浅谈开关电源的谐波及抑制_俞阿龙
浅谈开关电源的谐波及抑制
俞阿龙
(江苏淮阴师范学院 223001)
摘 要 对开关电源谐波产生的主要原因进行分析,介绍了抑制谐波的常用方法,并给出了实用的谐波抑制电路。
关键词 开关电源 谐波 抑制 功率因数校正
1 前 言
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、输出电压
可调范围大、实现多路输出方便等优点,使用范围日益扩大,尤其在仪器仪表、通信及自动化设备中得到了广泛的应用。但开关电源的广泛应用会造成严重的谐波干扰,因为谐波会沿线路产生传导干扰和辐射干扰,从而对电网产生污染,并影响用电设备的稳定和安全运行。因此,无论从保护电网的安全运行,还是从使用电设备正常工作来看,对开关电源的谐波干扰采取一定措施加以抑制具有重要意义。
2 开关电源谐波产生的原因分析
图1是一个脉宽调制型(PWM )开关电源的
电路结构框图。其工作原理为:220V /50Hz 交流电网电压经整流和滤波变为直流电,然后经高频功率开关逆变成交流电,再由高频变压器降压和高频整流和滤波后以直流输出;输出电压经取样与基准电压进行比较,将比较差值放大后用以调节PWM 的脉宽,再经驱动电路控制逆变电路中功率变换开关的通断比,从而达到控制和稳定输出电压的目的。
对该电路结构进行分析可知,开关电源谐波来源主要有三方面:
(1)电网传入的谐波。因为电网受雷击或雷电感应会产生幅度极高的浪涌电压,接在电网上其他
电气设备工作时的谐波及开关时产生的浪涌电压也
会馈入电网。
(2)开关电源的输入端整流-滤波电路是一种非线性元件和储能元件的组合,导致电流波形畸
变,呈脉冲状,设开关电源的输入正弦电压为u (t ),输入电流i (t )则
u (t )=a 0+∑∞
n =1
U n sin (n ωt +ψn )=u 1(
t )(仅有基波)
(1)i (t )=b 0+∑∞
n =1
I n sin (n ωt + n )
(2)
电流的有效值
I =I 21+I 22+…+I 2
n
(3)
电流波形畸变率
THD =
I 22+I 23+…+I 2n /I 2
1
(4)
(3)开关电源的DC /DC 变换部分工作在高频开关状态。对采用开关晶体管作为主功率器件的
DC /DC 变换器来说,功率开关晶体管开关瞬间,由于其结电容及集电极与散热片底板间等寄生电容及寄生电感(主要是引线电感及高频变压器的漏感)的存在,在高频时会产生电压尖峰(L d i /d t )和浪涌电流(C d u /d t );DC /DC 变换器中高频整流二极管加上反向电压时,由于原正向电流所蓄积的电荷不可能立即消失,使二极管不能立即截止而产生反向电流,反向恢复时,如果d i /d t 较大,也会在电感的作用下产生较大的尖峰电压,使尖峰脉冲中含有丰富的谐波。
3 谐波抑制方法及实用抑制电路
3.1 采用功率因数校正电路
我们知道功率因数PF (Power Factor )定义为
PF =有功功率/视在功率=P /S
—
15
—·电源技术应用·
《电工技术杂志》2001年第7期
由式(1)～(4)可知P =1
T ∫
T
0u (t )i (t )d t =
1T
∫
T 0
u 1
(t )i 1
(t )d t =U 1I 1cos 1
S =UI =U 1
I 21+I 22+…+I 2
n
(视在功率,I 1,…,I n 为基波和各次谐波)PF =P /S =U 1I 1cos 1/U 1
I 21+I 22+…+I 2n
=
I 1cos 1/I 21+I 2
2+…+I 2n 将THD =
I 2
2+I 2
3+…+I 2
n /I 21代入上式得PF =cos 1/1+
(THD )2
(5)
由式(5)可知,要想得到较小的波形畸变率,就要提高功率因数。
3.1.1采用无源功率因数校正技术
图2电路是一种无源功率因数校正(PPFC )电路,图3是电路输出电压和交流输入电流的波形,该电路延长了滤波电路的充电时间常数,充分利用了二极管的导通特性,取C 1=C 2,分析如下:在t 0～t 1时间内,整流二极管V 1和V 3导通,整流输出电压U Z 通过C 1、V 6、C 2对C 1和C 2充电,同时为负载R L 供电,由于充电时间常数很小,C 1和C 2充电速度很快,当U Z 达到峰值时,C 1和C 2上的电压约为U m /2。在t 1～t 2时间内,U m /2
C 2,V 5和V 7
均反偏截止,C 1、C 2、V 6串联电路无放电回路,R L 仍由U Z
图2 P PFC 电路
图3 输入电流、电压波形
供电,V 1、V 3仍然处于导通状态。t 2～t 3时间内,U Z
也对R L 放电。t 3～t 5时间内,U Z >U C 1,且U Z >U C 2,V 2、V 4开始导通为R L 供电,当U Z >
U C 1+U C 2时,U Z 通过C 1、C 2和V 6对C 1、C 2
充电。t 5时刻,U C 1=U C 2=U m /2。t 5～t 6时间内,U Z
,V 2和V 4处
于截止状态,以后将循环上述过程。由图4可看
出,整流二极管的导通时间明显增大,其输入电流波形得以较大的改善。这种电路可将输入电流波形畸变率降到30%以下,功率因数可达95%左右。
图4 A PFC 工作原理框图
3.1.2采用有源功率因数校正技术
近年来,对非线性系统(开关电源对电网来说是非线性系统)的功率因数校正越来越趋向于有源的方法,称之为有源功率因数校正(APFC )。APFC 工作原理如图4所示。交流输入电压经全波整流后,再经DC /DC 变换,通过相应的控制使输入电流的平均值自动跟随全波整流电压基准值,并保持输出电压稳定。APFC 电路有两个反馈控制环,输入电流环使DC /DC 变换器输入电流与全波整流电压波形相同,输出电压环使DC /DC 变换器输出端为一个直流稳压源。
图5给出了一种由美国Unitrode 公司生产的PFC 专用芯片UC3854为核心设计的APFC 电路。它在满载情况下,输入交流电压在80～260V 范围内,输入功率因数可达0.99,输入电流波形畸变率降到15%以下,其各项指标均优于PPFC 技术。3.2 接入交流电网滤波器
在电网和开关电源之间接入交流电网滤波器能有效地抑制电网传入的谐波。图6是一种交流电网滤波器的电路结构。在元件的选用上,电容应选择
频率特性好且最好为无感的电容,在绕制电感时应
—
16—《电工技术杂志》2001年第7期浅谈开关电源的谐波及抑制
图5 U C3875外围电路
注意电流的方向,使通过的电流方向相同,以达到所产生的磁势相互抵消的目的,因而不起电感作用。而对电网相线和地线间的共模干扰相当于一个
大的电感,呈现高阻抗,对电网的共模干扰起良好的抑制作用。但接入交流电网滤波器不能解决开关电源输入电流畸变问题
。
图6 交流电网滤波器电路结构
3.3 加吸收电路
在DC /DC 变换电路中的功率开关晶体管c 、e 极间和高频整流二极管上并联限制开关应力的过压吸收电路,在高频变压器一次侧和二次侧也增加由于变压器漏感在功率晶体管开关时产生的尖峰电压吸收电路,这些吸收电路将抑制尖峰脉冲,从而减小由开关电源中DC /DC 变换电路的尖峰脉冲引起的谐波。吸收电路有多种形式,常用的方法是由RC 串联电路组成的电路。3.4 合理布局
开关电源中印制板及系统的装配布线应充分考虑高频耦合的特点,避免使用平行布线,使引线尽可能短,在能使用绞线的地方多使用绞线或屏敝线,将屏敝线的屏敝层及电源的外壳都接地,强弱电分开走线;高频变压器中增加屏敝层,并将屏敝层接地;功率开关晶体管散热器之间的绝缘垫片通
过选用低介电常数的材料、加大垫片的厚度和在绝缘垫片中夹入一金属板并作静电屏蔽等方法来减小功率开关晶体管散热器之间的寄生电容。这些措施将有效地减小分布电容和分布电感,从而降低开关电源的谐波。
在48V /1.5kW 通信设备用开关电源中,应用了有源功率因数校正技术,增加滤波和吸收网络等抑制谐波措施,使波形畸变率THD 降至4.2%左右,功率因数达99%。
4 结论
本文对开关电源谐波产生的主要原因进行了分
析,认为应根据谐波的不同来源采用多种方法来抑制谐波,以提高开关电源的性能。
(1)在开关电源中增加功率因数校正电路来改善输入电流的波形,通过提高功率因数来减小谐波。
(2)在开关电源中接入输入交流电网滤波器来抑制电网传入的谐波。(3)在电路的布局上应尽量减小各种寄生电容和寄生电感,并同时加一些吸收电路来抑制尖峰脉冲,以达到抑制尖峰脉冲引起的谐波的目的。
参考文献
1 叶慧贞等.开关电源.北京∶国防工业出版社,19902 李宏.浅谈开关直流电源的纹波抑制问题.电力电子技术,2000(6)∶28～30
3 于晓平.彩色电视机谐波含量的产生及抑制.电视技术,
2000(10)∶45～46
4 张梅等.一种新型超声波电源.电力电子技术,1999(4)∶14～15
5 张占松等.开关电源的原理及设计.北京∶电子工业出版社,1999
The Harmonic of Switching Power
S upply and Suppression
Y u Along
(Huaiy in T eachers College )
Abstract T he main reasons that coutribute to switching pow er supply harmo nic are discussed .T he general scheme of harmonic suppression is pressented .A practical harmonic suppression cir -cuit is given .
Keywords switching power supply harmonic suppression PFC
收稿日期:20010320
—
17—浅谈开关电源的谐波及抑制《电工技术杂志》2001年第7期
开关电源研究背景历史与现状
开关电源研究背景历史与现状 1研究背景 2开关电源发展历史及现状 1研究背景 21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品 的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。从开 关电源的组成来看，它主要由两部分组成：功率级和控制级。功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求，选择不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件考虑设计成本；控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。 2开关电源发展历史及现状 开关电源最早起源于上世纪50年代初，美国宇航局以小型化、轻量化、为 目标，为搭载火箭开发了开关电源。在近半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术 制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。 20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电气设备、家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展时期。 历经几十年的不断发展，现代开关电源技术有了重大的进步和突破。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MOSFET和IGBT可使中小型开关电源的工作频率达到400kHz（AC/DC）或1MHz（DC/DC）；软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减小电源的体积和重量，而且提高了电源的效率；控制技术的发展和专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高；有源功率因数校正（APFC）技术的开发，提高了AC/DC开关电源的功率因数，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电
开关电源论文
1绪论 随着电力电子技术的发展，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，进入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90年代开关电源相继进入各种电子、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开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 1．1 直流稳压电源的发展 直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的转换方法设计制作的电源，其效率低，损耗大，温升高。加上多路电压输出，而各个电压的等级、质量要求又不相同时，使之传统的串联稳压式电源越来越难于得到解决。如图1-1所示的串联式线性稳压电源，就属此类。 图1-1 晶体管串联式线性稳压电源 当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压大电流，高效率，重量轻、体积小的方向发展。在这种要求面前首先得到发展的是晶体管串联式开关稳压电源，如图1-2所示。 图1-2 晶体管串联式开关稳压电源
随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、快恢复二极管及其它元器件的电压得到很大的提高，这为取消稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。由于它不需要工频变压器，故称无工频变压器开关式直流稳压电源。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了一步。图1-3是无工频变压器的开关电源的方框图。 图1-3 无工频变压器的开关电源原理框图 无工频变压器开关稳压电源，有如下的优点： 1.效率高。一般在80～90%以上。 2.体积小、重量轻，随着频率的提高，收效更显著。 3.稳压范围广，一般交流输入80～265V，负载作大幅度变化时，性能很好。 4.噪声低，声频在20kHz以上时，已是人耳听不到的超声波，而开关电源的工作频率一般都大于此频率； 5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电流、高压小电流；一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、反号等输出； 6.电压维持时间长，为了适应交流停电时，计算机、现代自动化控制设备电源转换的需要，开关电源可在几十毫秒内保证仍有电压输出； 7.可靠性大，当开关损坏时，也不会有危及负载的高电压出现。 无工频变压器开关稳压电源的不足之处： 1.输出纹波较大，约有10～100mV的峰峰值；
开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结
摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。 1 引言 随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰 （ ElectromagneticInterference ， EMI ）。 EMI 信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容 （ ElectromagneticCompatibility ）性。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。 本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。 2 电磁干扰的产生和传播方式 开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。 2.1传导干扰的产生和传播 传导干扰可分为共模（ CommonMode CM ）干扰和差模（ DifferentialMode DM ）干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。 2.1.1 共模（ CM ）干扰 变换器工作在高频情况时，由于 dv/dt 很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。如图 1 所示，共模干扰电流从具有高 dv/dt 的开关管出发流经接地散热片和地线，再由高频 LISN 网络（由两个 50Ω电阻等效）流回输入线路。
开关电源的干扰及其抑制
开关电源的干扰及其抑制 开关电源产生EMI的原因较多,其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要原因. 基本整流器：基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因.这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流,而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,使前端电流发生畸变,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰. 功率转换电路：功率转换电路是开关稳压电源的核心,它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲,其频带较宽且谐波比较丰富. 产生这种脉冲干扰的主要原因是: ①开关管：开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容.当开关管流过大的脉冲电流时,大体上形成了矩形波,该波形含有许多高频成份.由于开关电源使用的元件参数如开关功率管的存储时间,输出级的大电流,开关整流二极管的反向恢复时间,会造成回路瞬间短路,产生很大短路电流.开关管的负载是高频变压器或储能电感,在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,造成尖峰噪声. ②高频变压器：开关电源中的变压器,用作隔离和变压.但由于漏感地原因,会产生电磁感应噪声;同时,在高频状况下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级,变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路,而使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声. ③整流二极管：二次侧整流二极管用作高频整流时,要考虑反向恢复时间的因数.往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在,还有电流流过).一旦这个反向电流恢复时的斜率过大,流过线圈的电感就产生了尖峰电压,在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰,其频率可达几十兆赫. ④电容、电感器和导线：开关电源由于工作在较高频率,会使低频的元器件特性发生变化,由此产生噪声. 开关电源外部干扰：开关电源外部干扰可以以“共模”或“差模”方式存在.干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化.其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等，在电源干扰的几种干扰类型中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备的影响. 开关电源干扰耦合途径：开关电源干扰耦合途径有两种方式:一种是传导耦合方式,另一种是辐射耦合方式. 1.传导耦合：传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一.传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰.按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合.在开关电源中,这三种耦合方式同时存在,互相联系.
开关电源EMI形成原因及常用抑制方法
开关电源EMI形成原因及常用抑制方法 近年来，开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。但是，由于开关电源工作过程中的高频率、高di/dt和高dv/dt使得电磁干扰问题非常突出。国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证，使得对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细和严格。如今，如何降低甚至消除开关电源的EMI问题已经成为全球开关电源设计师以及电磁兼容（EMC）设计师非常关注的问题。本文讨论了开关电源电磁干扰形成的原因以及常用的EMI抑制方法。 1开关电源的干扰源分析 开关电源产生电磁干扰最根本的原因，就是其在工作过程中产生的高di/dt和高 dv/dt，它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。开关电源中的电压电流波形大多为接近矩形的周期波，比如开关管的驱动波形、MOSFET漏源波形等。对于矩形波，周期的倒数决定了波形的基波频率；两倍脉冲边缘上升时间或下降时间的倒数决定了这些边缘引起的频率分量的频率值，典型的值在MHz范围，而它的谐波频率就更高了。这些高频信号都对开关电源基本信号，尤其是控制电路的信号造成干扰。 开关电源的电磁噪声从噪声源来说可以分为两大类。一类是外部噪声，例如，通过电网传输过来的共模和差模噪声、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等。另一类是开关电源自身产生的电磁噪声，如开关管和整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。 如图1所示，电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰，开关电源在受到电磁干扰的同时也对电网其他设备以及负载产生电磁干扰（如图中的返回噪声、输出噪声和辐射干扰）。进行开关电源EMI/EMC设计时一方面要防止开关电源对电网和附近的电子设备产生干扰，另一方面要加强开关电源本身对电磁骚扰环境的适应能力。下面具体分析开关电源噪声产生的原因和途径。 图1开关电源噪声类型图 1.1电源线引入的电磁噪声 电源线噪声是电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的。电源线噪声分为两大类：共模干扰、差模干扰。共模干扰（Common-modeInterference）定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰（Differential-
谐波分析
一、 谐波： 1、谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics ）或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其谐波范围一般 为2≤n ≤40。 根据公式（1）计算谐波电流补偿率K K = ×100% 电流总谐波畸变率：THD I =IH I1；IH= （Ih ）2∞ ?=2×100%； Ih---第h 次谐波电流（方均根值） I1---基波电流（方均根值） 第h 次谐波电流含有率：HRI h =Ih I1×100% 2、现有有源滤波器的补偿效果 注：试验所用负载为三相整流非线性负载，（2～25）次谐波 单机100补偿率:50%负载以上补偿率大于90%； 50%负载以下补偿率在70%～90% 单机100A 动态响应时间在1ms ～20ms 单机100A 功率消耗：8%左右 单机100A 噪声：70dB 单机100A 无功补偿：补偿前0.2～0.8（容性或感性），补偿后能达到0.98 二、 谐波负载现状分析： 电网谐波产生主要有以下几种情况：一是发电源质量不高产生谐波； 二是输配电系统产生谐波； 三是用电设备产生的谐波。如下： 1、 变频器（风机、水泵、电梯）、吸塑机负载主要谐波次数：5次、7次 2、 电焊机、列车负载主要谐波次数：3次谐波 3、 中频炉负载主要谐波次数：5、7、11、13次谐波 4、 电弧炉、电石炉主要谐波次数：27次 5、 节能灯负载主要谐波次数：3次谐波 6、 整流设备（电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等）产生的谐波主要看3次最严重 ，6脉整流会带来 6n+1 6N-1谐波 主要就是5次和7次谐波； 12脉整流就会有 12n+1 12n-1谐波 主要11次和13次谐波 18脉则是 18n+1 补偿前谐波电流畸变率THDi —补偿后谐波电流畸变率THDi 补偿前谐波电流畸变率THDi
开关电源设计论文
1 绪论 1 绪论 1.1 前言 电力电子学是综合应用电工理论、电子技术及控制理论等，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。 电力电子技术是近年来最活跃的研究领域之一。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。随着功率半导体制造技术、微电子技术、计算机技术，以及控制理论的不断进步，电力电子技术向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 1.2国内外电源技术发展概况 电力电子技术与装置的市场需求与日俱增，其中电源是电力电子技术的主要应用领域之一。随着微电子制造技术的进步，计算机、通信设备、家用电器得到飞速发展，这些设备内部往往需要采用直流稳压电源供电。很多关键的设备还需要不间断电源，以确保市电停电时设备仍能工作。 近年来，随着电力电子技术的迅猛发展，新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件不断的出现并应用到开关电源，使开关电源达到了频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高。因此，许多领域，例如邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多的应用开关电源，并取得了显著效益。 随着芯片集成度的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求设备内部电源的体积和重量不断减小。提高开关频率是减小开关电源体积和重量的基本措施，因为变压器和电感电容等滤波元件的体积和重量随频率的提高而减小。高频化、小型化、模块化和智能化是直流开关电源的发展方向。高频化是小型化和模块化的基础，目前开关频率为数百kHZ至数MHz的开关电源已有使用。功率重量比或功率体积比是表征电源小型化的重要指标，50w/in的开关电源早已上市，目前己向120W/in 发展。模块化与小型化分不开，同时模块化可提高电源的可靠性，简化生产与使用。模块电源的并联串联和级联既便于用户使用，也便于生产。智能化是便于使用和维修的基础，无人值守的电源机房、航空和航天器电源系统等都要求高度智能化，以实现正常、故障应急和危急情况下对电源的自动管理。 现代越来越复杂的电子设备对电源提出了各种各样的负载需求。一个特定用途的电源装置，应当具有符合负载要求的性能参数和外特性，这是基本的要求。安全可靠
开关电源中电磁干扰的产生及其抑制
开关电源中电磁干扰的产生及其抑制 摘要：电磁干扰对开关电源的效率和安全性及使用的影响日益成为人们关注的热点。本文分析了开关电源中电磁干扰产生的原因和传播的路径，并提出了抑制干扰的有效措施。 关键词：开关电源、电磁干扰、耦合通道、电磁屏蔽 1 引言 电磁兼容EMC是英文electro magnetic compatibility 的缩写。它包括两层含义，一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内，二是设备本身要有一定的抗干扰能力，它必须具备三个要素：干扰源、耦合通道、敏感体。给电子线路供电的开关电源对干扰的抑制对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。本文通过分析开关电源中的干扰源和耦合通道，提出了抑制干扰的有效措施。并提出了开关电源中开关变压器的设计和制作方法。 2 开关电源中的干扰源和耦合通道 开关电源首先将工频交流电整流为直流电，然后经过开关管的控制变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压，因此，自身含有大量的谐波干扰。同时，由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，都会产生不同程度的电磁干扰。开关电源中的干扰源主要集中在电压、电流变化大（即dV/dt或dI/dt很大）的元器件上，尤其是开关管、输出二极管和高频变压器等。同时，杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。 这里我们来分析一下几种干扰产生的原因及其耦合的路径。 2.1输入整流滤波电路产生的谐波干扰 开关电源输入端普遍采用桥式整流，电容滤波电路。由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得输入电流i成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流，如图1所示。这种畸变的输入电流，它除了基波外，还含有丰富的高次谐波分量。
开关电源的内部干扰与外部干扰
开关电源的内外部干扰 开关电源的干扰一般分为两大类：一是开关电源内部元器件形成的干扰；二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰。两者都涉及到人为因素和自然因素。 开关电源内部干扰:开关电源产生的EMI主要是由基本整流器产生的高次谐波电流干扰和功率变换电路产生的尖峰电压干扰。 基本整流器：基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流，而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量，谐波会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，使前端电流发生畸变，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰。 功率变换电路：功率变换电路是开关稳压电源的核心，它产带较宽且谐波比较丰富。产生这种脉冲干扰的主要元器件为： 1)开关管开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容，当开关管流过大的脉冲电流(大体上是矩形波)时，该波形含有许多高频成份；同时，关电源使用的器件参数如开关功率管的存储时间，输出级的大电流，开关整流二极管的反向恢复时间，会造成回路瞬间短路，产生很大短路电流，另外，开关管的负载是高频变压器或储能电感，在开关管导通的瞬间，变压器初级出现很大的涌流，造成尖峰噪声。 2)高频变压器开关电源中的变压器，用作隔离和变压，但由于漏感的原因，会产生电磁感应噪声；同时，在高频状况下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级，而变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路，使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声。 3)整流二极管二次侧整流二极管用作高频整流时，由于反向恢复时间的因素，往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在，还有电流流过)。一旦这个反向电流恢复时的斜率过大，流过线圈的电感就产生了尖峰电压，在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰，其频率可达几十MHz。 4)电容、电感器和导线开关电源由于工作在较高频率，会使低频元件特性发生变化，由此产生噪声。 开关电源外部干扰:开关电源外部干扰可以以“共模”或“差模”方式存在。干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化。其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等。 能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波，而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出电压跌落等现象，就不会造成因电源引起的对用电设备的影响。
开关电源论文
烟台工程职业技术学院机电工程系电子专业 11 级 毕业论文 题目:一个开关电源 姓名:奚文龙学号:2011100015 指导老师(签名): 蒋家响 二〇一三年六月十二号
摘要：本系统以Buck-Boost复合型降压电路为核心，采用主从设置法并联两个DC/DC模块，其中一个为主模块提供稳定电压，作为电压源。另一个模块作为从模块提供可变电压以改变电流比。以DSP为主控制器，输出两路占空比可变的PWM信号。通过电压采样，根据反馈信号对主模块PWM信号做出调整，进而实现对主模块的电压外环控制。通过电流采样，根据反馈信号对从模块PWM信号做出调整，进而实现对从模块的电流内环控制。使整个模块实现输出直流电压稳定在8V，根据题目要求自动分配电流。同时系统具有输出过流保护和输入欠压保护功能，且可以实现对输出电压和输出电流的测量和检测。 关键词：Buck-Boost复合降压电路主从模式 DSP IR2110 Abstract：This system is based on the Buck circuit ，Master-slave method set two parallel DC / DC modules,One of the main module as to provide a stable voltage, as a voltage source. Another module provides a constant current from the module as a current source. The system is based on DSP controller, The DSP to output PWM signal. By sampling the voltage,according to the feedback signal to the PWM signal to adjust the main module. Through the current sampling, according to the feedback signal to adjust the PWM signal from the module, Conduct ing reliable closed-loop control, thus achieving control from the module. So that the whole module output DC voltage from 8V.Based questions requirement that the current automatic distribution.At the same time the system has output current protection and input undervoltage protection, and can achieve the output voltage and output current measurement and testing. 目录
刍议如何控制开关电源电磁干扰
刍议如何控制开关电源电磁干扰 摘要:通信开关电源是通信系统中的一种主要的干扰源之一,由于它本身工作特点使得电磁干扰问题相当突出,从通信电源电磁干扰的机理着手,分别论述了有源滤波技术、pcb设计技术、扩频调制技术等来抑制电磁干扰,改善了开关电源电磁兼容的性能，为工程设计人员提供了理论参考。 关键词:开关电源;电磁干扰;抑制措施 abstract: communication switching power supply is the major source of interference in a communication system, due to its own features make the issue of electromagnetic interference are quite prominent, and the mechanism of electromagnetic interference from the communication power to proceed, discusses active filtering technology, pcb design technology, spread spectrum modulation techniques such as electromagnetic interference suppression, improved the performance of the switching power supply electromagnetic compatibility, provide a theoretical reference for the engineering staff.keywords: switching power supply; electromagnetic interference; suppression measures 中图分类号：o552.4+24文献标识码：a 1 通信开关电源的干扰 通信开关电源要稳定工作就要有很强的抗电磁干扰能力，对于
形成开关电源电磁干扰的三要素及解决方案
形成开关电源电磁干扰的三要素及解决方案 深圳市森树强电子科技有限公司 形成开关电源电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备 首先应该抑制开关电源干扰源，直接消除干扰原因； 其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径； 第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。 目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有效的办法。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。 采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。例如，功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗，为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底 板上。器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘，这就使器件与底板和散热器之 间产生了分布电容，开关电源的底板是交流电源的地线，因而通过器件与底板之间的 分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰，解决这个问题的办法是采用两 层绝缘片之间夹一层屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，割断了射频干扰向输入电网 传播的途径。为了抑制开关电源产生的辐射，电磁干扰对其他电子设备的影响，可完 全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为 一体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的 作用。例如，静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰；电磁屏蔽用的导体原则上可 以不接地，但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应， 所以仍以接地为好，这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。电路的公共参考点 与大地相连，可为信号回路提供稳定的参考电位。因此，系统中的安全保护地线、屏 蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后，最终都与大地相连。 在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声，实际上很难实现“一点接地”。因此，为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地，利用一个导 电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地，需要接地的各部分就近 接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降，可用旁路电容减少返回电流的幅值。
开关电源EMC经验谈
隔离式DC/DC 变换器的电磁兼容设计 李建泉 （株洲时代集团公司，株洲， 412007） 摘 要： 文章详细分析了隔离式DC/DC 变换器产生电磁噪声干扰的机理，提出了在DC/DC 变换器主电路及控制电路设计时所采取的电磁兼容措施。 关键词：隔离式DC/DC 变换器、电磁兼容性、电磁干扰、电磁敏感度 随着电力电子技术的发展，开关电源模块因其相对体积小、效率高、工作可靠等优点开始取代传统整流电源而被广泛应用到社会的各个领域。但由于开关电源工作频率高，内部产生很快的电流、电压变化，即dv/dt 和di/dt ，导致开关电源模块将产生较强的谐波干扰和尖峰干扰，并通过传导、辐射和串扰等耦合途径影响自身电路及其它电子系统的正常工作，当然其本身也会受到其它电子设备电磁干扰的影响。这就是所讨论的电磁兼容性问题，也是关于开关电源电磁兼容的电磁骚扰EMD 与电磁敏感度EMS 设计问题。由于国家开始对部分电子产品强制实行3C 认证，因此一个电子设备能否满足电磁兼容标准，将关系到这一产品能否在市场上销售，所以进行开关电源的电磁兼容性研究显得非常重要。 电磁兼容学是一门综合性学科，它涉及的理论包括数学、电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通讯理论、材料科学、生物医学等。 进行开关电源的电磁兼容性设计时，首先进行一个系统设计，明确以下几点： 1. 明确系统要满足的电磁兼容标准； 2. 确定系统内的关键电路部分，包括强干扰源电路、高度敏感电路； 3. 明确电源设备工作环境中的电磁干扰源及敏感设备； 4. 确定对电源设备所要采取的电磁兼容性措施。 一：DC/DC 变换器内部噪声干扰源分析 1．二极管的反向恢复引起噪声干扰 在开关电源中常使用工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等，由于这些二极管都工作在开关状态，如图所示，在二极管由阻断状态到导通工作过程中，将产生一个很高的电压尖峰V FP ；在二极管由导通状态到阻断工作过程 中，存在一个反向恢复时间t rr ，在反向恢复过程中，由于二极管封装电感及引 线电感的存在，将产生一个反向电压尖峰V RP ，由于少子的存储与复合效应，会 U a) I RP 二极管反向恢复时电流电压波形 二极管正向导通电流电压波形
谐波问题和现状研究(王兆安)
第1章绪论 谐波抑制和无功补偿是涉及电力电子技术、电力系统、自动化技术、理论电工等领域的重大课题。由于电力电子装置的应用日益广泛，使得谐波和无功问题引起人们越来越大的关注。同时，也由于电力电子技术的飞速进步，在谐波抑制和无功补偿方面也取得了一些突破性的进展。本章首先介绍谐波及无功问题的研究历史和现状，并扼要叙述谐波抑制和无功补偿的主要手段，然后介绍编写本书的基本指导思想和各章主要内容。 1.1 谐波问题及研究现状 “谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。 电力系统的谐波问题早在20世纪50年代和60年代就引起了人们的注意。当时在德国由于使用汞弧静止变流器而造成了电压电流波形的畸变。1945年J. C. Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文[1]。 到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。E. W. Kimbark在其著作中对此进行了总结[2]。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。 我国对谐波问题的研究起步较晚。吴竟昌等人1988年出版的《电力系统谐波》一书是我国有关谐波问题较有影响的著作[3]。 1
夏道止等1994年出版的《高压直流输电系统的谐波分析及滤波》是近年出版的代表性著作[4]。此外，唐统一等人和容健纲等人分别独立翻译了J. Arrillaga等的《电力系统谐波》一书[5, 6]，也在国内有较大的影响。 谐波研究的意义首先是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气装备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。 谐波研究的意义还在于其对电力电子技术自身发展的影响。电力电子技术是未来科学技术发展的重要支柱。有人预言电力电子连同运动控制将和计算机技术一起成为21世纪最重要的两大技术[7]。然而，电力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍，它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更为有效的研究。 谐波研究的意义更可以上升到治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识。对电力系统这个环境来说，无谐波就是“绿色”的主要标志之一[8, 9]。在电力电子技术领域，要求实施“绿色电力电子”的呼声也日益高涨。目前，对地球环境的保护已成为全人类的共识。对电力系统谐波污染的治理也已成为电工科学技术界所必须解决的问题。 有关谐波问题的研究可以划分为以下四个方面： 1) 与谐波有关的功率定义和功率理论的研究； 2) 谐波分析以及谐波影响和危害的分析； 3) 谐波的补偿和抑制； 4) 与谐波有关的测量问题和限制谐波标准的研究。 当电压或电流中含有谐波时，如何定义各种功率是一个至今尚未得到圆满解决的问题。如何使定义科学严谨，又能满足各种 2
(完整版)高频开关电源设计毕业设计
目录 引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1)
DCDC开关电源管理芯片的设计
DC-DC开关电源管理芯片的设计 引言 电源是一切电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性。而开关电源更为如此，越来越受到人们的重视。目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化，其功耗都比较大，要求与之配套的电池供电系统体积更小、重量更轻、效率更高，必须采用高效率的DC/ DC开关稳压电源。 目前电力电子与电路的发展主要方向是模块化、集成化。具有各种控制功能的专用芯片，近几年发展很迅速集成化、模块化使电源产品体积小、可靠性高，给应用带来极大方便。 从另一方面说在开关电源DC-DC变换器中，由于输入电压或输出端负载可能出现波动，应保持平均直流输出电压应能够控制在所要求的幅值偏差范围内，需要复杂的控制技术，于是各种 PWM控制结构的研究就成为研究的热点。在这样的前提下，设计开发开关电源DC-DC控制芯片，无论是从经济，还是科学研究上都是是很有价值的。 1. 开关电源控制电路原理分析 DC－DC变换器就是利用一个或多个开关器件的切换，把某一等级直流输入电压变换成另—等级直流输出电压。在给定直流输入电压下，通过调节电路开关器件的导通时间来控制平均输出电压控制方法之一就是采用某一固定频率进行开关切换，并通过调整导通区间长度来控制平均输出电压，这种方法也称为脉宽调制［PWM］法。 PWM从控制方式上可以分为两类，即电压型控制（voltage mode control）和电流型控制（current mode control）。电压型控制方式的基本原理就是通过误差放大器输出信号与一固定的锯齿波进行比较，产生控制用的PWM信号。从控制理论的角度来讲，电压型控制方式是一种单环控制系统。电压控制型变换器是一个二阶系统，它有两个状态变量：输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流。二阶系统是一个有条件稳定系统，只有对控制电路进行精心的设计和计算后，在满足一定的条件下，闭环系统方能稳定的工作。图1即为电压型控制的原理框图。 图1 电压型控制的原理框图 电流型控制是指将误差放大器输出信号与采样到的电感峰值电流进行比较．从而对输出脉冲的占空比进行控制，使输出的电感峰值电流随误差电压变化而变化。电流控制型是一个一阶系统，而一阶系统是无条件的稳定系统。是在传统的PWM电压控制的基础上，增加电流负反馈环节，使其成为一个双环控制系统，让电感电流不在是一个独立的变量，从而使开关变换器的二阶模型变成了一个一阶系统。信号。从图2中可以看出，与单一闭环的电压控制模式相比，电流模式控制是双闭环控制系统，外环由输出电压反馈电路形成，内环由互感器采样输出电感电流形成。在该双环控制中，由电压外环控制电流内环，即内环电流在每一开关周期内上升，直至达到电压外环设定的误差电压阂值。电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的，并且监测输出电
开关电源的电磁干扰及其滤波措施
开关电源的电磁干扰及其滤波措施 1引言 开关电源与线性稳压电源相比，具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点，广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMI)。EMI信号既占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰。如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰源。随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视，抑制开关电源的EMI，提高电子产品的质量，使之符合有关EMC标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。 2开关电源产生EMI的原理 开关电源产生EMI的因素较多，其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和变压器型功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要因素。它们所以产生于电源装置的内部，是由于开关电源中的二级管和晶体管在工作过程中产生的跃变电压和电流，通过高频变压器、储能电感线圈和导线以及系统结构、元件布局等而造成的。 基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。这是因为正弦波通过整流器后不再是单一频率的电流，而是变成单向脉动电源，此电流波形分解为一直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。实验结果表明，较高的谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰，使接收机等产生噪声。 变压器型功率转换电路是实现变压、变频以及完成输出电压调整的部件，是开关稳压电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。它产生的尖峰电压是一种有较大辐度的窄脉冲，其频带较宽且谐波比较丰富。产生这种脉冲干扰的主要原因是：
开关电源论文资料(DOC)
目录 1 前言 (2) 2．总体方案设计 (3) 2.1 方案一 (3) 2.2 方案二 (4) 2.3方案选择 (4) 3．单元模块设计 (5) 3.1单元模块功能介绍 (5) 3.1.1辅助电源部分设计 (5) 3.1.2主要电源部分设计 (6) 3.1.3保护电路部分设计 (7) 3.1.4继电器驱动部分设计 (8) 3.1.5输出电压比较部分设计 (8) 3.1.6编码译码部分设计 (9) 3.2电路设计及参数计算 (10) 3.3特殊器件介绍： (11) 3.4各单元模块连接 (16) 4．系统调试及结果分析 (17) 5．设计总结 (17) 【参考文献】 (18) 6 系统原理图 (19)
1、前言 可以说，有电器的地方就有电源。所有的电子设备都离不开可靠的电源为其供电。现代电子设备中的电路使用了大量的半导体器件，这些半导体需要几伏到几十伏的直流供电，以便得到正常工作所必需的能源。这些直流电源有的属于化学电源，如采用干电池和蓄电池，但这些不能持久性的供电。大多数电子设备的直流供电方法都是将交流电源经过变压、整流、滤波、稳压等变换为所需的直流电压。完成这种变换任务的电源成为直流稳压电源。 现代电子设备中使用的直流稳压电源有两大类：线性稳压电源和开关性稳压电源。所谓线性稳压电源就是其调整管工作在线性放大区，这种稳压电源的最主要的缺点是变换效率低，一般只有35%~60%左右。开关稳压电源的开关管工作在开关状态，其主要的优越性就是变换效率高，可高达70%~95%。目前，计算机、通信设备、雷达、电视及家用电器等现代电子设备中的稳压电源已基本采用了开关稳压电源，因此，下面将介绍开关稳压电源的设计。