容如下：论文首先全面介绍了LED的发展现状及应用前景，深刻分析了国内外LED开关电源的研究现状，确定了论文的主体方向。其次系统地介绍了LED驱动电源的拓扑结构、调制方式、控制类型等基础知识。应用AP法设计了变压器，并结合实例设计了EMI滤波器、DC-DC 转换电路以及功率因数校正电路。 关键词：LED恒流功率；开关电源；控制 半导体照明（LED）作为一种新型光源，由于具有低温、省电、长寿命、无污染等特点，LED已成为一个新兴产业的制高点，LED灯素有绿色照明能源之称，产品不含国际标准限制的六种有害物质，在同样亮度下，耗电仅为普通白炽灯的1/10，已成为世界上第四代节能产品的代表。当今社会，随着环境和能源问题日益突出，节能减排工作陆续开展，发展LED照明十分必要。在没有开发替代能源的大前提下，如何对现有能源进行更加有效的利用是解决能源短缺问题的有效途径。因为LED灯具备高效节能的优点，LED产业已成为国家、地区与相关行业企业关注和发展的热点，被广泛应用于建筑物外观照明、景观照明、标志与指示性照明、室内空间展示照明、视屏屏幕等。 1、LED开关电源的基本理论 开关电源利用电力电子技术，控制开关管的导通与关断，最终实现输出电压的稳定。一般而言，开关电源包括MOSFET和脉冲宽度调节（PWM）控制芯片，具有效率高、体积小、重量轻等特点。开关电源技术随着电力电子技术的发展而不断创新，并成为当今社会必不可少的电源方式。20世纪90年代末开始，开关电源的集成化技术逐渐成为研究热点，反映了未来开关电源技术发展的方向。不同的开关电源系统具有不同的拓扑结构，不同的拓扑结构各有其优缺点，研制开关电源需要了解各种拓扑结构的原理及特性，根据设计目标选择合适的结构。 1.1开关电源的拓扑结构 开关电源的主回路是功率电流流经的通路，一般包含开关电源中的开关器件、储能器件、变压器、滤波器、输出整流器、供电输入端和负载端等器件。开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。 1.1.1非隔离型开关电源变换器 BUCK变换器、BOOST变换器、BUCK-BOOST变换器、CUK变换器等均属于非隔离型开关变化器。由BUCK变换器和BOOST变换器可以演变出后面两种变换器，下面介绍BUCK变换器和BOOST变换器的工作原理。BUCK变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源或三端开关型降压稳压电源，是最简单的开关驱动电路，应用于负载电压不高于约85%的输入电压的场合。85%的限制是由控制系统开关延迟造成的。工作原理图如图2.1所示，开关管S处于导通状态时，输入电压Ui经电感L平波、电容C滤波后为负载提供电流；开关管S处于关断状态时，电感L通过二极管续流来保持负载的电流连续。输入电压与输出电压的关系为：Uo/Ui=?，其中，?为导通时间占空比。 升压变换器简称BOOST变换器，改变降压变换器中元件的位置就可把它变成6大功率LED路灯开关电源的研究升压变换器，如图2.2所示。BOOST变换器常应用于LED串的电压比输入电压高时，尤其在输出电压的最小值大约是输入电压的1.5倍时最为常见。在该电路中，开关管与负载并联。开关管S处于导通导通状态时，输入电压对电感L进行充电；开关管S处于关断状态时，电感L向负载和电源放电，输出电压为Ui+Uo，电路起升压作用。输入电压与输出电压的关系为：Uo/Ui=1/（1-?），其中，?为导通时间占空比。

大功率可调开关电源的电路图原理

大功率可调开关电源的电路图原理 本文给出了一种新型大功率可调开关电源的设计方案。采用Buck型开关电源拓扑，以带单路PWM输出和电流电压反馈检测MC33060为控制IC,配以双路输出IR2110驱动芯片，设计了一种可调高电压大功率的开关电源，有效解决了普通开关电源在非隔离拓扑结构下输出电压和功率不能达到很高的限制，并带有过流保护等电路。文中以MC33060的应用为基础介绍了可调开关电源设计的方法，然后详细讲解了本系统的组成以及各个部分的作用，文章最后总结了该系统的特点。 1.引言 开关电源作为线性稳压电源的一种替代物出现，其应用与实现日益成熟。而集成化技术使电子设备向小型化、智能化方向发展，新型电子设备要求开关电源有更小的体积和更低的噪声干扰，以便实现集成一体化。对中小功率开关电源来说是实现单片集成化，但在大功率应用领域，因其功率损耗过大，很难做成单片集成，不得不根据其拓扑结构在保证电源各项参数的同时尽量缩小系统体积。 2.典型开关电源设计 开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM,Pulse Width Modulation）控制IC（Integrated Circuit）和功率器件（功率MOSFET或IGBT）构成，且符合三个条件：开关（器件工作在开关非线性状态）、高频（器件工作在高频非接近上频的低频）和直流（电源输出是直流而不是交流）。 2.1控制IC 以MC33060为例介绍控制IC。 MC33060是由安森美（ON Semi）半导体公司生产的一种性能优良的电压驱动型脉宽调制器件，采用固定频率的单端输出，能工作在-40℃至85℃。其内部结构如图1所示[1],主要特征如下：1）集成了全部的脉宽调制电路； 2）内置线性锯齿波振荡器，外置元件仅一个电阻一个电容； 3）内置误差放大器； 4）内置5V参考电压，1.5%的精度； 5）可调整死区控制； 6）内置晶体管提供200mA的驱动能力； 7）欠压锁定保护； 图1MC33060内部结构图 其工作原理简述：MC33060是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如（2-1）式：

大功率开关电源的原理与分析

4 6000W 电源剖析 经实体解剖证实，两种3500W 电源的PFC 贴片控制板电路结构、元器件完全相同。随后解剖了两种新搞到的6000W 电源证明，其PFC 贴片控制板电路结构与原3500W 也基本相同。Ascom 公司2000 年投产的两种高档6000W 电源（直流输出48V/112A 和350V/17A），是更换淘汰IBM 军用电源的工业级产品。说明了PFC 控制电路设计已十分成熟，没有必要再改。 在打开6000W 电源的外壳铁盖后，看到其大号的CBB 多只高压电容器上，均标出了厂年月为“9926”、“9938”等。其中48V/112A 通信电源的散热器加高了2～3 倍，重达8kg；细看电源主板上的5 只大号φ47mm 磁环电感器与3500W 电源相同，主功率变压器和Boost 储能电感器的外形结构也相似相近，只是又加长了约30％或体积增大了些。后来解剖发现两种6000W 电源相同的Boost-PFC 大电感器磁芯增加到4 付8 块EE55 组合而成；48V/112A 电源的主功率变压器改用3 块φ73mm 扁平磁环叠合而成。 6000W 电源的MOSFET 均改用工业级标准型号公开的新品，是IR 公司或IXYS 产品，每台电源用6 只MOSFET 均为SOT-227B 封装的四螺孔接线形式，并新增加一块专用功率印制板紧固6 只MOSFET 的漏极、源极、栅极螺孔连线片，明显改进了维修更换条件。功率板上的99″驱动变压器和驱动 IC-M1C4421(99″)等，与3500W 电源相同。 5 高功率因数的实现 在实体拆焊解剖原贴片式PFC 控制板时发现二个非常奇怪的现象：一是PFC 主芯片IC脚16 驱动输出端铜箔走线居然被悬空，不接电路板上任何其他元器件；二是IC 脚14 反常地接地线，它原是IC 内部高频振荡器的CT 电容器外接引脚端。为此，我于2001 年底特别请教了李龙文先生，他是十年前我国最早消化、吸收、引进美国Unitrode 公司专用IC 的开关电源应用专家。 早期问世的UC3854，作为高频有源功率因数校正器的代表性产品，专用于大功率电源抑制谐波电流污染电网，它是国际上经典的PFC 功率因数校正“绿色能源”产品，早已选作美国的国家电源工业标准。十几年来专业期刊上发表的研究文献，均是整体选用UC3854 作为PFC电路主芯片，没有见过停用UC3854 内部高频振荡器和驱动输出的8 只IC 组合的PFC 设计。 为什么3500W 电源的实测PF≥0.999，能达到如此高性能指标，结论只有在调查的末尾才可得到。在充分准备之后，用特殊烙铁头逐一拆焊了高密度贴片PFC 控制板上的近百个元器件，并逐一粘固在事先作了编号的硬壳白纸上。随后又细致测量了每一只电阻器和电容器的实际数值；并用万用表的R×kΩ 档（内含1.5V 电池）、R×10k 档（内含9V＋1.5V 电池）量程测量记录了十几只二极管的正向电阻值和反向电阻值，包括整流、开关、稳压二极管，肖特基二极管等。 现给出PFC 控制板拆焊全部贴片元器件，并用砂纸磨掉焊锡和绿漆之后，显露出来的印制板铜箔走线，其正面和反面分别见图6(a)及图6(b)。然后继续磨掉铜线后，两面分别显现的内部双夹层走线、焊点、绝缘圈等，见图6(c)及图6(d)。 (a) 印刷板正面

大功率直流开关电源设计

大功率直流开关电源设计 前言 开关电源的发展及国外现状 随着通信用开关电源技术的广泛应用和不断深入，实际工作中人们对开关电源提出了更高的要求，提出了应用技术的高频化、硬件结构的模块化、软件控制的数字化、产品性能的绿色化、新一代电源的技术含量大大提高，使之更加可靠、稳定、高效、小型、安全。在高频化方面，为提高开关频率并克服一般的PWM和准谐振、多谐振变换器的缺点，又开发了相移脉宽调制零电压开关谐振变换器，这种电路克服了PWM方式硬开关造成的较大的开关损耗的缺点，又实现了恒频工作，克服了准谐振和多谐振变换器工作频率变化及电压、电流幅度大的缺点。采用这种工作原理，大大减小了开关管的损耗，不但提高了效率也提高了工作频率，减小了体积，更重要的是降低了变换电路对分布参数的敏感性，拓宽了开关器件的安全工作区，在一定程度上降低了对器件的要求，从而显著提高了开关电源的可靠性。 1. 开关电源主电路的设计 开关电源最重要的两部分就是主电路和控制电路。本章将根据大功率直流开关电源的要求对主电路各部分进行性能分析并计算各项参数，根据计算所得的数据结果选择各元器件，设计出各个独立模块，最后组装成开关电源的主电路。 1.1 开关电源的设计要求 在本课题研究的过程中，主要对大功率开关直流电源的工作原理、电路的拓扑结构和运行模式进行了深入研究，并结合系统的技术参数，确定系统主电路的拓扑，设计出主电路，即分别设计出滤波、整流、DC-DC变换器、软启动和保护控制等部分。下面就对电源主电路的设计进行详细说明。

1.2 主电路组成框图 根据需要设计大功率开关电源的技术要求，本文进行了方案的验证与比较，设计如图2-1所示的软开关直流开关电源的主电路框图。虚线以上是主电路，主电路主要分为输入整流滤波、逆变开关电路、逆变变压器和输出整流滤波；虚线以下为控制回路，控制回路主要包括信息检测电路、控制和保护单元、监控单元和辅助电源。 本电源采用ZVZCS- PWM 拓扑，原边加箝位二极管，三相交流输入整流后，加LC 滤波，以提高输入功率因数，主功率管选用IGBT ，控制电路采用UC3875移相控制专用集成芯片，电流电压双闭环控制。具体设计主电路如图2-2所示，包括三个部分:(1) 输入整流滤波电路；(2) 单相逆变桥；(3) 输出整流滤波电路. EMI 全桥整流滤波 高频逆变 整流滤波 辅助电源 控制和保护单元 反馈 监控单元 交流输入 集中监控单元 直流输出 图2-1 直流开关电源的主电路框图 1.2.1 输入整流滤波电路 三相交流电经电源内部EMI 滤波后，加到整流滤波模块。EMI 滤波器的作用是滤除功率管开关产生的电压电流尖峰和毛刺，减小电源内部对电网的干扰，同时又能减小其他用电设备通过电网传向电源的干扰。滤波电路采用LC 滤波，电感的作用是拓开电流导通时间，限制电流峰值，可以提高电源的输入功率因数。滤波电容采用四个电解电容，两个串联后并联使用，满足三相整流后的高压要求。电阻R1、R2是平衡串联电容上的电压，高频电容与电解电容并联使用，滤除高频谐波，弥补电解电容高频特性差的缺陷。

大功率高频开关电源的设计要点

大功率高频开关电源的设计要点 摘要开关电源设计需要综合分析电力电子、电磁学、微电子技术、热力学等多门学科，具有较强的综合性。同时电源为电力设备正常运行的核心，尤其是现在资源需求与环保节能理念下，需要在原有基础上，对开关电源设计方法进行更为深入的研究。本文重点分析了大功率高频开关电源设计要点。 【关键词】大功率高频开关电源系统设计 开关电源即交互式电源，为高频化电能转换装置，可以利用不同形似架构，将一个准电压转换成用户端需要的电压或电流。大功率高频开关电源现在已经被广泛的应用到军工设备、LED照明、通讯设备、科研设备、电力设备等领域，具有功耗小、效率高的优点。在对其进行设计时，需要结合其运行原理，确定系统各环节设计要点，对各节点功能进行优化。 1 大功率高频开关电源 1.1 开关电源特点 电气设备容量持续增大，为满足实际应用需求，市场上逐渐出现更多的大功率高频开关电源，同时与传统开关电源相比，还可以有效降低对电网的影响，更符合节能环保发展

理念。另外，开关电源的高频化设计，可以进一步减小其体积大小，并可根据实际需求来灵活控制电容、电感容量，将生产成本控制到最低。因此，在对大功率高频开关电源进行设计时，需要充分发挥出其所具有的优点，便于更好的满足实际发展需求。 1.2 开关电源原理 基于线性开关，开关电源开关管工作处于开关状态，将基础降压电路作为例子进行分析，确定开关电源工作过程与所处状态。如图1所示，当开关处于闭合状态时，持续电压将会对电感LO两端产生作用，电感电流将呈直线上升趋势，可用公式表达：iL（on）=（Vin-V out）ton/L。当开关处于开通状态时，电能将被存储在电感中，来满足关断时间内对负载的输出需求，其中存储能量可用公式表示：Estored=1/2Lo （I2pk-I2min）。开关断开后，电感Lo输入端电压会降为零，电感上能量需要通过续流二极管D维持负载，整个区间内电感电流可以用公式描述：iL（off）=（V out-VD）toff/L。通过伏秒平衡来表示输出电压与输入电压关系：V out=D?Vin，其中D表示开关占空比，取值ton/T。在开关电源再次开通后，结束整个运行过程。 2 大功率高频开关电源设计要点 2.1 拓扑结构选择 开关电源功率拓扑主要负责DC/DC高频逆变的实现，

384X实现超宽输入电压反激式开关电源的设计

超宽输入电压反激式开关电源的设计 Super Wide Input Voltage Range,Off-Line Flyback Switching Power Supply Design 飞兆科技股份有限公司 杨恒 (200070) 摘要：一般的反激式开关电源变换器的输入电压范围只能满足于1：3的关系，即90-264V AC ，而当要输入电压范围更宽时，例如1：6.6，即90-600V AC 时，传统的固定工作频率的反激式开关电源变换器就不能满足工程上的要求。本文介绍了利用压控振荡器(VCO)的控制方法，来实现非常宽的输入电压范围。当输入电压变化时，变压器反馈绕组的电压也变化，使控制IC 的振荡频率作出对应的调整，以满足非常宽的输入电压的要求。 叙词：反激式开关电源,，压控振荡器(VCO)，定频率，变频率。 1. 引言 现在有许多方面的问题困扰着电源设计工程师。例如，正激式变换器的输入电压变化范围较小，仅为90-130V AC ；或180-264AC ；而使用升压模式的变换器输入电压范围也只能适合与90-270V AC ，任何要满足更高的输入电压范围的产品则必须重新设计。公司生产产品的目的是满足市场的需要，如产品的成本很高，对消费者来说都将是难以接受的。附加的产品功能不但对企业来说是必须的；而且对用户来说也是可接受的。一般的反激式开关电源变换器的输入电压范围只能满足于1：3的关系，即90-264V AC ；而当要输入电压范围更宽时，例如1：6.6，即90-600V AC 时，传统的固定工作频率的反激式开关电源变换器就不能满足工程上的要求。本文介绍了利用压振荡器(VCO)的控制方法，来实现非常宽的输入电压范围的要求。当输入电压变化时，变压器反馈绕组的电压也变化，使控制IC 的振荡频率作出对应的调整，以满足非常宽的输入电压的要求。 2. 固定频率与压控振荡器(VCO)控制方法的比较 2.1固定频率电流型控制方法 固定频率电流模式的反激式开关电源变换器的输出功率一般小于150W ，图1是该模式变换器的框图。 由图1可见，反激式开关电源变换器主要由反激式变压器(储能电感)；功率开关管；输出整流与滤波电路；电压反馈电路和固定频率振荡器等部分组成。 起动电路电压基准 误差放大器 ＋－反激式变压器 振荡器输出驱动 功率开关管 电流侦测元件 前沿尖峰抑制 峰值电流比较器 R S Q 时钟 输出整流与滤波 电压反馈电路 反馈电压 输出电压 ＋Ｖin（直流） 图１　固定频率，电流模式，反激式变换器框图

一款基于sg3525的大功率开关电源的研制

一款基于SG3525的大功率开关电源的研制 引言 随着电子技术的高速发展，电子设备的种类与日俱增。任何电子设备都离不开可靠的供电电源，对电源供电质量的要求也越来越高，而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显着优势。正是由于开关电源的这些特点，它在新兴的电子设备中得到广泛应用，已逐渐取代了连续控制式的线性电源。 功率主电路 图1 功率主电路原理图 本电源模块采用半桥式功率逆变电路。如图1所示，三相交流电经EMI滤波器滤波，大大减少了交流电源输入的电磁干扰，同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。再经过桥式整流电路、滤波电路变成直流电压加在P、N两点间。P、N之间接入一个小容量、高耐压的无感电容，起到高频滤波的作用。半桥式功率变换电路与全桥式功率变换电路类似，只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容C1和C2代替。在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度，C1和C2往往采用由多个等值电容并联组成的电容组。C1、C2的容量选值应尽可能大，以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。由于对体积和重量的限制，C1和C2的值不可能无限大，为使输出电压的纹波达到规定的要求，该电容值有一个计算公式，即：

式中，IL为输出负载电流，VL为输出负载电压，VM为输入交流电压幅值，f为输入交流电频率，VU为输出的纹波电压值。 这是一个理论上的计算公式，得到的满足要求的电容计算值比较大，实际取的电容应尽量大一些，由于输出端电压较小，也可以在二次整流滤波时加大电容，这样折算到该公式的电容值也不小。C1和C2在这里实现了静态时分压，使VA=Vin/2。 当VT1导通、VT2截止时，输入电流方向为图中虚线方向，向C2充电，同时C1通过VT1放电；当VT2导通、VT1截止时，输入电流方向为图中实线方向，向C1充电，同时C2通过VT2放电。 当VT1导通、VT2截止时，VT2两端承受的电压为输入直流电压Vin。IGBT的集-射极间并接RC吸收网络，降低开关管的开关应力，减小IGBT关断产生的尖峰电压；并联二极管实现续流的作用。二次整流采用单相桥式整流电路，通过后续的LC滤波电路，消除高频纹波，减小输出直流电压的低频振荡。LC滤波电路中的电容由多个高耐压、大容量的电容并联组成，以提高电源的可靠性，使输出直流电压更加平稳。 PWM集成芯片SG3525的功能特点 SG3525是一款功能齐全、通用性强的单片集成PWM芯片。它采用恒频脉宽调制控制方案，适合于各种开关电源、斩波器的控制。其主要功能包括基准电压产生电路、振荡器、误差放大器、PWM比较器、欠压锁定电路、软启动控制电路、推拉输出形式。SG3525的基本外围电路接线图如图2所示。该芯片与其它同类型的芯片相比具有许多突出的特点。