DC-DC开关电源模块及其控制系统(上海交通大学)
技术文件
完成时间：2008-12-10
项目名称：D C-D C开关电源模块及其控制系统
设计小组编号：23
设计小组名单：高敬国(组长)、蒋飙
上海交通大学电子信息与电气工程学院地址：东川路800号
摘要：本文分模块详细阐述了降压型DC-DC开关电源及其控制、反馈电路的设计，可实现20~30V输入5~10V输出，开/闭环控制误差范围均在±0.05V以内。该系统以TL494为核心，单片机通过输出PWM信号控制开关三极管的通断，从而达到控制输出电压的目的，而ADC则对输出信号进行转换并反馈给单片机分析处理，形成闭环系统。
关键词：开关电源，单片机，闭环控制，自动拟合，低通滤波器，模数转换
ABSTRACT
This Paper particularly presents the design of each module of voltage-decrease switch mode DC-DC convertor with its control and feedback circuits. It has an input voltage of 20~30V and an output of 5~10V, while the errors of the opened-loop and closed-loop control are both restricted within ±0.05V. This type of power supply uses TL494 as its core element. The MCS dominates the connection and disconnection of the switch audion through the output of PWM signal, in order to control the output voltage. Moreover, the ADC converts the output signal and feeds back to MCS, which can then analyse and deal with it.
KEYWORDS
Switch Mode Power Supply, MCS, Closed-Loop Control, Automatic Fit, LPF, ADC
上海交通大学电子信息与电气工程学院
地址：东川路800号
目录
1. 概述 (1)
1.1编写说明 (1)
1.2名词定义 (1)
1.3缩略语 (1)
2. 系统总述 (2)
2.1系统组成 (2)
2.1.1 DC-DC开关电源子系统 (2)
2.1.2电压控制子系统 (3)
2.1.3电压检测子系统 (3)
2.1.4单片机子系统 (3)
2.2系统的主要功能 (4)
3. DC-DC开关电源子系统的硬件设计 (5)
3.1开关电源子系统的主要功能和设计指标 (5)
3.2开关电源子系统的具体工作原理 (6)
3.3开关电源子系统的参数说明 (8)
3.4专项问题的探讨 (9)
3.4.1纹波的抑制 (9)
3.4.2效率的提高 (9)
3.4.3电感的绕制 (9)
4. 电压控制子系统的硬件设计 (10)
4.1主要功能和设计指标 (10)
4.2电压控制系统的一般原理和逻辑框图 (10)
4.3电压控制子系统的具体工作原理 (10)
5. 电压测量子系统的硬件设计 (17)
5.1主要功能和设计指标 (17)
5.2方案的一般原理和逻辑框图 (17)
5.3设计设计方案中主要部分和参数的说明 (17)
第1页
6. 单片机子系统及软件设计 (21)
6.1软件功能 (21)
6.2软件总体框架 (21)
6.3实验相关元件 (21)
6.4程序设计 (23)
6.4.1重要的全局变量 (23)
6.4.2程序流程图 (24)
6.4.3程序内各重要部分 (25)
6.4.4程序内各重要部分方案 (26)
7. 致谢 (27)
8. 参考文献 (28)
9. 附录A 开发环境 (29)
9.1硬件开发 (29)
9.2软件开发 (29)
10. 附录B 软件程序清单 (30)
11. 附录C 系统操作说明书 (38)
12. 附录D 测试和分析 (40)
12.1测试项目和方法 (40)
12.1.1降压DC-DC开关电源子系统的测试 (40)
12.1.2电压控制子系统（开环）的测试 (40)
12.1.3电压测量子系统（闭环）的测试 (41)
12.2测试的资源 (42)
12.3测试结果及分析 (42)
12.3.1降压型DC-DC电路模块 (42)
12.3.2开环控制功能 (42)
12.3.3闭环控制功能 (43)
13. 附录E 课程学习心得和意见建议 (44)
第2页
1.概述
1.1编写说明
本篇报告为上海交通大学06级电子信息与电气工程学院电子系学生大三第一学期科技创新课程的设计报告，其中详细阐述了有关DC-DC开关电源的硬件与软件设计、开发环境、功能指标以及测试分析方法，旨在全面记录本实验小组的设计思路和操作过程，总结经验与心得体会，供指导老师在检查评分时参考，亦可作为与同学交流沟通的书面材料。本文适合电子相关专业人士以及有一定理论基础的业余电子设计爱好者阅读。
1.2名词定义
●开关式稳压电源：采用开关三极管控制的直流稳压电源，可通过调节占空比控制电压输出。
●单片机小系统：单片机即单片微型计算机，是把中央处理器、存储器、定时/计数器、输入输出
适配器集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电子计算机中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外置硬盘硬体）和节约成本。它与其外围扩展电路的总和称为单片机小系统。
●开环控制：被控制量（输出量）对控制量（输入量）没有影响，即被控制量只能受控于控制
量，而对控制量无反作用。[1]
●闭环控制：基于负反馈（输入量与反馈量相减）基础上的“检测误差，用以纠正误差”这一原
理组成的系统，也称反馈控制。[1]
●标定占空比：自动拟合模式下，以电压为基准点，系统对应该电压值输出PWM波的占空比。
●电气隔离：两部分支路无电气上的直接联系，使相互间的干扰降到最小。
●模数转换：将模拟信号转化为数字信号。
●占空比：方波信号一个周期内高电平所占的比例。
●过流保护：设定系统电流上限，防止功耗过大，导致元件损坏。
●开关频率：开关电源中，开关管导通的频率。
●电压调整率：输入电压变化时，输出电压变化幅度与输入电压变化幅度的比值。
●纹波：叠加在直流信号上的幅度远远小于直流分量的交流信号。
1.3缩略语
DC(direct current)：直流LPF(low pass filter) 低通滤波器
PWM(Pulse-Width Modulation)：脉宽调制 ADC(analog digital)：模拟-数字转换
LPF(low-pass filter)：低通滤波器
第1页
第2页
2. 系统总述
2.1 系统组成
DC
图2.1 系统组成示意图[4]
如图2.1所示，本次实验设计的开关电源由4个部分组成，分别是实现DC-DC 开关电源部分、电压控制部分、电压检测部分和控制系统工作的单片机部分。四部分之间的关系如图所示，单片机输出占空比可调的PWM 波来控制电压控制模块；电压控制模块对获得的PWM 波进行滤波和稳伏之后，通过光电耦合器件4n25来控制开关电源的输出电压；电压检测模块用AD 转换器采集开关电源模块的输出电压，转换成数字量的数据输出给单片机；单片机读取数模转换的数据，将其转换成采样电压，比较之后用调整PWM 波占空比的方式实现闭环控制。
2.1.1 DC-DC 开关电源子系统
DC-DC 开关电源子系统的主要功能是将一输入不稳定的直流电压（20~30V ）变换为输出稳定的直流电压（5~10V ，可调）。该DC-DC 开关电源子系统采用TL494作为核心元件，三极管Tip42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任一给定的稳幅电压。如图2.2所示：
图2.2 DC-DC 开关电源组成示意图
[4]
第3页
2.1.2 电压控制子系统
电压控制子系统主要实现的功能为将单片机输出的可调占空比PWM 波转化为提供给DC-DC 子系统的可变电压，从而实现电压的控制。该模块通过对单片机输出的PWM 波进行整形、取直流分量得方式将占空比的变化转化为电压的变化；最后为了对控制系统和供电系统进行电器隔离，让系统的输出通过光耦芯片来完成和DC-DC 部分的连接。
电压控制子系统由4个主要的模块构成，分别是波形整形电路、低通滤波器、信号隔离变换和TL431稳压电路（其中
TL431电路主要是给4011芯片提供稳定的4V 电压）。如图2.3所示：
图2.3 电压控制子系统示意图
[4]
2.1.3 电压检测子系统
电压测量子系统分成三个模块，分别是稳压电路、信号隔离和变化模块、A/D 转换模块。这三个电路分别以光电耦合器4N25芯片，A/D 转换芯片ADC0804以及TL431芯片为核心辅以一定的外围电路构成。其中TL431稳压电路的主要作用是为光电耦合器4N25芯片和
A/D 转换芯片ADC0804提供4V 基准电压。如图2.4所示：
图2.4 电压测量子系统示意图
[4]
2.1.4 单片机子系统
本次用于DC-DC 开关电源的控制用单片机实现的功能主要是3个方面，分别是用户操作界面、开环电压控制、闭环采样及电压调整控制。
用户界面功能主要是提供人机交互的控制功能，数码管显示系统的工作状态，按键控制电源的工作状态、设置电压。开环电压控制中单片机的主要任务是计算设置电压对应的占空比，输出相应占空比的PWM波。闭环采样及电压调整控制中单片机完成了两个任务，即控制AD0809采样并转换成相应的采样电压和根据采样电压调整占空比实现闭环控制。如图2.5所示：
图2.5 单片机子系统示意图[4]
2.2系统的主要功能
本次实验的系统实现了降压型可控开关式DC-DC稳压电源，系统由分成开环控制的基本功能和闭环控制的拓展功能两部分，其主要功能和参数简述如下：
（1）开关式DC-DC稳压电源：实现直流-直流变换的稳压电源，在输入电压的范围为20V~30V的范围内，输出5V~10V的稳定直流电压，输出电压分辨率为0.1V，误差小于等于0.05V，电压调整率小于0.1%。
（2）键盘与显示：通过单片机小系统上的按键来控制系统的输出电压和工作方式（开环/闭环）；通过单片机小系统上的数码管来显示输出电压和工作方式的信息。
（3）开环控制：通过单片机输出的占空比可调的PWM波来控制输出电压，利用拟合的到的数据计算输出电压相应的占空比，通过电压控制部分调整波形，输出到光电耦合来实现开环控制。开环控制的精度为电压输出误差小于0.05V。
（4）闭环控制：利用电压测量模块来测量输出电压，将其转换成数据量输出到单片机，单片机读取数模转换的数据，将其转换成采样电压，比较之后用调整PWM波占空比的方式实现闭环控制。闭环控制的精度为电压输出误差小于0.05伏，调整时间小于1秒。
第4页
3.DC-DC开关电源子系统的硬件设计
3.1开关电源子系统的主要功能和设计指标
该部分系统的主要功能是：
A)当20～30伏不稳定的输入直流电压，输出为5～10伏的稳定的直流电压
B)当输入电压发生变化时，输出电压稳定
设计指标：
表3.1 降压型DC-DC开关电源子系统设计指标[4]
开关电源子系统的一般原理和逻辑框图
该子系统的工作原理是，通过TL494由比较基准参考电压和输出反馈电压，产生的PWM波来控制开关三极管TIP42的通断，当PWM信号为高电平时，三极管导通，电源电压V in对储能电感L 充电，此时由于二极管两端为反向电压，因此处于截止状态，从而导致负载电阻R L两端电压上升。当PWM信号为低电平时，三极管断开，此时二极管两端变为正向电压，处于导通状态，从而电感通过二极管放电。使得电感中的电能不断减小，R L两端电压逐渐下降。当三极管的导通频率足够高时，就能够使负载电阻R L两端输出电压的纹波幅度满足设计要求，从而保持输出电压的稳定。PWM控制信号的占空比能够控制DC-DC开关电源子系统的输出电压值。通过分压网络与DC-DC开关电源子系统的输出电压值呈线性关系反馈电压信号不断逼近差分放大器的基准参考电压，达到了子系统输出电压稳定的目的。简明电路图如图3.1所示：
第5页
第
6页
图3.1 DC-DC 开关电源子系统简明示意图
[4]
3.2 开关电源子系统的具体工作原理
3.2.1 输出电压与基准电压差分放大电路的工作原理
1脚外接电路主要由一个分压电路构成，主要目的是使TL494的1脚电压与输出电压成正比。2脚同样外接一个分压电路，2脚电压由R5和R8对基准电压分压得到。如图3.2所示，R4和R 构成
一个负反馈电路，反馈系数F=－
。R3和C2的作用是抑制高频增益，防止自激。
图3.2 差分放大电路图[4]
3.2.2 TL494的工作原理
TL494的内部结构与工作原理如图 3.3所示。V ref 经分压后从1IN-端输入误差放大器1（Error Amplifier 1），输出电压的采样值从1IN+端输入。误差放大器1将两者进行比较，当采样电压大于
4R R
第7页
基准电压时，其输出端对V A 进行充电，使V A 的电压不断升高；当采样电压小于基准电压时，V A 通过恒流源放电，从而V A 的电压不断下降。而V A 的变化会引起PWM 比较器（
PWM Comparator ）判决门限的改变，使得PWM 比较器输出占空比动态改变的PWM 波。
图
图3.3 TL494的内部结构图[4]
3.2.3 开关三极管TIP42在电路中的作用
开关三极管（Tip42C ）的工作原理：当PWM 控制信号处在低电平时，加在开关三级管基极与
发射极两端的压降大，三级管导通。当PWM 控制信号处在高电平时，加在开关三级管基极与发射极两端的压降小，则三级管截止。如图3.4所示：
图3.4 TIP42的电路图[5]
3.2.4外围电路设计
如图3.5所示：
第8页
图3.5降压型DC-DC 开关电源子系统电路图[4]
3.3 开关电源子系统的参数说明
表3.2 DC-DC 电路主要元件参数
3.4专项问题的探讨
3.4.1纹波的抑制
根据科创课程上的学习，我们知道有以下几种方案可以减小纹波[4]：
1)提高开关频率，减小 R7 * C3，此方法在一定程度上可以使三极管开关切换更加频繁，从
而显著降低纹波峰峰值。但若三极管开关过于频繁，因为频率和效率是一对矛盾，就会使得效率显著下降，TL494放出大量热量。
2)增大R1 - 降低开关管饱和导通深度；降低开关状态切换速率
3)增大储能电感值。该方法效果不明显，因为电感的取值范围较小，且增大电感值易产生磁
饱和现象。
C。此方法效果不明显，且电容占用大量空间，是非常不经济的做法。
4)增大滤波电容
5
3.4.2效率的提高
由上述分析可知，效率与频率是一对相互制约的矛盾量，因此抑制纹波的元件参数在对效率的调节也起着至关重要的作用。将 3.1.4.1节所述措施(1)、(2)、(3)的相关参数向相反的方向调节就可提高效率。
3.4.3电感的绕制
经过理论分析可得，电感L的值越大，输出电压的纹波越小。然而电感L的值并不是越大越好的，这是因为因磁性材料的问题，B总是有限的，即电感感量是有极限的，当B达到最大时，即出现磁饱和现象，而当匝数N越大时，恰好发生磁饱和的I临界越小。因此在电路中，电感中通有一定的电流，电感极有可能达到磁饱和而使得电感的感量急剧减小从而使纹波变大，可见在绕制电感的时候并不是电感越大越好的。
在实验中，我们第一次绕制的电感偏大，当电感接入系统中时输出电压的纹波由于电感达到磁饱和而变大，为此，我们减小了电感的匝数，重新绕制了一个电感量相对较小的电感，但在电路中受电流的影响该电感仍达到了磁饱和，为了减小纹波，我们在电感的两磁芯间垫入了一张纸片，从而防止了磁饱和现象的发生，有效地减小了纹波。
第9页
第10页
4. 电压控制子系统的硬件设计
4.1 主要功能和设计指标
主要功能：该系统通过对单片机输出的PWM 波进行整形滤波，将占空比的变化转化为电压的变化，并通过电气隔离元件与开关电源子系统连接，将单片机输出的PWM 波转化可变电压。它作为单片机控制输出电压的桥梁，代替了手动调节可变电阻的过程，实现了开环控制。 设计指标：数码管显示输入电压，DC-DC 输出稳定的直流电压，误差不得超过0.05V 。
4.2 电压控制系统的一般原理和逻辑框图
通过单片机编程，改变单片机系统板上的按键来输入设定要求的DC-DC 开关电源输出电压，通过单片机进行计算，输出具有其所对应的占空比的PWM 控制信号，但是这个PWM 波的高电平电压不稳定，所以需要接一个整形电路来使电平稳定。之后信号经过有源低通滤波器，取出其直流分量，由于占空比不同的PWM 波所含的直流分量是不同的，此直流信号经由非线性光耦4N25，相当于控制一个可变电阻，耦合入DC-DC 开关电源子系统的电压反馈比例控制网络，可以改变电压
反馈比例，达到DC-DC 子系统输出不同电压值的目的。
系统过程流图如图4.1所示：
图4.1 单片机小系统原理框图[4]
4.3 电压控制子系统的具体工作原理
整个原理流程可以分成四个部分：(1)单片机产生PWM 波（2）整形电路（3）有源LPF （4）信号变换与隔离（5）TL431稳压电路（其中TL431电路主要是给4011芯片提供稳定的4V 电压）。从信号的角度说，该子系统使单片机输出的PWM 波通过4011芯片为核心器件的整形电路，转化成稳定的PWM 波，该波形通过有源低通滤波器，转化为同PWM 波占空比成反比的直流电压，该电压通过4n25光耦芯片向DC-DC 子系统中的差放输入可控的电压，从而实现电压的控制。
4.3.1 单片机产生PWM 波
单片机产生PWM 波，参见单片机子系统部分。
4.3.2 整形电路
第11页
整形电路的主要目的是将单片机输出的不稳定PWM 波转化为稳定的PWM 波输出。主要利用
反向器（4011）来实现这一功能。而反向器4011需要一个稳定的工作电压，所以有了以下的电路设计，如图4.2 ：
图4.2 整流电路图[4]
4.3.3基于TL431的基准电压电路
通过研究TL431的DATASHEET,我们发现TL431的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从
Vref （2.5V ）到36V 范围内的任何值。见图4.3：
图4.3 TL431的工作特性图
[5]
由此，我们可以得到基准电压的电路图（如图4.4所示）：
图4.4 基准电压电路图[5]
I k不能过小！所以接输入的电阻不能太大，最后取到100欧姆。而I ref值很小，可以忽略。
所以，在图4.4所示的电路连接方法下，输出电压的表达式为：V KA=V Ref (1+R1/R2)；
因为V Ref=2.5V（TL431内部决定），要求输出电压V O=4V左右，所以取R1：R2=3：5.
阻值取值：R1取3K，R2取5.1K。最终V
O
=4.01V。
TL431的管脚图如下，图4.5：
图4.5 TL431管脚图[5]
4.3.4有源LPF
电压控制子系统的关键是有源低通滤波器，它的作用是把PWM波中的直流分量给滤出来。
有源低通滤波器采用运放及其外部电路组成，电路图如图4.6所示。
第12页
第13页
图4.6 低通滤波电路图[4]
采用的是SALLEN-KEY 结构滤波器，其工作过程如下[4]
：
1.对于低频的输入信号，C1，C1可以看作开路，此时信号直接输入集成运算放大器的正向输入端，而直接从输出端输出。
2.对于高频的输入信号（信号频率远大于滤波器截止频率），C1，C2可以看作短路此时高频信号直接从C1流入接地线，而不在输出端出现。
3.对于频率接近截止频率的信号，C2引入的正反馈可以决定信号的增益。
有源滤波器相对于RC 无源滤波的优势有两个，一为输出阻抗小，可以带比较大的负载，其二为可以有增益。
关于LPF 的电路具体分析：
如图4.6所示电路，我们取R1=R2=R ，C1=C2=C ，用S 域分析法，对该电路进行计算分析。 首先由M 点的节点电流可以得到方程：
()()()
1i B B o B o U s U U U s U U s R R sC ---=+
在由P 点的节点电流可以得到方程：
()()
()1B o o o U U s U s sCU s R
sC
-==
由方程（1），（2）消去B U ，令s=jw ，即可解得：
令分母的模为2，就可求得截止频率和电路的本振频率RC
f π21
0=
之间的关系。 所以，于是解得：
0.6440.644p f
f f f ∴
≈≈，即，其中，f p 为截止频率。 00.644
0.644100.012p f f RC RC
π==
=??→≈
222
1
12RCj R C ωω+-
第14页
于是，我们确定了电阻电容的取值，F C k R μ110=Ω=， 最后通过示波器测出的截止频率为9.7Hz ，比较符合要求。
接下来要探讨的是直流分量的问题。要最终能够得到直流分量，因此，我们必须把输入的PWM 信号进行傅立叶级数展开分析，具体如下：
设PWM 信号的方程为)(t f ，
由傅立叶级数展开公式：??∑--∞======
=++=T/22
/2
/2
/1021sin )(2210cos )(2
22)sin cos (2)(T n T T n n n n n tdt n t f T b n tdt n t f T a T
f t n b t n a a t f
，，，，，，，，其中ωωππωωω
于是，可以基本算出Vctl ≈ Vh × r （r 为占空比，Vh 为PWM 波的峰值）。
其中LM741管脚图如下（图4.7）：
图4.7 LM741内部结构及管脚定义图
[5]
在本模块中，工作在双电源模式。 V CC 为正电源，接＋5V 。 V EE 为负电源，接－5V 。
第15页
4.3.5
信号变换与隔离
主要是由一4N25芯片完成。芯片内部结构见图4.8，
图4.8 4N25内部结构及管脚图[5]
管脚定义：
１：[ANDOE] 阳极 ２：[CATHODE] 阴极 ３：[N.C.] 悬空端 ４：[EMITTER] 发射极 ５：[COLLECTOR] 集电极
６：[BASE] 基极
光电耦控制
图4.8 4N25控制电路图[4]
电压信号通过发光二极管转成光信号，另一端的接收二极管再把光信号转成电阻值与R12并联，从而最终完成整个电压控制系统。
4.3.6 CD4011内部结构和参数
开关电源的分类及运用
开关电源的分类及运用 1．开关电源的分类 开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 1.1DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton （通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1）Buck电路降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。 （2）Boost电路升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。 （3）Buck-Boost电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4）Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反，电容传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制
造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。 1.2AC/DC变换 AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
北京动力源DUM-48-50B开关电源系统说明书解读
第一章目录第一章：概述 第二章：安装 1.安装环境检查及通风和防尘要求 2.交流容量及连线要求 3.直流容量及连线要求 4.电池连线要求 5.接地 6.其它电缆连线 7.调试 第三章：电源系统 第四章：控制系统 第五章：交直流配电 第六章：操作 第七章：机械性能
第二章概述 一．简介 随着通讯技术的发展，新型通讯设备的迭出，对通讯电源提出了更高的要求。 DUM-48/50B智能开关通信电源是采用新型元器件设计、生产的新一代高频开关电源。具有容量大、可靠性高、智能化程度高、电网适应范围宽、维护方便等特点。适用于邮电通信、移动通信基站、水利电力、公安、铁路、计算中心等需要大功率直流电源的场所。 二．系统特点 1.DUM-48/50B智能开关通信电源交流输入电压适应范围宽： 三相供电266V～494V 2．DUM-48/50B智能开关电源整流器交流输入为三相无零线供电方式，彻底解决零线电流问题。 3．整流器具有缺相检测、保护电路。可以保证在有一相相电压失效的情况下（例如：一相断路），整流器仍能在一定范围内正常工作。整流器的输出电流不超过25A， 整流器不受输入端缺相的影响，继续工作。倘若，因为整流器输出端负载的变化， 一旦输出电流超过了25A，此时整流器输出电流会自动限流于25A处。 4．DUM-48/50B智能开关通信电源整流器采用无源功率因数校正技术，功率因数≥0.92。 5．整流器逆变整流部分采用先进可靠的全桥PWM相移谐振ZVZCS拓扑结构, 与其他拓扑结构相比，它有效地提高了整流器的效率（达到91%以上）。 6．DUM-48/50B智能开关通信电源采用民主均流技术，提高了系统可靠性，减少了设备日常维护工作。 7．DUM-48/50B智能开关通信电源采用微机控制、汉字显示、键盘操作，极大地方便了用户掌握使用。实现了系统的自动测试、自动诊断、自动控制，又 可实现系统的遥信、遥测和遥控。 8．系统控制器对设置的参数具有掉电保护功能。 9．整流器采用智能风冷技术，当整流器温升到启动值时，风扇自动开启，大大提高了风扇使用寿命。 10．电池维护功能齐全，具有自动和手动维护功能，系统可对电池自动维护，有关电池的均充电压、浮充电压、充电限流值等参数可根据电池性能通过控制器或遥控系统 连续设置。在启动、均充过程中系统电压逐步增长，对电池和电网均无冲击。 11．系统具有完备的防雷措施。能防止各种能量级的直击雷和感应雷的侵入。保
智能高频开关电源模块
智能高频开关电源模块 22005F/11010F 用 户 手 册
目录 第一章概述 (2) 第二章充电模块介绍 (3) 2.1 结构及接口 (3) 2.1.1模块外观 (3) 2.1.2前面板 (3) 2.1.3后面板 (5) 2.2充电模块工作原理 (6) 2.3充电模块主要功能 (6) 2.3.1保护功能 (6) 2.3.2 其它功能 (7) 2.4充电模块性能参数 (8) 2.4.1环境要求 (8) 2.4.2输入特性 (9) 2.4.3输出特性 (9) 2.4.4其他特性 (9) 2.5充电模块安装尺寸 (10) 2.6包装维护 (11) 2.6.1运输包装 (11) 2.6.2维护 (11) 2.7使用注意事项及处理 (11) 2.7.1模块均流 (11) 2.7.2输出电压设定 (12) 2.7.3分组号设定 (12) 2.7.4地址设定 (12) 2.7.5模块告警现象及处理 (12) 注意事项 (13)
第一章概述 公司专业生产高频开关模块和其它专业电源模块以及电力操作电源监控系统，向各合作厂家及终端用户提供其中的电源组件。电力操作电源系统是应用电力机房内的电源设备，电力操作电源又称电力工程交、直流电源，简称交、直流屏（柜）。主要用于各级变电所（站）及火力、水力发电厂，作为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷的电源，是电力系统控制、保护的基础。在轨道交通领域主要应用于为供电系统的断路器分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和事故照明提供不间断直流电源。 智能高频开关直流电源系统由交流输入配电部分、充电模块整流部份、降压部份、直流输出馈电部份、监控部份以及绝缘监测部份组成。 电力操作电源充电模块作为电力系统必不可少的重要组成部份，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向电力设备提供能源；除此之外，现代电力操作电源还必须具备智能集散监控，无人值守和电池自动管理等功能，从而满足电力系统现代化管理的需求。 电力操作电源充电模块不仅能很好的满足市场的需求，还能从客户实际应用角度出发，为客户提供真正经济、可靠、便利的系统解决方案。其主要特点集中体现在： ●高功率密度化，有利于节约系统空间，提高系统容量。 ●高效率，利用智能风冷方式，能很好地处理模块器件温升，提高可靠性。 ●具有输出电压和电流平滑调节的功能。 ●模块内部集成防倒灌二极管，可实现热插拔，方便系统调整及维护。 ●软件均流，无需硬件设置，能支持多达60个模块可靠自主均流运行。 ●充电模块智能控制，提供数据通讯接口。 ●分散多级监控系统，实现监控系统的简单可靠。
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
高频开关电源的设计与实现资料
电力电子技术课程设计报告 题目高频开关稳压电源 专业电气工程及其自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师 2016年春季学期 起止时间：2016年6月25日至2016年6月27日
设计任务书11 高频开关稳压电源设计√ 一、设计任务 根据电源参数要求设计一个高频直流开关稳压电源。 二、设计条件与指标 1.电源：电压额定值220±10%，频率：50Hz； 2. 输出:稳压电源功率Po=1000W,电压Uo=50V； 开关频率:100KHz 3.电源输出保持时间td=10ms(电压从280V下降到250V)； 三、设计要求 1.分析题目要求，提出2~3种电路结构，比较并确定主电路 结构和控制方案； 2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的 保护电路； 3.参数计算，选择主电路及保护电路元件参数； 4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化； 5.撰写课程设计报告。 四、参考文献 1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社； 2.林渭勋等，《电力电子设备设计和应用手册》； 3.张占松、蔡宣三，《开关电源的原理与设计》，电子工业 出版社。
目录 一、总体设计 (1) 1．主电路的选型（方案设计） (1) 2.控制电路设计 (4) 3.总体实现框架 (4) 二、主要参数及电路设计 (5) 1.主电路参数设计 (5) 2.控制电路参数设计 (7) 3.保护电路的设计以及参数整定 (8) 4.过压和欠压保护 (8) 三、仿真验证（设计测试方案、存在的问题及解决方法） (9) 1、主电路测试 (9) 2、驱动电路测试 (10) 3、保护电路测试 (10) 四、小结 (11) 参考文献 (11)
DUM227 4850系列智能开关电源系统
关于本说明书： 本说明书适用于DUM227—48／50 Ⅰ型智能开关电源系统、DUM227—48／50Ⅱ型智能开关电源系统、DUM227—48／50Ⅲ型智能开关电源系统。 本书主要详细地介绍了DUM227—48／50 Ⅰ型智能开关电源系统、DUM227—48／50Ⅱ型智能开关电源系统和DUM227—48／50Ⅲ型智能开关电源系统(以下简称DUM227—48／50系列智能开关电源系统)的系统特点、组成原理、安装、调试、操作及维护等。 安装前，敬请认真阅读此说明书。 请妥善保管，以备查阅，尚遇疑难请与北京动力源科技股份有限公司或办事处联系。 安全符号、术语： 警告：提示可能造成人身伤害的危险。 警告：提示可能造成设备故障或损坏的危险。 高压：提示设备上有300V 以上的电压，请注意人身安全。 保修事项： 请在开通时填写保修卡，并将保修卡副卡(B 联)寄北京动力源科技股份有限公司，以便实施免费保修。 北京动力源科技股份有限公司承诺：承担合同或协议规定的保修期内在正常操作使用条件下设备故障的免费保修。 在保修期内，对故障设备进行维修或更换由北京动力源科技股份有限公司决定。 因不可抗拒的自然力、操作不当、未经许可拆卸等原因造成的故障损坏，不在保修之列。 因技术更新引起的产品功能、性能的变更，不包含在本手册内。 有关特殊订货系统，请参照此说明书。 公司地址：北京市海淀区学院南路68号汇智楼 生产基地；北京市丰台区科技园星火路8号 邮 编；10007l 电 话：(010)63783070～63783075 售后服务：(010)63783099 传真电话：(010)63783100
高频开关电源模块说明书
AC-DC4810/05系列高频开关电源模块 技术手册
目录 第一章概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 第二章产品性能命名方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第三章主要特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第四章操作规程及一般维护。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第五章注意事项。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第六章主要技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4
AC-DC4810/05高频开关电源使用说明 一、概述 小型通讯设备广泛采用通讯标准48V/24V 电压等级，一般电流较小，但供电设备 亦要求管理功能完备，方便使用，具有后备供电功能。 AC-DC4810/05系列一体化电源模块及电源柜即是针对此产品设计而成，其中一体化电源内部设有如下部分，交流/直流整流器电源，充电管理电路，放电保护电路，3-5个分路负载管理单元，电池接口，总输出接口，分路负载接口，系统原理图如下： -OUT 5A -OUT1 3A -OUT2 2A -OUT3 1A -OUT4 1A 系统工作原理如下：当有市电工作时，整流器电源利用市电交流220V ，变换成直 流电源输出，一方面向负载提供供电电流，另一方面由充电管理单元向电池提供充电，电池容量可选12AH ，24AH ，38AH ，50AH ，其中充电管理单元设有降压限流充电管理电路，恒压浮充管理电路，保证电池能够快速可靠地完成充电功能。 当市电停电后，系统会由电池通过放电保护单元不间断的向负载连续提供供电，供电时间由选取电池容量及设备此时工作电流决定。 负载用电池容量 12AH 24AH 38AH 设备用电：3A 3小时 6小时 10小时 设备用电：5A 2.4小时 3.6小时 6小时 在电池放电时间较长时，电池继续放电可能导致过放电，故电源内设有电池过放 电保护电路，当发生过放电时，切断电池与输出之间的连线通路，不再向外输出，等待市电来电。 电源直流输出一般采用通讯负电源标示方法，即GND ，-OUT 。并且为方便用户使用，设有一个主输出，4个分路输出。各输出分路并设有负载分配管理单元，当负载大于额定电流2倍以上时，负载分配管理单元会停止向此负载输出其他分路功能正常工作，当负载恢复到正常额定值内时，该分路会继续提供输出。 市电 整流器电源 供电 充电管理单元 电池 放电保护单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元
开关电源EMI模块详解
1)零线（N）、火线（L）、地线（G）:通常家里的三角插头的零火地的辨别是左零右火上地。在 电源板上，我们所说的220V市电，其实就是有效值为220V，最大值为220*1.414V的交流正弦电压。这个电压都在火线上，零线一般不带电，零线只是提供一个电流回路而已，两侧的电压差除以等效电阻就是电流。它在供电端（发电厂、变电站等）接地，或在入户前重复接地，是工作接地线，是输电线路的一部分（由于是一个电流回路，加上流经处的等效电阻，所以零线也是会带电的）。而地线是在用户端接地，和用电器的金属外壳或人体可接触部位连接，使机壳与大地等电位（一般是零电位），零线不与输电线路构成回路，所以理论上没有电流。（市电一般都是零线不带电，火线带全部电，但是有些AC Source由于设置的缘故往往火线和零线都带上一半的电。） 2)保险丝Fuse：保险丝一般加在L端，因为正常情况下L端带电，而N端是不带电的。但是有 时候为了安全方面的考虑，在L端与N端都配有保险丝（为了防止人工插拔造成的反插）。在输入端加保险丝是为了防止开机瞬间可能产生的尖峰大电流对电路造成的伤害。它的工作原理是：大电流流过，造成发热，当温度达到保险丝的熔点以上时自动熔断以达到保护电路的作用。我们选择保险丝一般都是选择慢熔性(用T表示)的，也就是说熔断所需要的能量较普通的保险丝更大，所以它有较大的抵抗瞬间脉冲的能力。保险丝的熔断电流是额定电流的2倍。当通过保险丝的电流超过额定电流1.45倍时，它的熔断时间要在5分钟之内，当通过保险丝的电流超过额定电流2倍时，它的熔断时间要在1分钟之内。通过Q=PT=I2RT就可以选择熔点值。选择Fuse，我们必须测出开机浪涌电流和稳态工作电流的波形图。Fuse的额定电压要大于最大稳态工作电压；额定电流要大于最大稳态工作电流/温度折减率。举个计算I2T的例子：假设开机有3个正弦波的浪涌波，其浪涌电流最大值和持续时间对应为：20A,10us； 10A，10us；5A,10us。那么I2T=? *202*0.00001+ ?*102*0.00001+ ?*52*0.00001=0.002625。 考虑到安全折减率，所以选用的 Fuse的I2T可以适当小于这个值。由于Fuse要承受每次开机关机的浪涌电流冲击，所以我们要设定它可耐冲击的次数。 一般保险丝还会规定一个额定电压，即当保险丝保护后（断开），两端加额定电压时，仍然处于断开状态，不会造成安全隐患。 3)负温敏电阻NTCR：它的工作原理是阻值随着温度的升高而减小，主要功能也是用来保护电路， 开机瞬间一般电流比较大，此时温度低，负温敏电阻阻值大，阻止了大电流对电路的伤害。 选择这个电阻时，一般要考虑零功率电阻值和最大稳态电流。零功率电阻值即25°C时的电阻值，选择它时要考虑到电路开机瞬间的尖峰大小，同时我们也要保证最大稳态电流大于电路的最大电流。 4)Y电容：就是电路上连接L端和G端，N端和G端的两个电容，它是安规电容（所谓安规电容， 就是当电容器失效后不会导致电击，不会危及人身安全。举个例子：若X电容失效导致短路，那么电网的N端和L端直接短路，至少造成设备无法工作，而且使电网被短路；若Y电容失效导致短路，那么L端和地短路，使得某些外壳接地的电器的外壳直接带上高电压，从而对人身安全带来威胁。所以安规电容除了滤除EMI外还要保证在发生失效的时候不至于产生以上危险），由于在电路上看起来很像Y型而得名。它的作用主要是用来滤除高频成分以及共模噪声（大小相等，方向相反的信号，共模噪声又称对地噪声，指的是两根线分别对地的噪声。 实际应用中，温度的变化、各种环境噪声的影响都可以视作共模噪声）。根据电路的峰值脉冲电压的不同可以选择不同的Y电容，在Adapter电路中我们一般选择Y1电容，它的额定电压为250V，耐高压超过8KV（此外还有Y2和Y3电容）。各个地区对Y电容的漏电流都有不同规定，以漏电流不小于0.35mA，工作电压为220市电为例，那么容值一般选择小于3500PF（电容越大，漏电流相应也会越大）。备注：i=CdV/dt，则C=idt/dVt=0.35*0.001*（1/50/4）/（220*1.414-0）=3500PF。单纯用探头测Y电容两端，可能有一个电容两端是没有电压的，但是实际上，两个Y电容可能是平分电压的。 5)X电容：X电容连接在L端和N端之间，也是一个安规电容。它们的作用主要是用来滤除差模
高频开关电源的设计55400
目录 1绪论 (1) 1.1高频开关电源概述 (1) 1.2意义及其发展趋势 (2) 2高频开关电源的工作原理 (3) 2.1 高频开关电源的基本原理 (3) 2.2 高频开关变换器 (5) 2.2.1 单端反激型开关电源变换器 (5) 2.2.2 多端式变换器 (6) 2.3 控制电路 (8) 3高频开关电源主电路的设计 (9) 3.1 PWM开关变换器的设计 (9) 3.2 变换器工作原理 (10) 3.3 变换器中的开关元件及其驱动电路 (11) 3.3.1 开关器件 (11) 3.3.2 MOSFET的驱动 (11) 3.4高频变压器的设计 (13) 3.4.1 概述 (13) 3.4.2 变压器的设计步骤 (13) 3.4.3 变压器电磁干扰的抑制 (15) 3.5 整流滤波电路 (15) 3.5.1 整流电路 (15) 3.5.2 滤波电路 (16) 4 总结 (19) 参考文献 (20)
1 绪论 1.1高频开关电源概述 八十年代,国高频开关电源只在个人计算机、电视机等若干设备上得到应用。由于开关电源在重量、体积、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源和相控电源有显著减少,而且对整机多相指标有良好影响,因此它的应用得到了推广。近年来许多领域,例如电力系统、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应用开关电源,取得了显著效益。究其原因,是新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件(简称五新)不断地出现并应用到开关电源的缘故。五新使开关电源更上一层搂,达到了频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高(简称五高)。有了五高,开关电源就有更强的竞争实力,应用也更为扩大,反过来又遇到更多问题和更实际的要求。这些问题和要求可归纳为以下五个方面: (l)能否全面贯彻电磁兼容各项标准? (2)能否大规模稳定生产或快捷单件特殊生产? (3)能否组建大容量电源? (4)电气额定值能否更高(如功率因数)或更低(如输出电压)? (5)能否使外形更加小型化、外形适应使用场所要求? 这五个问题是开关电源能否在更广泛领域应用的关键,是五个挑战。(简称五挑战)把挑战看成开关电源发展的动力和机遇,一向是电源科技工作者的态度。以功率因数为例,AC-DC开关电源或其他电子仪器输入端产生功率因数下降问题,用什么办法来解决?毫无疑问,利用开关电源本身的工作原理来解决开关电源应用中产生的问题是最积极的态度。实践中,用DC-DC开关电源和有源功率因数校正的开关电源,(成本比单机增加20%):成功解决了这个问题。现在,又进一步发展成单级有功率因数校正的开关电源,(成本只增加5%);在三相升压式单开关整流器中减少谐波方法,有人采用注入六次谐波调脉宽控制,抑制住输入电流的五次谐波,解决了电流谐波畸变率小于100k的要求。
电脑开关电源控制器
CG8010DX 电脑开关电源控制器 概述： CG8010是应用于开关电源方面的有完整保护功能的PWM（脉宽调制）控制电路，主要用于台式PC(个人电脑)的开关电源部分。CG8010包括如下不同的功能: 过压保护﹑欠压保护﹑电源正常输出（PGO）﹑远程开/关控制等。只需少量外接器件就可以实现个人电脑的开关电源部分所有功能。 特性： ● 完整的PWM控制和保护功能 ● 3.3V/5V/12V/PT 过压保护 ● 3.3V/5V/12V 欠压保护 ● 280ms 电源正常输出 延时 ● PG开漏输出 ● PWM开漏输出 ● 280ms 欠压保护延时 ● 远程开/关控制 ● 软启动功能 ● DIP16封装 管脚图：(DIP16) 脚位说明： 脚位名称类型功能 1 V33 输入 3.3V过压、欠压检测输入 2 V5 输入 5V过压、欠压检测输入 3 V12 输入 12V过压、欠压检测输入 4 PT 输入额外的过压保护输入 5 GND 电源地 6 RT 输出通过外接电阻（120K?）实现振荡频率
7 C1 输出 PWM 开漏输出1 8 C2 输出 PWM 开漏输出2 9 REM 输入远程开/关机输入 REM为低电平，表示开关电源开机； REM为高电平，表示开关电源关机。 10 SS 输出通过外接电容实现软启动 11 PG 输出电源正常信号(POWER GOOD)输出 当PG为高电平时,电源正常(漏极开路)； 当PG为低电平时,电源不正常(漏极开路)。 12 DET 输入额外的保护输入端 13 VCC 电源电源 14 OPOUT 输出误差放大器的输出端 15 OPNEGIN 输入误差放大器的反向输入端 16 VADJ 输入误差放大器的正向输入端 内部框图： 极限值：（VCC=5.5V） 符 号 参 数 极限值 单 位 VCC管脚13的直流输入电压 5.5 V Vcc1，Vcc2 管脚C1,C2的输出电压 5.5 V Icc1，Icc2 管脚C1,C2的输出电流 200 mA PD 功耗 200 mW Topr 工作的环境温度 -10～+70 ℃ Tstg 储存温度 -65～+150 ℃
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： PWM 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。 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 5
-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
LED模块开关电源设计原理
Power Logics Co., Ltd. High PF/AC Direct LED Driver LID-PC-R101B Features ? Wide input range : maximum AC 300V ? LED protection by constant current driving and power compensation ? Drive max. 40W @ 220V, max. 30W @ 110V in 25mm x 30mm x 1.6mm metal PCB condition ? Adjustable efficiency and power factor by LED array and group configuration ? Tap switching structure to implement high power factor ? 83% typical efficiency, minimum power factor 0.95 using 1tap ? No EMI issue ? Small package MLF 20pin, 7mm x 7mm ? Implementation of light and slim lighting fixture by minimizing necessary components Applications. ? Various kind of LED lighting ? Small size LED lighting – Down light, Bulb, etc General Description PC-R101B includes circuits which provide load with constant current and adjust LED power so as to be less sensitive to change of input voltage and protect LED from overloads. Also it helps to achieve high power factor by internal switching circuits and LED group separation scheme. Consequently, PC-R101B is a LED driver guarantees effective use of LEDs which are sensitive to the change of voltage and current. LED drivers generally used such as SMPS or AC/DC converter include switching component and inductors, capacitors of large capacity. These cause complex circuit and problems of noise and life of lighting apparatus. On the contrary, this driver is designed as AC direct concept without complicated circuit and huge inductors, capacitors. Therefore it helps to prolong the life of lighting apparatus and make it free from difficulties of design and debugging. Especially, using properly designed tap structure supported by this driver, it ensures over 0.99 power factor. Total three LED groups are able to be set up connecting with two tap point (TP1, TP2) and power factor will be improved by applying this tap structure interlocked with LED groups. In addition, it
(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)
开关电源控制环设计原理
开关电源控制环设计原理 1. 绪论 在开关模式的功率转换器中，功率开关的导通时间是根据输入和输出电压来调节的。因而，功率转换器是一种反映输入与输出的变化而使其导通时间被调制的独立控制系统。由于理论近似，控制环的设计往往陷入复杂的方程式中，使开关电源的控制设计面临挑战并且常常走入误区。下面几页将展示控制环的简单化近似分析，首先大体了解开关电源系统中影响性能的各种参数。给出一个实际的开关电源作为演示以表明哪些器件与设计控制环的特性有关。测试结果和测量方法也包含在其中。 2. 基本控制环概念 2.1 传输函数和博得图 系统的传输函数定义为输出除以输入。它由增益和相位因素组成并可以在博得图上分别用图形表示。整个系统的闭环增益是环路里各个部分增益的乘积。在博得图中，增益用对数图表示。因为两个数的乘积的对数等于他们各自对数的和，他们的增益可以画成图相加。系统的相位是整个环路相移之和。 2.2 极点 数学上，在传输方程式中，当分母为零时会产生一个极点。在图形上，当增益以20dB 每十倍频的斜率开始递减时，在博得图上会产生一个极点。图1举例说明一个低通滤波器通常在系统中产生一个极点。其传输函数和博得图也一并给出。 图1 2.3 零点 零点是频域范围内的传输函数当分子等于零时产生的。在博得图中，零点发生在增益以20dB每十倍频的斜率开始递增的点，并伴随有90度的相位超前。图2描述一个由高通滤波器电路引起的零点。
图2 存在第二种零点，即右半平面零点，它引起相位滞后而非超前。伴随着增益递增，右半平面零点引起90度的相位滞后。右半平面零点经常出现于BOOST和BUCK-BOOST 转换器中，所以，在设计反馈补偿电路的时候要非常警惕，以使系统的穿越频率大大低于右半平面零点的频率。右半平面零点的博得图见图3。 图3 3.0 开关电源的理想增益相位图 设计任何控制系统首先必须清楚地定义出目标。通常，这个目标是建立一个简单的博得图以达到最好的系统动态响应，最紧密的线性和负载调节率和最好的稳定性。理想的闭环博得图应该包含三个特性：足够的相位裕量，宽的带宽，和高增益。高的相位裕量能阻尼振荡并缩短瞬态调节时间。宽的带宽允许电源系统快速响应线性和负载的突变。高的增益保证良好的线性和负载调节率。
智能高频开关电源系统中整流模块的功能设计概要
2011年8月15日第34卷第16期 现代电子技术 M odern Electro nics T echnique A ug.2011V ol.34N o.16 智能高频开关电源系统中整流模块的功能设计 毕恩兴 (西安铁路职业技术学院,陕西西安 710014 摘要:以智能高频开关电源系统中的整流模块为研究对象,采用无源PF C 和D C/DC 变换器的原理,对模块的整流原理进行设计和改善,经过对整流模块的硬件、电路的设计与调试表明:该整流模块可以有效地解决智能高频开关电源系统中整流问题,同时,还具有可靠性强、稳定性好且体积小、噪声低、节能高效、维护方便等优点,能够很好地满足现代智能高频开关电源系统的发展趋势要求。 关键词:高频开关电源;整流模块;D C DC 变换器;PF C 中图分类号:T N710 34;T M 32 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(201116 0189 03 Design on Rectifier Module in the High frequency Intelligent Switching Power System BI En xing (Xi an Railway Vocat ion &T ec hni cal Institute,Xi an 710014,China Abstract :T aking t he r ect ifier mo dule o f high fr equency int elligent switching pow er as research object,and using passive po wer factor co rr ection and DC/DC
开关电源各模块原理实图讲解
开关电源各模块原理实图 讲解 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
开关电源原理 一、开关电源的电路组成： 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。
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 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4应力减少，EMI 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也就越多；当Q1截止时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。IC 根据输出电压和电流时刻调整着⑥脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。 C4和R6为尖峰电压吸收回路。