一种高频开关电源的设计方法
论高频开关电源模块并联均流之设计
55科协论坛·2009年第2期（下）工程技术与产业经济模块化是高频开关电源的发展方向之一，对于并联运行的模块，最关键的问题是单个模块根据各自的功率等级平均负担负载电流，也就是并联模块之间的均流问题。
1 高频开关电源模块并联均流方案之比较为了提高系统的稳定性和实用性，并联电源必须具有下列特性：各模块承受的电流能动平衡，实现均流；当输入电压或负载电流变化时，应保持输出电压稳定，并且均流的瞬态响应好；采用冗余供电系统保证任一电源模块故障时，负载可以获得足够的功率，并且能实现故障模块自动隔离和热更换。
笔者重点对输出阻抗法、主从设置法、平均值均流法和最大电流自动均流法的优缺点进行归纳总结：输出阻抗法是最简单实现并联均流的方法，不需要在并联模块之间建立连线，各个电源模块之间比较独立，它是通过改变模块等效内阻实现并联均流的。
在提高均流性能的同时必然会导致电压调整率的下降，难以应用在电压调整率要求较高的电源系统中。
由于等效内阻相对较小，此方法在大电压、高功率的电源系统中使用收到很大的限制，但由于其简单性，在小功率场合中有着广泛的应用。
主从设置法利用双环控制，提高均流效果，使电源系统的容量大大提高。
但是在工程实践中应用很少，它没有真正实现了冗余系统，主模块的稳定性决定了整个电源系统的性能，失去并联均流系统的大部分优势。
平均电流值自动均流法可以精确的实现均流，可靠性较高。
但当均流母线发生短路，或任何某个模块不工作时，均流母线电压下降，导致系统电压下降，造成电源无法正常工作。
在每个模块输出电流信号和均流母线间串接一个可控开关，在故障情况下及时断开该模块，保证系统正常的工作。
最大电流自动均流法的均流母线体现输出电流最大的那个模块的电流信号即主模块，当其它从模块的输出电流超过主模块的输出电流会自动变成主模块。
此方法可以实现较好的冗余，其控制方法也比较多，是比较理想的均流方法。
2 高频开关电源模块并联负载均流方案通过对不同均流方法的分析，可知不同方法各有各自的优点和缺点。
一种基于SG3525的半桥高频开关电源
一种基于SG3525的半桥高频开关电源1. 引言随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源以其高的性价比得到了广泛的应用。
开关电源的电路拓扑结构很多, 常用的电路拓扑有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
其中, 在半桥电路中, 变压器初级在整个周期中都流过电流, 磁芯利用充分，且没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小，对输入滤波电容使用电压要求也较低。
由于以上诸多原因, 半桥式变换器在高频开关电源设计中得到广泛的应用。
2. SG3525芯片的工作原理PWM控制芯片SG3525 具体的内部引脚结构如图1及图2所示。
其中，脚16 为SG3525 的基准电压源输出，精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。
脚5、脚6、脚7 内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器。
振荡器还设有外同步输入端(脚3)。
脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。
该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB 左右。
根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9 和脚1 之间一般要添加适当的反馈补偿网络。
图1 SG3525的引脚图2 SG3525的内部框图3. 电源系统介绍本文设计的是250v/3A 的半桥高频开关电源，电路由主电路和控制电路组成。
3.1 主电路结构及其工作原理半桥式开关电源主电路如图3 所示。
图中开关管Q1、Q2 选用MOSFET, 因为它是电压驱动全控型器件,具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。
半桥式逆变电路一个桥臂由开关管Q1、Q2 组成, 另一个桥臂由电容C6、C7 组成。
高频变压器初级一端接在C6、C7 的中点, 另一端接在Q1、Q2 的公共连接端, Q1、Q2 中点的电压等于整流后直流电压的一半,开关Q1、Q2 交替导通就在变压器的次级形成幅值为V i/2的交流方波电压。
开关电源设计方案
开关电源设计方案1. 导言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。
它具有高转换效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备中。
本文将介绍开关电源的基本工作原理、设计流程以及几个常见的开关电源设计方案。
2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理包括输入滤波、整流、能量存储、调节和输出等步骤。
以下是一个典型的开关电源的工作原理图：开关电源工作原理图开关电源工作原理图1.输入滤波：交流电通过电源的输入端，首先经过输入滤波电路。
该电路使用电容和电感元件，去除交流电中的高频噪声和干扰，使得电源输入的电流更加稳定。
2.整流：经过滤波的交流电信号，经过整流桥或整流管，被转换为一个较高的直流电压。
整流桥通常由4个二极管组成，它们交替导通，使得输入交流电的正半周和负半周都能够被转换为正向的直流电。
3.能量存储：整流后的直流电压通过电容器进行存储。
电容器的作用是储存电荷以平滑输出电压，防止输出电压的波动。
4.调节：开关电源通常具有可调节输出电压的功能。
这是通过调整开关管的导通和截止时间来实现的。
调节电路通常由一片PWM控制芯片和电路反馈元件（如电感、变压器等）组成，以控制开关频率和占空比。
5.输出：经过调节后的直流电压，通过输出滤波电路去除残余的高频噪声，然后供给电子设备的负载。
3. 开关电源设计流程设计一个功能稳定、安全可靠的开关电源需要经过以下几个步骤：3.1 确定设计规格在开始设计之前，需要明确电源的输入和输出要求。
输入要求包括交流电的电压范围、频率、输入的稳定性等；输出要求包括直流电的电压、电流、纹波与噪声等。
3.2 选择拓扑结构常见的开关电源拓扑结构有多种，如Boost、Buck、Buck-Boost、Flyback等。
根据实际需求选择最适合的拓扑结构。
3.3 确定主要元件参数根据设计规格和拓扑结构，确定主要元件的参数，如开关管、变压器、电感、电容等。
3.4 确定控制策略根据实际需求，选择合适的控制策略，如PWM控制、电流模式控制等。
开关电源高频变压器AP法计算方法
开关电源高频变压器AP法计算方法开关电源的高频变压器在设计和计算时，常采用AP法（Amplitude and Phase Method），即幅相法。
该方法可以使计算过程更简洁，且准确度较高。
以下是使用AP法计算开关电源高频变压器的方法及步骤。
1.确定设计要求：- 输入电压：Vin- 输出电压：Vout- 输出功率：Pout- 输入频率：Fin- 输出频率：Fout-漏感相对占空比：D-反馈变压器线匝比：Np/Ns2.计算输出电流：输出电流Iout = Pout / Vout3.计算输入电流：输入电流Iin = Pout / Vin4.计算变压器线圈匝数：输入线圈匝数Np = Ns * Vin / Vout5.设计漏感：选择适当的漏感系数k，一般为0.3到1之间。
漏感Lp = k * (Np)^2 / Fin6.计算变压器参考电流：变压器参考电流Ir = Iout * Vin / Vout7.计算变压器参考电压：变压器参考电压Ur = Vout * (1 - D) * (Ns / Np)8.计算变压器的磁链：变压器的磁链Br = Ur / (Fout * A)其中，A为变压器的有效截面积，可根据铁心截面积和线圈层数来计算。
9.根据设计选取合适的磁芯材料：根据计算得到的磁链值Br，选择合适的磁芯材料，常见的磁芯材料有硅钢片、氧化锌和磁性体等。
10.计算变压器的磁芯截面积：由所选磁芯材料的B-H曲线，可以得到磁芯的饱和磁感应强度Bs，通过Ur和Fout的大小关系判断是否选择合适的磁芯尺寸。
11.计算变压器的线圈电流密度：线圈电流密度Jc=Ir/Ap其中，Ap为变压器的有效截面积。
12.计算变压器的线圈匝数：输出线圈匝数Ns = Ap * Jc / (2 * Iout)13.计算输入电压的有效值：输入电压的有效值Vin_rms = Vin / sqrt(2)14.计算输入电流的有效值：输入电流的有效值Iin_rms = Iin / sqrt(2)15.计算变压器的有效值电流密度：有效值电流密度J_rms = Iin_rms / Ap16.计算输入线圈匝数：输入线圈匝数Np = Ap * J_rms / (2 * Iin_rms)17.验证设计结果：使用计算得到的变压器参数进行实际设计和模拟验证，根据设计要求进行调整。
高频开关电源变压器设计
开关电源功率变压器的设计方法1开关电源功率变压器的特性功率变压器是开关电源中非常重要的部件，它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。
不过在这种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片，而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料，其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗，使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。
图1（a）为加在脉冲变压器输入端的矩形脉冲波，图1（b）为输出端得到的输出波形，可以看出脉冲变压器带来的波形失真主要有以下几个方面：图1脉冲变压器输入、输出波形（a）输入波形（b）输出波形（1）上升沿和下降沿变得倾斜，即存在上升时间和下降时间；（2）上升过程的末了时刻，有上冲，甚至出现振荡现象；（3）下降过程的末了时刻，有下冲，也可能出现振荡波形；（4）平顶部分是逐渐降落的。
这些失真反映了实际脉冲变压器和理想变压器的差别，考虑到各种因素对波形的影响，可以得到如图2所示的脉冲变压器等效电路。
图中：Rsi——信号源Ui的内阻Rp——一次绕组的电阻Rm——磁心损耗（对铁氧体磁心，可以忽略）T——理想变压器Rso——二次绕组的电阻RL——负载电阻C1、C2——一次和二次绕组的等效分布电容Lin、Lis——一次和二次绕组的漏感Lm1——一次绕组电感，也叫励磁电感n——理想变压器的匝数比，n=N1/N2图2脉冲变压器的等效电路将图2所示电路的二次回路折合到一次，做近似处理，合并某些参数，可得图3所示电路，漏感Li包括Lin和Lis，总分布电容C包括C1和C2；总电阻RS包括Rsi、RP和Rso；Lm1是励磁电感，和前述的Lm1相同；RL′是RL等效到一次侧的阻值，RL′=RL/n2,折合后的输出电压U′o=Uo/n。
经过这样处理后，等效电路中只有5个元件，但在脉冲作用的各段时间内，每个元件并不都是同时起主要作用，我们知道任何一个脉冲波形可以分解成基波与许多谐波的叠加。
30kHz高频开关电源变压器的设计
30kHz高频开关电源变压器的设计Designof30kHzHigh－frequencySMPSTransformer在传统的高频变压器设计中，由于磁心材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz 左右。
随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化，高频化和高功率比已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。
因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积，提高电源输出功率比的关键因素。
本文根据超微晶合金的优异电磁性能，通过示例介绍30kHz超微晶高频开关电源变压器的设计。
1变压器的性能指标电路形式：半桥式开关电源变换器原理见图1：工作频率f：30kHz变换器输入电压Ui:DC300V变换器输出电压U0:DC2100V变换器输出电流Io:0.08A整流电路：桥式整流占空比D：1％～90％输出效率η:≥80％耐压：DC12kV温升：＋50℃工作环境条件:－55℃～＋85℃2变压器磁心的选择与工作点确定从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带硅钢、铁氧体材料已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。
磁心的材料只有从坡莫合金、钴基非晶态合金和超微晶合金三种材料中来考虑，但坡莫合金、钴基非晶态价格高，约为超微晶合金的数倍，而饱和磁感应强度Bs却为超微晶合金2/3左右，且加工工艺复杂。
因此，综合三种材料的性能比较（表1），选择饱和磁感应强度Bs高，温度稳定性好，价格低廉，加工方便的超微晶合金有利于变压器技术指标的实现。
表1（1）钴基非晶态合金和超微晶合金的主要磁性能比较磁心工作点的选择往往从磁心的材料，变压器的工作状态，工作频率，输出功率，绝缘耐压等因素来考虑。
超微晶合金的饱和磁感应强度Bs较高约为1.2T，在双极性开关电源变压器的设计中，磁心的最大工作磁感应强度Bm一般可取到0.6～0.7T，经特别处理的磁心，Bm可达到0.9T。
在本设计中，由于工作频率、绝缘耐压、使用环境的原因，把最大工作磁感应强度Bm定在0.6T，而磁心结构则定为不切口的矩形磁心。
(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)3.3.3 仿真结果 (1)3.3.4 结果分析 (1)3.4本章小结 (2)4功率因素校正技术 (2)4.1谐波 (2)4.1.1 谐波的危害 (2)4.1.2 谐波补偿和功率因素校正 (2)4.2有源功率因数校正 (2)4.2.1 APFC技术分类 (2)4.2.2 临界导电模式APFC的控制原理 (2)4.2.3 功率因素校正电路的缺点及解决方法 (2)4.3本章小结 (2)5软开关功率变换技术 (2)5.1软开关技术的提出 (2)5.1.1 开关损耗的成因 (2)5.2软开关技术 (2)5.2.1 软开关技术的一般实现方法 (2)5.2.2 软开关的发展历程主要分类 (2)5.3本章小结 (3)6双管正激变换器的设计 (3)6.1工作原理 (3)6.2SG3525的功能介绍以及应用 (3)6.2.1 SG3525基本工作原理和应用特点 (3)6.2.2 SG3525在双管正激开关电源中的应用 (3)6.3启动电路的改进 (3)6.4SABER仿真 (3)6.4.1 设计步骤简介 (3)6.4.2 设计规范 (3)6.4.3 开环设计（功率电路设计） (3)6.4.4 调制器设计和闭环仿真 (4)6.5仿真结果 (4)6.6本章小结 (4)7BOOST变换器的设计 (4)7.1工作原理 (4)7.2SABER仿真 (5)7.2.1 设计规范 (5)7.2.2 参数设计 (5)7.2.3 仿真结果 (5)7.3本章小结 (5)8系统集成调试 (5)9结论与展望 (5)谢辞 (5)参考文献 (5)附录 (5)引言人类已经进入工业经济时代，并处于转入高新技术产业迅猛发展的时期。
高频开关电源——原理、设计与实例分析
任务一反激式功率因数校正电路的原理 任务二临界模式PFC控制芯片L6562的介绍 任务三反激式功率因数校正电路的分析与设计 拓展任务有源PFC方法的比较和测试 项目小结 思考与练习
附录A印制电 路板的布线
附录B开关电 源规格书 （IPS）
作者介绍
这是《高频开关电源——原理、设计与实例分析》的读书笔记模板，暂无该书作者的介绍。
项目二升压式有源 功率因数校正电路
的分析
项目一填谷式无源 功率因数校正电路
的分析
项目三反激式有源 功率因数校正电路
的分析
任务一功率因数校正的基本概念 任务二填谷式无源功率因数校正电路的介绍 任务三控制芯片MT7801的介绍 任务四填谷式无源功率因数校正电路的分析与设计 项目小结
任务一升压式功率因数校正原理 任务二有源功率因数校正控制方法 任务三电感的设计 任务四连续模式的功率因数校正控制芯片ICE2PCS01的介绍 任务五 Boost功率因数校正电路的分析与设计 项目小结
任务一降压式变换器的分析 任务二 UC3842控制Buck电路的分析与设计 拓展任务升-降压式变换器的分析 项目小结 思考与练习
项目二 PWM芯片控 制的反激式电源电
路的分析
项目一单片集成反 激式电源电路的分
析
项目三准谐振反激 式电源电路的分析
任务一反激式变换器的分析 任务二单片集成芯片KA5X03XX系列介绍 任务三反激式变压器的制作与测试 任务四单片集成芯片控制反激式电路的分析与测试 拓展任务一次绕组控制的反激式电源电路 项目小结 思考与练习
目录分析
模块一开关电源基础入门
任务一开关电源的概述 任务二直流变换器的分类 任务三直流开关电源的特点和应用 任务四直流开关电源的性能指标 任务五开关电源的主要技术及发展趋势
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一种高频开关电源的设计方法
0. 引言
近年来，随着电子技术的发展，邮电通信、交通设施、仪器仪表、工业设施、家用电器等越来越多地应用开关电源，随着科学技术的不断进步，对大功率电源的需求也就越来越大。
与此同时大量集成电路、超大规模集成电路等电子通信设备日益增多，要求电源的发展趋势是小型化、轻量化。
通常滤波电感、电容和变压器的体积和重量比较大，因此主要是靠减少它们的体积来实现小型化、轻量化。
我们可以通过减少变压器的绕组匝数和金减小铁心尺寸来提高工作频率，但在提高开关频率的同时，开关损耗会随之增加，电路效率会严重下降。
针对这些问题出现了软开关技术，它利用以谐振为主的辅助换流手段，解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题，使开关电源能高频高效地运行，从20 世纪70 年代以来国内外就开始不断研究高频软开关技术，目前已比较成熟，下面以
2KW 的电源为例进行设计。
1.设计内容和方法
1.1 主电路型式的选择
变换电路的型式主要根据负载要求和给定电源电压等技术条件进行选择。
在几种常用的变换电路中，因为半桥、全桥变换电路功率开关管承受的电压比推挽变换电路低一倍，由于市电电压较高，所以不选推挽变换电路。
半桥变换电路与全桥变换电路在输出同样功率时，半桥变换电路的功率开关管承受二倍的工作电流，不易选管，输出功率较全桥小，所以采用全桥变换电路。
传统的全桥变换电路开关元件在电压很高或电流很大的条件下，在门极的控制下开通或关断，开关过程中电压、电流均不为零，出现重叠，导致了开。