3000W大功率开关电源
3kW+LLC谐振式模块化通信电源
ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｏｏ．Ｔｈｅｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆＬＬＣ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍａｉｎ
４
浙江大学母Ｉｉ：学位论文
Ｖｏｕｔ Ｖ
图１．５双管正激式变换器原理图
Ｂ．反激式变换电路结构
Ｖｏｕｔ
ＰＦｃ广 卜
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圈１．６反激式变换器原理图 反激式电路相对于止激式电路，其所用元什更少，结构比较简单，成本也比较低，冈此 反激变换器能适合在多路输出场合中使用。图１．６中为撮基本的反激变换器拓扑，它通过副 边ＲＣＤ复位，元件利埘率较高，变换效率比较高。 反激电路结构的缺点在于：
本文以２２０Ｖ交流输入，４２ｖ一５８ｖ直流输出的ＡＣ／ＤＣ型模块电源单元为研究对象．选 用ＰＦＣ＋ＬＬＣ谐振回路为主电路拓扑。首先介绍了ＰＦＣ主电路和控制芯片，给山主要参数 的设计，并介绍ＰＦＣ电路的保护和延时电路；然后分析ＬＬＣ谐振变换器的工作原理，讨论 ＬＬＣ谐振变换器的主要特性．给出主要参数的设计，并介绍了ＬＬＣ谐振变换器的控制方案 和控制芯片，再次介绍了均流控制方法，重点研究分析了最人电流均流法和限流最人电流均 流控制，提出了非选择性哭同控制模式和选择性控制模式两种均流控制方案。最后设计制作 ２２０Ｖ交流输入，输山功率３ｋＷ的模块电源，并进行了不同谐振频率（４０ｋＨｚ与１００ｋＨｚ） 以及不同电路布局下的对比试验研究，以谐振频率为１００ｋＨｚ的模块电源为例，进行了并机 均流试验研究，给出了试验波形和结果。通过对试验结果的分析，验证了设计的可行性。最 后分析了不足之处以及今后可能的改进方向。
中达电通MCS3000电源设备说明
MCS 3000 —— SMR
技术规格
• 型号: ESR 48/50 ； ESR 24/100
• 输入电压 : 90V~276V • 输入电流 : <15A • 输出电压 : 40V~62V • 输出功率: 3000W（MAX） • 效率: >92%（48V）; >88%（24V） • 冷却: 双風扇风冷 • 尺寸(WxHxD): 87 x 266 x 376 /mm • 重量: 7.8 Kg • 功率因数: >0.99
交流 配电屏 整流器 直流 配电屏 变换器 DC-DC
±5V ±12V ±15V ±24V
…
柴油 机组
监控 系统
蓄电 池组
逆变器 DC-AC
交流电源
现代通信设备供电系统方框图
MCS3000系列电源整流模块原理框图
L N -48v& +24v
二、系统型号及 功能介绍
MCS 3000 系统
(分+24V﹑-48V)
安 装 接 地 线
交 流 输 入 配 线
内 部 接 线 配 线
模 块 安 装
系 统 安 装
开 箱 前 预 先 检 查
准 备 工 具
↓ ↓
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
↓
↓
系统启动前的确认
1.确认交流输入开关为OFF; 2.确认交流输入电压是否正常; 3.确认机架接地良好;
4.确认整流模块面板上的AC开关拨在 OFF位置; 5.确认所有DC负载分路上的熔丝是否 拔除或空开拨在OFF的位置.
MCS3000电源SHELF背面
直流输出母排
布线整齐 美观
交流输入端
6#SHELF控制板
7# 低电压隔离跳脱LVDS控制板
FTS直流开关电源
FTS30-10 30数控直流开关电源数控直流电源供应器在产品测试、科研实验等现场应用中，经常需要对电源进行各种控制，普通的电源产品功能单一，很难满足用户多功能应用的要求。
FTS系列多功能数控直流开关电源(数控直流电源供应器)是一台功能丰富的直流电源供应器，内置时间控制器，可以实现电源的定时开机、定时关机、循环时间输出功能；通过多功能端口可实现远端电压调节、电流调节、电压显示、电流显示功能，远端输出控制功能以及故障报警功能，是用户进行电源复杂控制应用的最佳选择.
FTS数控直流开关电源特点：
1、体积小、重量轻适合工作台面使用及19寸机架安装。
2、采用PWM调制，效率高，更省电。
3、内置时间控制器，可以实现电源的定时开机、定时关机、循环时间输出功能。
4、远端电压调节、电流调节、电压显示、电流显示功能。
5、远端输出控制功能以及故障报警功能。
6、低噪音、低涟波。
7、采用高增益放大电路设计，具有良好的快速反应特性。
8、内置O.V.P 过电压保护线路和O.T.P 过温度保护线路，保护功能完善可靠。
9、本产品设计有负载端电压检测端子，具有能够准确读取负载端电压并进行精确控制的功能。
FTS数控直流开关电源时间控制功能：。
中达电通MCS电源设备说明
24#板—信号处理侦测板
.
6# SHELF控制板
❖ 功能说明：将电源机架上SHELF插槽内每台 整流模块的输出电压以及带负载电流信息上 传给1#中央处理CSU板显示出来; 同时1#中 央处理CSU板下达的控制信号通过6#SHELF 板对每台整流模块进行控制，如系统均、浮 充电压、限流值等参数信息。
1#板--中央处理板CSU
24#板---信号处理侦测板
❖ 功能说明：此板通过交流50:1取样变压器、 环境温度&蓄电池温度传感器、熔丝熔断 以及LVDS低电压隔离跳脱控制信号等信 号线，采集各种系统所需的电压、电流、 温度及其它信息，进行A/D模数处理, 再 将处理过的数据量送给1#中央处理CSU板 显示出来.另外提供12路干接点告警控制 信息，供用户使用。
三、系统安装程序
系统安装程序如下：
↓ ↓
↓ ↓
↓ ↓ ↓
↓ ↓ ↓
↓
开其电直安交内模系开准
机它池流装流部块统箱备
前配串分接输接安安前工
准线配电地入线装装预具
备 线盘线配配
先
与
配 线线
检
确
线
查
认
系统启动前的确认
1.确认交流输入开关为OFF;
2.确认交流输入电压是否正常;
3.确认机架接地良好;
4.确认整流模块面板上的AC开关拨在 OFF位置;
90V～300V（-59%～+36%）
一、开关电源的基本概念 二、型号系统功能介绍 三、系统安装程序 四、参数设定 五、远程监控演示 六、常见故障分析及处理步骤 七、系统维护与保养
一、开关电源的 基本概念
什么是开关电源？
将交流电源通过电力电子 开关器件的切换及磁性元器 件的能量传递，从而将交流 电变换为直流
24V 3000W电源
24V 3000W DC-DC电源设计方案1、设计需求根据要求，所设计的电源指标如下：输入电压450V~650VDC输出电压24VDC输出电流125A输出功率3000W2、总体方案根据设计需求，电源为大功率电源，功率为3000W。
首先需要选择电源拓扑。
全桥式变换器开关电源输出功率很大，工作效率很高。
并且开关管的耐压选择就是母线电压，并且母线电压最高为650V，耐压更高的MOS管价格高且导通电阻大，不适合做大功率电源。
原理如下图所示。
3、全桥驱动MOS管选择对于全桥而言，驱动MOS管的最高耐压为650V，选取MOS管的耐压为800V即可。
英飞凌公司的SPW55N80C3可满足要求，参数如下。
若电源效率95%，输入最大电流为7.01A电流，控制最大占空比98%而言，单个MOS管的损耗为4.17W，但是每个MOS管只承载1/2的功率，四个MOS管的导通损耗为8.34W。
4、输出整流管的选择输出功率3000V 24V，电流为125A，如果输出采用普通二极管整流，那么流过二极管的电流为125A，假如二极管的电压降为1V，那么就有125W的功率损耗，所以在输出级需采用同步整流方案。
英飞凌公司的IRFP4468PbF参数如下：125A的电流通过MOS管产生的导通损耗为31.25W，每个MOS管的导通损耗为16.625W，相对于二极管整流优势很大。
5、变压器磁芯的选择变压器磁芯需计算铜损，及磁芯损耗，需要设计变压器而确定。
一般来说，变压器磁芯越大，磁芯损耗越大，漆包线线径越粗，铜损越小，磁芯越小，漆包线径越细，铜损越大，需要选择合适的磁芯。
6、最终方案最终框图如下：反馈回路用TL431控制，MOS管驱动均采用变压器驱动，如考虑散热问题，还需加风扇散热。
7、技术难点（1）磁芯发热量大，散热是较大问题。
（2）次级电流大，电路板布线及变压器绕组要求较高。
（3）整体效率问题，因为功率大，达到3000W，效率下降一个百分点，将是300W的功率，给散热带来很大麻烦。
平板变压器分类及特点介绍
一、平板变压器分类及特点介绍二、总体来说共分4种:第一种是,平板铁氧体磁芯,传统绕线型绕组结构,主要一些高频、高压小功率变压器,与传统变压器比优势不大;第二种是平板铁氧体磁芯,铜箔式绕组结构,主要应用在需要输出低压大电流的高频、大功率开关电源模块中;第三种是平板铁氧体磁芯,PCB印制板绕组,主要是一些高频、中小功率的变压器;第四种是采用LTCC(陶瓷低温共烧)工艺,在铁氧体薄片上印刷绕组,形成绕组阵列,多层黏结叠加,共烧成一体,主要是在高频小信号线路中信号宽带传输、隔离等作用.三、平板变压器的主要特点是:四、1产品呈平板状、体积小、厚度小,符合电源的模块化发展趋势;五、2结构简单,平板变压器是由少量部件和最少的绕组构成的,这种模块在自动化装配中特别适用.六、3工作频率高,功率密度大:传统变压器运行在高频时会使开关损耗增大和使变压器过热.平板变压器的出现,使这些问题得以解决.平板变压器能设计为高频变压器,提供一种既经济又好的变压器模块.它可工作在100kHz~1000kHz之间.因为平板变压器元件的尺寸很小,它具有极好的温度耗散特性,所以能和有关的半导体器件和电感紧密地封装在一起,实现高功率密度.七、4工作效率高:调节漏电感,使它能具有很快的开关时间,很低的交叉损耗,就能使它达到很高的效率.这种变压器副边绕组和原边绕组之间的匝间传导损耗是很小的.八、5极好的热耗散特性:平板变压器是具有高表面积体积比、很短的热通道的小元件.有利于散热.原边和副边绕组之间的匝间损耗很小.这种磁芯特有的几何外形能有效地减小磁芯损耗.所以它能做到高磁通密度.它可在-55~130℃之间工作.九、6电磁辐射干扰小:绕组和绕组之间的良好耦合,就能使绕组匝间的漏电感保持在最小值.输出端到辅助部件的连线很短而且是紧装配,所以绕组相互之间连线上的漏电感也是最小的,因此电磁辐射干扰小.十、7可靠性高;十一、8绝缘强度高十二、二、国外发展状况十三、在国外这四种平板变压器均已试制成功,但仅有一些国外名牌企业,如Magnetics公司在近两年首先推出了功率平板变压器用磁芯并逐步得到了应用;美国Flat Transformer Technology 和PAYTON(佩顿)公司实现了用前三种平板变压器的批量生产,PAYTON的平面变压器产品功率从5W-20KW全系列产品.台湾的Pulse只能三种小功率平板变压器的批量生产,目前在二次通信电源的DC-DC模块产品中应用广泛,生产的300W以下产品系列很全;美国Midcom,Inc公司实现了用第四种平板变压器的批量生产.十四、三、国内发展状况十五、应用:在国内在通信行业的二次电源(低压DC-DC)中已经开始使用高频功率平板变压器,但功率在600W以下,目前应用较多的是全砖300W和半砖150W的产品,开关电源工作频率大约在200kHz-300kHz,发展趋势是500kHz-1MHz的高频高功率密度产品,此类产品只能应用平面变压器.在居电源业界领先的通信行业的一次电源,仍然采用传统的变压器,工作频率在100kHz以下,如48V50A电源变压器,体积大约在60×80×60,功率密度大约在10W/cm3,高频功率平板变压器的功率密度在同样的工作频率和体积下大约是传统变压器的3~5倍,也就是说同样功率的变压器如果采用平板变压器式结构,则整个变压器的体积可缩小为原来的1/3~1/5.十六、目前,功率超过600W、频率超过100kHz的大功率平板变压器在国内很少有批量生产应用.但是随着电源技术发展的需要,尤其是通信电源、电镀电源、逆变电源中都在开始应用,但是由于目前受到成本高的限制大多应用在军用电子和高档工业产品中,但是这类变压器正在得到国内业界的重视.十七、另在汽车电子中,平面变压器、电感器在国外产品中已经大批量应用,如汽车的超薄型HID(海拉、松下、日立、三菱等汽车大灯安定器)中应用的就是平面变压器和表贴类电感器产品.随着汽车电子产品的小型化,高功率趋势,电子产品内部用使用平面电感器、变压器是必然发展趋势.十八、国内生产平面变压器的厂家大多集中在深圳,并且厂家不多,如深圳的京泉华、海光、博多,还有就是四川的899厂,都已经形成批量,生产的产品多为成熟的大批量全砖、半砖等DC-DC电源模块用平面变压器、电感器产品.这些企业的优势是:深圳企业是采用大批量、低成本生产通用品种平面变压器;899借助自身生产磁性材料的优势,在国内应该是最成功的平面变压器产品企业,目前也多供货中兴、华为等国内大企业.十九、四、我公司产品情况二十、在以北京为中心的北方变压器企业目前形成批量生产平面变压器、电感器的企业,就我们所知很少,我公司更注重各类平面变压器、电感器产品的技术开发,针对客户不同需求进行配套研制,主要产品有二次通信电源DC-DC 50W、100W,150W、300W、600W 等产品,开关频率一般为200kHz-300kHz,500kHz产品也已经开始应用,1MHz工作频率产品正在开发,系列已经比较全(可提供从进口滤波、表贴电流互感器、平面主变压器、输出滤波平面电感器、其他输出滤波的表贴电感器的整套电源需要的感性器件产品.).一次电源用产品目前有AC-DC,1000W、1500W-2000W、3000W、5000W产品,由于开关电源受到其他器件的限制,开关频率主要集中到100kHz左右,由于成本因素在军用电源产品应用较多.二十一、在雷达发射机类产品中的高压电源中(输出电压一般在2000V,4000V,6000V一般多路输出)平面变压器、电感器是最优的选择,目前这类高压类平面变压器电感器产品,我公司主要配合军用单位进行电子对抗类军用雷达发射机电源中高压平面电源配套研制.这类产品由于输出电压高,频率高对分布参数要求高,因此技术难度较大.现在民用和工业用市场还没有大量推广.二十二、美国PULSE系列平面变压器、电感器系列产品,我公司已经研制出代替产品,性能相当,价格有很大优势;对于POWERONE电源模块用平面变压器,我公司也已经有代替产品.目前应用较多的日本LAMDA模块,如DC-DC600W,280V-28V模块用平面变压器、电感器,AC-DC 800 W 220V-28V电源模块用平面变压器、电感器,EMI滤波器件,APFC电感器,驱动变压器,电流互感器.知识同样测试条件下磁心AL值或者器件L值不同原因分析我们用LCR测试L值时按照IEC标准,测试时根据E=4.44NBAef,通过调整E和f两个参数来调整B值使其B<2.5Gas,在时间测试时我们设定的电压为仪表内部电动势(如401电桥)如图中的ε,电感产阻抗分压UL,仪表内阻r分压Ur,因此不同厂家进行测试时由于测试仪表的电动势虽然相同,但是如果仪表内阻r不同,则UL不同,于是测试的L值便有差别,即使是同一品牌同一型号的仪表也可能内阻不同,最后测试的L值不同就不足为奇了.避免办法:没有条件的使用普通电桥,供应方和使用方使用同样牌号的电桥,或者进行对比找出误差范围.有条件的企业使用高档电桥,这种高档电桥可以使用能够显示UL的测试仪表或者电流的仪表,如HP4284A 、HP4285A、YY2816等高档仪表或者通过观测仪表显示的电路中的电流(在相同电流下测试).平面变压器与传统的变压器相比最大的区别在于铁芯及线圈绕组.平面变压器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯,通常是由高频功率铁氧体材料制成,在高频下有较低的磁芯损耗;绕组采用多层印刷电路板迭绕而成,绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路.这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容,可满足谐振电路的设计要求.而且由于磁芯良好的磁屏蔽,可抑制射频干扰.平面变压器与传统的变压器相比主要有以下特点:(1) 高电流密度.平面变压器的导线实际上是一些平面的导体,因而电流密度大.(2) 高效率.效率可达98%~99%.(3) 低漏感.约为初级电感的0.2%.(4) 热传导好.热通道距离短,温升低.(5) 低EMI辐射.良好的磁芯屏蔽可使辐射降到很低.(6) 体积小.采用了小型磁芯可相应减小体积.(7) 参数可重复性好.因为绕组结构固定、预先加工好,所以参数稳定.(8) 工作频率范围宽.频率可从50 kHz~ 2 MHz.(9) 工作温度范围宽.工作温度为-40 ℃~130 ℃.。
有关散热器设计
有關散熱器設計热阻热阻thermal resistance反映阻止热量传递的能力的综合参量。
在传热学的工程应用中，为了满足生产工艺的要求，有时通过减小热阻以加强传热；而有时则通过增大热阻以抑制热量的传递。
当热量在物体内部以热传导的方式传递时，遇到的热阻称为导热热阻。
对于热流经过的截面积不变的平板，导热热阻为L/(kA)。
其中L为平板的厚度，A为平板垂直于热流方向的截面积，k为平板材料的热导率。
在对流换热过程中，固体壁面与流体之间的热阻称为对流换热热阻，1/（hA）。
其中h为对流换热系数，A 为换热面积。
两个温度不同的物体相互辐射换热时的热阻称为辐射热阻。
如果两个物体都是黑体（见黑体和灰体），且忽略两物体间的气体对热量的吸收，则辐射热阻为1/(A1F1-2或1/(A2F2-1)。
其中A1和A2为两个物体相互辐射的表面积，F1-2和F2-1为辐射角系数。
当热量流过两个相接触的固体的交界面时，界面本身对热流呈现出明显的热阻，称为接触热阻。
产生接触热阻的主要原因是，任何外表上看来接触良好的两物体，直接接触的实际面积只是交界面的一部分（见图），其余部分都是缝隙。
热量依靠缝隙内气体的热传导和热辐射进行传递，而它们的传热能力远不及一般的固体材料。
接触热阻使热流流过交界面时，沿热流方向温度 T发生突然下降，这是工程应用中需要尽量避免的现象。
减小接触热阻的措施是：①增加两物体接触面的压力，使物体交界面上的突出部分变形，从而减小缝隙增大接触面。
②在两物体交界面处涂上有较高导热能力的胶状物体──导热脂。
单位，㎡•K/W热导率或称“导热系数”。
是物质导热能力的量度。
符号为λ或K。
其定义为：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1米2的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率，其单位为瓦特·米-1·开-1（W·m-1·K-1）。
3000va2400w的ups产品技术标准
3000va/2400w的UPS产品技术标准随着信息技术的飞速发展，UPS（不间断电源）作为保障电力稳定供应的关键设备，在各个行业得到了广泛的应用。
而对于大功率UPS产品来说，其技术标准更是至关重要，直接关系到设备的可靠性和稳定性。
本文将针对3000va/2400w的UPS产品技术标准进行详细的介绍和分析。
一、输入和输出电压范围1. 输入电压范围：对于3000va/2400w的UPS产品来说，其输入电压范围通常为160V-280V，可以灵活应对市电的波动和变化，保障设备接入UPS后的稳定运行。
2. 输出电压范围：UPS产品的输出电压通常为220V±2，在市电电压波动时能够自动调节输出电压，确保设备正常工作。
二、输出频率和波形1. 输出频率范围：大功率UPS产品的输出频率范围一般为50Hz±0.1，在市电频率波动时，UPS能够保持稳定的输出频率，不影响设备正常运行。
2. 输出波形：理想的UPS输出波形应为纯正弦波，确保对设备的供电不会产生干扰，保证设备的高效运行。
三、转换时间1. 转换时间：3000va/2400w的UPS产品的转换时间通常在4-6ms之间，确保在市电突然中断或波动时，UPS能够迅速切换为备用电源，保护设备。
四、效率和能效等级1. 效率：UPS产品的效率直接关系到能源的利用和成本的节约，大功率UPS产品的效率通常在88以上，能够有效降低能源浪费。
2. 能效等级：目前市场上常见的UPS产品能效等级为VIII级，能够满足能源节约和环保的要求。
五、通讯接口和管理软件1. 通讯接口：3000VA/2400W的UPS产品通常具备RS232和USB接口，能够与计算机或其他设备进行联动，实现远程监控和远程关机等功能。
2. 管理软件：UPS产品常配备管理软件，能够监控UPS的实时工作状态，提供远程管理和报警功能，保障设备的安全运行。
六、保护功能1. 过载保护：UPS产品应具备过载保护功能，能够在设备超负荷工作时自动切断输出电源，保护设备不受损坏。
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3000W大功率开关电源
主要特点
●该电源广泛应用于广播电视发射、通信、电力电子、科研、电镀、水处理、蓄电池充电设备.
●采用开关电源电路,体积小、重量轻、效率高.
●开关电源控制芯片采用进口军用级IC,功率开关管采用进口快速IGBT,其余元件则
采用进口工业等级器件,电路设计优化合理,生产工艺严格完善,保证机器的可靠性和稳定性.
主要技术指标
●环境条件
●工作温度(-20~50)OC;贮存温度:(-40~70)0C;
●相对湿度90%(40±20C);大气压力:(70——106)KPA);
● 外形尺寸:440*235*160mm
●输入电压:AC180VAC~264VAC 频率:50HZ±10%
●输出稳压值:DC 220VDC
●输出稳流值:
●效率>85%
●功率因数>
●负载调整率 <1%
●电压调整率 <%
●纹波电压 <1%
●保护:输入过压,欠压:输出过压,过流,短路:整机过热
●整机过热保护阈值80~850C
●绝缘电阻≥20M
●输入对机壳耐压≥AC1500V
●输入对输出耐压≥AC1500V
●输出对机壳耐压≥AC500V
●平均无故障时间≥50000H
型号输出负载稳定度纹波及声效率
SP-3000-220 5-220VDC/ % 150mV
83%
可根据用户需要定做。