全桥移相开关电源设计
基于DSP全桥移相式煤矿软开关电源设计

目前 我 国 大 小 煤 矿 有 一 万 余 座 , 而 每 年 因 煤 矿 事 故 死
亡 的人 数 也 居 高 不 下 。 因为 其 生 产 环 境 的 特 殊 性 , 所 以 需
中图分类号 : T D6 0 5
文献标识码 : B
文章编号 : 1 0 0 6 —2 5 7 2 ( 2 0 1 3 ) 0—0 1 3 1 —0 3
De s i g n o f S O f t —s wi t c h e d Po we r S u p p l y wi t h Fu l l -b r i d g e Ph a s e —s h i f t Ba s e d o n DS P
Zh a ng J u n y i , Bi Gu o s he n g, Ya n g Wa n h a i
( Xi a d i a n Co l l i e r y,Ci l i ns h a n Co a l I n d u s t r y Co ., Lt d .,o f Lu ' a n Gr o u p Co .,Ch a n g z hi ,Sh a nx i 0 4 6 0 0 0 )
t h e o u t p u t p o we r i n h a l f —b r i d g e c i r c u i t wh e n u s i n g t h e s a me p o we r s wi t c h d e v i c e s .T h e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t ha t t h i s s y s t e m c a n b e a p p l i e d i n c o mp l i c a t e d c o a l mi n e mo n i t o r i n g s y s t e m wi t h pr a c t i c a b i l i t y,s a f e t y a n d e c o n o —
全桥式开关电源的研究与设计解读

全桥式开关电源的研究与设计解读首先,全桥式开关电源由四个功率开关器件和一个变压器构成,功率开关器件通常为MOSFET。
变压器起到隔离输入和输出以及变压的作用。
全桥式开关电源采用的开关转换方式使得电源的效率更高,同时也减小了功率开关器件的损耗。
其次,全桥式开关电源的设计需要考虑多个因素。
首先是输入电压范围,输入电压范围决定了电源的适用范围。
其次是输出电压和输出电流需求,这决定了变压器的变比以及功率开关器件的选择。
此外,还需要考虑开关频率、滤波电容和电感的选取,这些因素将直接影响电源的稳定性和输出质量。
在设计全桥式开关电源时,需要考虑的另一个重要因素是电源的保护功能。
由于全桥式开关电源处于工作状态时,功率开关器件需要承受较高的电流和电压,因此需要采取相应的保护措施。
这包括过流保护、过压保护、过温保护等,以确保电源在出现异常情况时能够及时停止工作,避免器件损坏和安全事故发生。
另外,全桥式开关电源的控制方式也需要进行研究与设计。
传统的PWM控制方式将功率开关器件的通断控制与反馈控制进行结合,实现了输入电压和输出电压的稳定。
同时,还可以考虑使用磁电流控制和电流模式控制等更先进的控制方式,以提高电源的响应速度和稳定性。
最后,全桥式开关电源的设计中还需要考虑EMI(电磁干扰)的问题。
由于开关频率较高,电源会产生大量的高频噪声,对周围电子设备和系统造成干扰。
因此,在设计中需要加入滤波电路和屏蔽措施,以降低电磁辐射和抑制EMI问题。
综上所述,全桥式开关电源是一种高效、稳定的电源设计方案。
在研究和设计中,需要考虑输入输出需求、保护功能、控制方式以及EMI问题,并根据实际情况选择恰当的器件和参数,以实现高质量的电源输出。
随着技术的进步,全桥式开关电源将在更多领域得到应用,并不断迭代和优化。
一类移相全桥DC_DC变换器的设计

一类移相全桥DC/DC变换器的设计发布时间:2022-08-30T08:16:01.999Z 来源:《当代电力文化》2022年第8期作者:张娟[导读] 本文设计了一种的移相全桥开关电源,本文以UC3875芯片为主控芯片,对控制电路,驱动电路张娟济南市排水服务中心山东济南,250200摘要:本文设计了一种的移相全桥开关电源,本文以UC3875芯片为主控芯片,对控制电路,驱动电路,保护电路进行了设计,最后用Saber仿真软件完成仿真实现,仿真结果表明系统的可实现性。
关键词:零电压开关技术移相控制全桥拓扑1 引言目前,开关电源的发展方向正是向着微型化、低电压大电流和模块化的方向[1-3]。
国外各大开关电源制造商致力于对新型高智能化的元器件的研发,重点是如何减少二次测整流器件产生的损耗,与之对应的是小型化的电容技术,也是一项非常关键的技术[3-4]。
开关电源的可靠性也进一步发展,美国的开关电源生产商通过各种方式降低期间应力,如降低结温,降低运行电流等,大大提高产品可靠性。
现在,移相全桥软开关技术已经开始成熟[5],但是在国内企业得不到广泛应用,尤其是环路设计,需要进行理论与实际的结合[6]。
2 开关电源基本工作原理开关电源常用的拓扑类型可有推挽型拓扑,半桥型拓扑,全桥型拓扑三种,其中推挽型拓扑会使电力电子产生较长的应力,适用输入电压比较的场合。
本开关电源的主要组成部分输入电路,DC/DC变换电路,输出电路。
电源输入的为电网交流电压,当电源工作在不稳定环境下时,设计加入了电压反馈调节以保证电源的稳定输出,将输出侧的电压采样信号送入控制芯片UC3875,通过控制芯片改变移相角调节PWM脉冲波的输出宽度,从而控制全桥拓扑变换器工作的占空比,使电压稳定。
图1 开关电源结构框图 3.控制电路设计中大功率开关电源的控制电路的核心控制芯片采用了移相全桥专用控制芯片 UC3875,输出的驱动信号通过专门的控制电路控制功率管。
移相全桥ZVZC软开关DC_DC稳压电源分析与设计_吕春锋

(e)
4
(f)
5
图 3 换流过程模态
VDR2 流过负载电流。 要实现滞后桥臂零电流,原边电流需在滞后桥臂开通前
减小到零。由开关模态 2 可知,原边电流线性减小:
V (t ) − V (t ) ?V
(1)
i (t) − I ?V (t ? t ) / L
?V (t ) ? V (t ) ? 2 C V / C ?
V ? I ?t / C ? 2 C V / C ? ?V
(5)
一般 Cr垲Cb,式(5)可以简化为:
程中近似不变,而变压器原边电流近似线性减小。
V − I ?t / 2 C
(6)
如图 3(d)所示,开关模态 3 换流过程如下:[t2-t3]期间,阻
通常所说的硬开关,在开通和关断时会产生较大的开关 损耗,开关频率越高,损耗越大。软开关电源是在开关器件通 断条件下,加在其电压上电压为零,即零电压开关(ZVS),或者 通过开关器件的电流为零,即零电流开关(ZCS)。软开关技术 显著解决了元件开关时刻产生的损耗,可以更大幅度地提高 开关频率,这种软开关的方式为缩小电源体积和提高电源效 率创造了条件。移相全桥零电压零电流软开关(ZVZCS)DC-DC 变换器是在移相全桥 ZVS 的基础上发展而来的,其工作模式 基本上克服了 ZVS 和 ZCS 软开关模式的固有缺陷,使全桥变 换器的超前桥臂实现 ZVS,而滞后桥臂实现 ZCS,在中、大功 率开关电源中具有广泛的应用。其超前桥臂的零电压实现是 通过并联电容电压不能突变完成的,滞后桥臂的零电流是通 过串联隔直电容和漏感谐振,从而使电流能量转移到了电容 中,滞后桥臂串接的二极管阻止了关断后的反向电流,减弱了 环路损耗[1]。
全桥式开关电源的研究与设计解读

全桥式开关电源的研究与设计解读全桥式开关电源的拓扑结构由四个功率开关管、四个二极管和一个输出变压器组成。
其中,两个功率开关管和两个二极管组成一个桥臂,共两个桥臂组成一个全桥。
在工作过程中,通过对两个桥臂的控制,实现对输入电源的方波调制,从而得到所需的输出电压。
在设计过程中,需要考虑到电源输入电压范围、输出电压和输出电流的要求,选择合适的功率开关管和二极管。
此外,还需要确定合适的工作频率,以及控制开关管的开关时间和占空比。
全桥式开关电源的工作原理如下:当输入电源为正常工作电压时,通过控制四个功率开关管的开关时间和占空比,使其中两个功率开关管周期性地导通和断开,形成方波调制信号。
这个方波信号经过输出变压器的变压作用,输出到负载上,得到所需要的稳定输出电压。
1.输入电源范围:根据实际应用需求,选择合适的输入电源范围,一般在设计过程中考虑到波动范围,以保证电源的稳定性。
2.输出电压和输出电流:根据应用需求,确定所需的输出电压和输出电流,并根据实际情况选择合适的功率开关管和二极管。
3.工作频率:选择合适的工作频率,一般在几十kHz到几百kHz之间,以避免对其他设备造成干扰。
4.开关时间和占空比:通过控制功率开关管的开关时间和占空比,实现对输入电源的调制,从而得到所需的输出电压。
在全桥式开关电源的设计中,还需要注意电源的稳定性和输出电压的精度。
为了保证电源的稳定性,可以采用反馈控制电路和滤波电路,对电路的输出进行稳定化处理。
为了提高输出电压的精度,可以采用反馈电路和调节电路,对输出电压进行调节和控制。
综上所述,全桥式开关电源具有输出电压高、效率高以及输出功率大的优点,在实际应用中具有广泛的应用前景。
设计全桥式开关电源时,需要考虑到输入电源范围、输出电压和输出电流、工作频率以及开关时间和占空比等关键参数。
为了提高电源的稳定性和输出电压的精度,可以采用反馈控制电路和调节电路对电源进行优化设计。
ZVS移相全桥变换器设计

ZVS移相全桥变换器设计ZVS(Zero Voltage Switching)移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置,它能够实现能量的高效传输和转换。
在本文中,我们将详细介绍ZVS移相全桥变换器的设计原理、工作原理和关键技术。
1.设计原理(1)ZVS技术:ZVS技术能够将开关管的开关转换时刻与输入电流或输出电压为零的时刻相匹配,从而避免了开关管的开关损耗和开关管产生的电磁干扰。
(2)全桥变换器:全桥变换器采用四个开关管和两个二极管,能够实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动。
2.工作原理(1)开关管S1和S2导通,开关管S3和S4关闭,输入电源向电感L1充电;(2)当开关管S1和S2关闭,开关管S3和S4导通时,电感L1释放能量供应给负载;(3)根据负载的需求,通过控制开关管S1、S2、S3和S4的导通和关闭,实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动;(4)根据输入电压的大小、负载的需求和输出电流的波形来控制开关管的开关时刻,实现ZVS操作。
3.关键技术(1)开关管的选择和驱动:选择低导通电阻、低开关损耗的开关管,并使用高效的驱动电路,确保开关管能够在ZVS模式下正常工作。
(2)电感和电容的选择:选择合适的电感和电容数值,以及合适的磁芯材料,提高转换器的功率密度和效率。
(3)控制策略:根据负载的需求和输入电压的变化,采用合适的控制策略,如频率控制、幅度控制、相位控制等,实现最佳的动态响应和效率。
4.实际应用总结:ZVS移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置,其设计原理基于ZVS技术和全桥变换器。
通过合适的开关管选择、驱动设计、电感和电容选择以及控制策略的优化,可以实现高效的能量传输和转换。
在实际应用中,ZVS移相全桥变换器能够带来高效、稳定和低干扰的性能优势。
基于全桥移相控制器UC3879的开关电源设计

2 1 第 1期 02年
文章编 号 :644 7 (0 2 0 .0 80 17 -5 8 2 1 ) 10 0 -2
应 用 实 践
基 于 全 桥 移 相 控 制 器 U 37 C 8 9的 开 关 电 源设 计
梁 军龙
( 国营大众 机械厂 第一研 究所 , 山西 太原 002 ) 304
条件 ; C 8 9可工作在 电压模式和 电流模式 下 , U 37 并具有 1 个
独立的过电流关 断电路 以实现故障的 快速保护 l 。其 电气 I ]
特性如下 :
( )可实现 0~10 1 0 %的 占空 比控制 ; ( )开关频率可达 2MH ; 2 z
( )两个半 桥输 出的导通延时可单独编程 ; 3 ( )支持欠压锁定功能 ; 4 ( )软启动控制功能 ; 5
变压器设计的关键是磁 芯的选 取 、 边/ 边 匝数 的计 原 副 算 。在此 , 为避免开关 电源 产生 的开 关噪声 对负 载的干扰 ,
选取开关频率为 3 H , 6k z在此开关频率 的基 础上进行变压器 的设计 心 。 ]
2 1 1 磁芯 选 择 ..
( )过流保护 :5A; 7 1 ( )工作温度 : 2 8 一 Oc C一+ 5℃ ; 8 ( )环境湿度 : 9 相对湿度 9 % (5℃ ) 0 3 。
( )在欠压锁定期间输 出自动变成低电平 ; 8
( )启 动电流仅 10 9 5 ;
1 设计 要求
拟设计的开关电源的技 术指标如下 :
( )输 入 电压 范 围 : C 1 一 6V; 1 D 8V 3
(0 1 )误差放大器带宽为 1 z 0MH 。 在开关电源 的设计过程 中, 变压 器设计是整个开关 电源 设计的核心 , 对开关 电源性能有决定性 的影 响。现将这 部分 设计分述如下 :
10000A15V移相全桥软开关电解电源的研制的开题报告

10000A15V移相全桥软开关电解电源的研制的开题报告一、选题背景随着现代工业的飞速发展,电力电子技术在工业、通讯、交通、军事等领域得到广泛应用,特别是在工业控制系统中,电子元件和电力器件的可靠性要求越来越高,对电源的要求也越来越严格。
因此,设计一款性能稳定、可靠性高的电源,对提高现代工业自动化程度,保障生产设备的正常运行,具有重要的实际意义和社会意义。
二、研究内容本课题拟设计一款10000A15V移相全桥软开关电解电源,其主要设计内容包括以下几个方面:1. 电解电源的原理及主要电路2. 变换器电路设计,包括变压器设计、功率管选型等工作。
3. 控制器及控制策略的设计,选择合适的控制芯片设计控制电源的电流输出、电压输出等。
4. 硬件电路的实现及软件控制程序设计。
5. 实验验证及性能测试。
三、研究意义1. 可以提高电源设备的可靠性和稳定性,保障生产设备的正常运行。
2. 对现代工业自动化程度的提高有积极的推动作用。
3. 可以为电源设计的其他领域提供借鉴。
四、研究方法1. 进行理论分析和模拟仿真。
2. 进行电路设计和电源控制器设计。
3. 制作电源硬件电路和编写软件控制程序。
4. 进行实验验证及性能测试。
五、预期目标1. 设计一款10000A15V移相全桥软开关电解电源。
2. 实现电源的电流输出、电压输出等的控制。
3. 实现电源的稳定、可靠运行。
4. 实现电源的快速切换、瞬态响应良好。
5. 完成实验验证及性能测试,得出较好的测试结果。
六、进度安排本课题预计用时1年,大体的进度安排如下:第1-3个月:研究电解电源的原理及主要电路,进行模拟仿真和电路设计。
第4-6个月:设计电源控制器并进行编程,进行控制器测试。
第7-9个月:制作电源硬件电路,包括变压器设计、功率管选型等工作。
第10-11个月:进行软件控制程序的编写及实验验证。
第12个月:整合硬件电路与软件控制程序,进行性能测试和完善。
七、研究经费本课题的研究经费较大,预估需要50万元左右,其中包括研究设备、材料费用、人员工资及文献开支等。
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摘要上世纪60年代开始起步的PWM功率变换技术出现了很大的发展,但由于其通常采用调频稳压控制方式,使得软开关的范围受到限制,且其设计复杂,不利于输出滤波器的优化设计。
本文介绍了由UC3875构成的相移式PWM 控制器的工作原理,并在此基础之上进一步设计了由UC3875构成的全桥移相零电压开关(ZVS)PWM 开关电源。
该电路能以隔离方式驱动功率MOSFET,从而提高了电路的稳定性;由于采用了ZVS 技术使电路在高频情况下能够大大减小开关损耗,提高了整个电路的工作效率。
阐述了零电压开关技术(ZVS)在移相全桥变换器电路中的应用。
分析了电路原理和各工作模态,着重分析了开关管的零电压开通和关断的过程实现条件,并且提出了相关的应用领域和今后的发展方向。
本文选择了全桥移相控制ZVS-PWM谐振电路拓扑,阐述了零电压开关技术(ZVS)在移相全桥变换器电路中的应用。
分析了电路原理和各工作模态。
关键词:零电压开关技术、全桥移相控制、谐振变换器Abstract60s of last century to start the PWM power conversion technology had major development, but because of its frequency regulator control method commonly used to make soft-switching range is limited, and the complexity of its design is not conducive to optimal design of output filter. This article describes the composition of the UC3875 phase shift PWM controller works, and on this basis for further design composed by the UC3875 phase shift full-bridge zero voltage switching (ZVS) PWM switching power supply. To isolate the way the circuit can drive the power MOSFET, thereby enhancing the stability of the circuit; As a result of high-frequency ZVS technology to the circuit in case of switching losses can be greatly reduced, improving the efficiency of the entire circuit.Zero-voltage switching technology described (ZVS) phase shifted full bridge converter in the circuit application. Analysis of the circuit and the working mode. Analyzes the zero-voltage switch turn on and off conditions of the process of implementation. And put forward the relevant application areas and future development direction. This selected phase shift control full bridge ZVS-PWM resonant circuit topology, zero voltage switching technology described (ZVS) phase shifted full bridge converter in the circuit application. Analysis of the circuit and the working mode.Key words: zero-voltage switching technology,full-bridge phase-shifting control,resonant converter目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章引言 (5)1.1开关电源简介 (5)1.2开关电源的发展动向 (5)1.3本设计的主要内容 (6)第二章相关电力电子器件介绍 (7)2.1二极管 (7)2.2双极型晶体管 (8)2.3光电三极管 (9)2.4场效应管 (9)第三章 UC3875原理和应用 (11)3.1 UC3875简介 (11)3.1.1 uc3875各个管脚简要说明 (11)3.1.2 uc3875的特点 (13)3.2UC3875的应用 (13)第四章 PWM控制技术 (14)4.1PWM控制 (15)4.1.1 PWM控制的基本原理 (15)4.1.2 PWM控制具体过程 (16)4.1.3 PWM控制的优点 (16)4.1.4 几种PWM控制方法 (17)4.2PWM逆变电路及其控制方法 (19)4.2.1 计算法和调制法 (19)4.2.2 异步调制和同步调制 (21)第五章电力变换电路介绍 (23)5.1整流电路 (23)5.1.1 桥式不可控整流电路 (23)5.1.2 单相桥式全控整流电路 (24)5.2逆变电路 (25)5.2.1逆变电路的基本工作原理 (25)5.2.2电压型逆变电路 (26)第六章 ZVS-PWM全桥移相开关电源设计 (28)6.1电路图设计 (28)6.2电路图原理 (28)总结 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第一章引言1.1开关电源简介开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关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,这一点称为成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,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阔的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用,GTR驱动困难,开关频率低,逐渐被IGBT和MOSFET取代。
开关电源的三个条件1、开关:电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态2、高频:电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频3、直流:开关电源输出的是直流而不是交流人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。
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。
1.2开关电源的发展动向开关电源在发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,而电容器的小型化也是一项关键技术。
SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。
开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术,并大幅提高了开关电源的工作效率。
对于高可靠性指标,美国的开关电源生产商通过降低运行电流,降低结温等措施以减少器件的应力,使得产品的可靠性大大提高。
模块化是开关电源发展的总体趋势,可以采用模块化电源组成分布式电源系统,可以设计成N+1冗余电源系统,并实现并联方式的容量扩展。
针对开关电源运行噪声大这一缺点,若单独追求高频化其噪声也必将随着增大,而采用部分谐振转换电路技术,在理论上即可实现高频化又可降低噪声,但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题,故仍需在这一领域开展大量的工作,以使得该项技术得以实用化。
电力电子技术的不断创新,使开关电源产业有着广阔的发展前景。
要加快我国开关电源产业的发展速度,就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。
1.3本设计的主要内容利用相移脉宽调制零电压谐振技术和相移脉宽调制谐振控制器UC3875的性能及在其在功率变换中的应用。
采用UC3875 设计全桥零电压软开关功率变换电路,控制电路简单,性能稳定可靠,效率达90%。
本文第二、三、四章介绍了相关电力电子期间,整流、逆变电路基础知识,UC3875的特性以及PWM控制技术。
第五章系统的阐述了本设计的全部内容,重点介绍了ZVS 逆变电路的各个状态的工作模式,系统的分析了UC3875控制电路设计原理,并对电压检测反馈电路和过电流保护进行了设计和分析,使电路的稳定性和安全性进一步提高。
第二章相关电力电子器件介绍在电气设备或电力系统中,直接承担电能的变换或控制任务的电路被称为主电路。
电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。
同我们在学习电子技术基础时广泛接触的处理信息的电子器件一样,广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。
但是,自20世纪50年代以来,除了在频率很高(如微波)的大功率高频电源中还在使用真空管外,基于半导体材料的电力电子器件已逐步取代了以前的汞弧整流器、闸流管等电真空器件,成为电能变换和控制领域的绝对主力。
因此,电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。
与普通半导体器件一样,目前电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。