多组变压器在低压大电流开关电源中应用的研究
同步整流技术在低压大电流电源模块中的应用

同步整流技术在低压大电流电源模块中的应用
钟才惠; 王德贤; 王之纯
【期刊名称】《《电源技术》》
【年(卷),期】2013(37)5
【摘要】提出了基于单周期控制的同步整流Buck变换器的实现方法,推导得到单周期控制Buck变换器的控制模型并给出了仿真验证。
详细给出了主电路设计方法,包括主开关管和同步整流管的选择、输出滤波器的设计方法等。
最后制作了一台输出为1.8V、20A的低压大电流电源模块样机,实验结果证明了设计方法的有效性和准确性。
【总页数】3页(P857-859)
【作者】钟才惠; 王德贤; 王之纯
【作者单位】三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002
【正文语种】中文
【中图分类】TM571
【相关文献】
1.双向同步整流技术在转移式实时电池均衡器中的研究与应用 [J], 周宝林;周全
2.同步整流技术在通信电源模块中的应用 [J], 李芊
3.同步整流技术在通信电源模块中的应用 [J], 李芊
4.通信电源模块的同步整流技术应用和发展 [J], 朱建华
5.基于准谐振技术和同步整流技术在直流开关电源中的应用 [J], 张小红
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高频开关电源变压器的优化设计及其应用研究

高频开关电源变压器的优化设计及其应用研究摘要:在开关电源当中,变压器是实现核心性能的关键技术组件,因此要把控合理设计与应用。
本文通过分析高频开关电源变压器的构成及发展现况,进一步分析了变压器的优化设计方向与实际应用。
关键词:优化设计;变压器;高频开关电源引言:目前的开关电源正不断向高频化的方向发展,因此其相应的变压器装置也开始采用高频形式,基于此,本文主要围绕着高频开关电源变压器的内部设计展开的研究,希望能够对高频开关电源变压器的实际应用有所帮助。
1.高频开关电源变压器的构成及发展现况1.1高频开关电源变压器的构成与分类高频开关电源变压器中,其开关器件是基于半导体功率,因此也可称之为开关管,而控制开关管在高频下进行关闭与开通操作,从而实现将某种电能的形态转换为其他类型电能形态,这种性能的装置就叫做开关转换器。
以开关转换器为关键部件,再利用闭环自动控制方式对输出电压进行稳定处理,同时,整个电路中还配有相应的保护电源,这种情况下的电源就叫做开关电源,而使用高频的转换器做电源开关工作的转换装置,就被称作高频开关电源,其一般是采用高频DC 转换器。
在高频开关电源当中,其运行的最基本路线包括整流滤波电路、开关型的功率变换装置、控制电路以及交流直线转换电路,而其相应的变压器装置可采用以下几种分类方式。
一是基于不同的驱动方式来划分为自激式驱动变压器以及他激式驱动变压器;二是根据电路的拓扑结构来划分变压器类型,具体可分为两类,包括隔离式变压器与非隔离式变压器,其中隔离式变压器装置还可划分为半桥式变压器、全桥式变压器、反激式变压器、正激式变压器以及推挽式变压器,非隔离式变压器则包括升压型变压器与降压型变压器;三是基于输入与输出之间是否存在电器隔离来划分变压器类型,有电器隔离则为隔离式变压器,无电器隔离则为非隔离式变压器;四是基于DC的开关条件或DC转换器类型来划分,可分为软开关型变压器与硬开关型变压器[1]。
1.2开关电源技术的发展现况电源从上世纪60年代开始就得到使用,一开始大部分使用电源的电子产品都是线性电源结构,这种电源在原理上存在许多局限,且电源本身的体积大、重量高,还具有损耗大的缺点,随后,一种基于开关调节器的直流稳压电源逐渐将其取代,对于开关电源技术的集中化研究开始于上世纪90年代,当时使用的开关电源是基于DC/DC转换器,并采用脉冲宽度调制方式来实现功能,随后还有许多新型电源材料逐渐问世,包括高频磁性材料以及半导体材料,这些材料的应用也使得开关电源的频率得到进一步增长,当前,国内外的开关电源技术都已经实现市场化发展,国内自主研发的开关电源变压器装置也逐渐变多,但大部分变压器的频率较小,高频开关电源变压器的研究还有待加强,近年来,随着对高频开关电源变压器的研究力度加大,该项技术的发展也得到了跨越式的进步[2]。
低压大电流移相全桥开关电源的研究

移相 全桥 技术 可 以降 低 功 率开 关 管 的开关 损 耗 , 提
高变换 器 的效率 以及 容 易 实现 软 开 关 等优 点 , 因此
移相 全桥 电路 在大 功率 直流 电源 中成为 首选拓 扑结
流 只含有 次谐 波量 , 一1k ( 一1 2 …), 2 ±1 走 , , 减小
[ 稿 日期 ]2 1 一 ¨ 一l 收 01 4 [ 者 简 介 ]丁 稳 房 (9 6 ) 男 ,黄 冈 麻 城 人 , 北 _ 业 大 学 副 教 授 , 究 方 向 为 电力 系统 自动化 和 电力 电子 技 术 作 16一 , 湖 [ 研
第2 7卷 第 2期
丁稳 房 等 低 压 大 电 流 移 相 全桥 开 关 电 源 的 研 究
电压 2 . 额定 输 出电 流 3 0A, 文 给 出了整个 8 5V, 5 本
2 关键 参 数 的设计
移 相全 桥 Z S变换 电路 见 图 2 下 面 对其 中 的 V ,
硬件 系统框 图 , 电路参 数设 计 , WM 波 相 关 的硬 主 P
件设计 , 后 给 出了实验 波形 . 最
图 1 硬 件 系 统 框 图
图 2 移相全桥 Z VS变 换 电路
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2 1 高频 变压器 的设计 .
高频 变 压器设 计要求 如 下 : 定 输 出功 率 为 1 额 o
k , 许短 时 间过 载 i 0 ( 般 为 2mi W 允 0 一 n左 右 ) , 输入 三 相 交 流 电 的 电压 波 动 范 围为 3 0 V× ( ± 8 1
量. 高频 变压 器采 用 的是 损 耗 值 比较 低 的铁 氧体 材
ZVS移相全桥低压大电流开关电源的设计

ZVS移相全桥低压大电流开关电源的设计∗徐平凡;肖文勋;刘承香【摘要】设计制作了一款ZVS移相全桥变换器的低压大电流开关电源,详细阐述了部分电路的设计过程和参数计算,并通过抑制桥式变换器中超前/滞后桥臂功率管的高频谐振,降低主电路中上下桥臂的直通风险。
最后设计制作的3 kW(15V/200 A)低压大电流电源验证了设计的可行性,给出了详细的实验结果,整机效率达90%以上,对电源开发者有一定的借鉴作用。
%A low voltage and high current switching power supply based on ZVS Phase-shifted Full-bridge converter is proposed. And the design process and parameters of power supply are introduced. In order to solve the short cir-cuit problem of bridge arms generated by the oscillation of the MOSFET gate,an improved design of driving circuit is proposed,which can eliminate the parasitic oscillation and voltage spikes effectively. Finally,a 3 kW( 15 V/200 A) prototype converter is built and the experimental results verify the effectiveness of design.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P790-793)【关键词】ZVS移相全桥;高频谐振;桥臂直通问题;低压大电流【作者】徐平凡;肖文勋;刘承香【作者单位】中山职业技术学院,电子信息工程学院,广东中山528404;华南理工大学,电力学院,广州510640;深圳艾默生网络能源有限公司,广东深圳518000【正文语种】中文【中图分类】TM46零电压开关移相全桥(FB-ZVSPWM)变换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容来实现零电压开关,大大降低了电源的开关损耗,在大功率DC/DC变换电路中得到了广泛的应用[1-3]。
低压大电流大功率软开关全桥变换器拓扑结构分析

低压大电流大功率软开关全桥变换器拓扑结构分析*杨钰辉 **(南京船舶雷达研究所,江苏南京210003)摘 要:分析研究了低压大电流全桥变换器电路拓扑结构。
分别介绍了功率变压器初级移相控制零电压(ZVS)P WM和移相控制零电压零电流(ZVZCS)P WM软开关全桥变换器主电路拓扑结构,以及功率变压器次级适宜采用的不同电路拓扑形式,并对其优缺点进行了对比分析。
文中简要说明了在变换器输入级加入功率因数校正环节的必要性。
关键词:发射机;变换器;拓扑结构中图分类号:TN830 文献标识码:A 文章编号:1009-0401(2007)04-0047-04 The topol ogical anal ysis of the f u ll bri dge converter based on lo w voltage,h i gh curre nt,h i gh po wer soft s w itchesY ANG Yu hui(N anjing M arine Radar Institute,N anjing210015,China)A bstract:I n th is paper,the topo log ical struct u re o f t h e lo w voltage,h i g h curren,t full bridge(FB) converter is ana l y zed.The m a i n c ircuit topolog ies of the Z VS P WM and ZVZCS P WM based so ft s w itc h i n g,full bridge converters used i n the pri m ary stage of the transfor m er are intr oduced.Besi d es,the d ifferent circu it topolog ical structures of the secondary stage o f the transfor m er are presented w ith the ir advantages and d isadvantages co m pared.The necessity of addi n g a part for pow er factor correction i n the i n put stage of t h e converter is g i v en briefly.K eyw ords:solid state trans m itter;converter;topo l o g i c al structure1 引 言随着固态功率放大技术的发展,固态脉冲雷达发射机所需电源的功率也随之增大。
大电流低电压开关电源拓扑结构和总体设计-设计应用

大电流低电压开关电源拓扑结构和总体设计-设计应用1、电源总体设计电源为恒流源工作方式,其输出电流可在45~90A连续可调,并稳定工作,输出功率1.35kW,采用PWM控制,开关频率30kHz。
图1是电源框架图,图中未画出保护电路框图。
单相220V交流输入经工频整流、滤波后向DC/DC全桥变换器供电。
在电源合闸接入电源电压瞬间,由于电容器上的初始电压为零,电容器初始充电会形成很大的瞬间冲击电流,软启动电路用于防止该瞬间冲击电流,改善电源启动性能,保护EMI滤波器、工频整流器件及电容器等,以保证开关电源正常而可靠运行。
DC/DC全桥变换器主要由四个开关管组成的桥式逆变电路、高频变压器、输出高频整流及滤波电路组成,桥式逆变电路在控制及驱动电路作用下,将直流转换成高频方波交流,再经高频变压器降压以及副边高频整流、滤波后输出直流。
电源控制电路由专用集成芯片SG3525及其外围电路构成PWM调制,经光电隔离、功率放大后直接驱动全桥变换器开关管,由于电源工作在恒流方式,且电流较大,所以应用电流传感器采样输出直流电流作为控制信号,反馈到控制电路,以实现PWM调制,达到稳定输出电流的目的。
2、主电路设计本电源主电路拓扑结构如图2所示,由于该电源具有大电流低电压的特点,对高频干扰信号以及合闸瞬间的浪涌电流非常敏感,因此220VAC/50Hz交流电整流前先经EMI滤波器滤波,大大减小了交流电源输入的电磁干扰,同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。
高频变压器是DC/DC全桥变换器的磁性元件,许多其它主电路元器件的参数设计都依赖于变压器的参数,对其进行合理优化设计非常重要。
本电源的高频变压器设计采用AP法,AP就是指磁芯有效截面积和线圈有效窗口面积的乘积。
磁芯选用一对E型软磁铁氧体,考虑到变换器工作频率,磁芯工作磁感应强度BW设计为0.16T,根据电源主电路拓扑结构,高频变压器的计算功率为:式中AW为磁芯窗口面积;Ae为磁芯有效截面积;K0为窗口使用系数,一般典型值取0.4;Kf为波形系数,本变压器原副边绕组波形为方波,取Kf=4;fs为变压器工作频率(Hz);J为绕组导线电流密度,设计为400A/cm2。
一种低压大电流DC-DC电源的设计
一种低压大电流DC-DC电源的设计
吴限;尹华;王斌
【期刊名称】《微电子学》
【年(卷),期】2004(34)2
【摘要】采用高集成度的PWM控制IC(DPA426)、同步整流、低损耗变压器复位等多种技术,研制了一种低压大电流高效高功率密度DC DC电源。
该电路具有完备的输入欠压/过压保护、输出过流/过压保护和过热保护等功能。
【总页数】3页(P178-180)
【关键词】PWM控制;同步整流;低损耗变压器;DC—DC转换器;脉冲宽度调
制;DPA426
【作者】吴限;尹华;王斌
【作者单位】中国电子科技集团公司第二十四研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TM42
【相关文献】
1.一种低电流纹波的低压大电流DC-DC变换器的研究 [J], 王萍;孙栩;宋良瑜
2.一种高效率大电流的DC-DC降压电源设计 [J], 胡玉松
3.一种新的低压大电流DC-DC变换器的研究 [J], 王萍;孙栩;宋良瑜
4.一种盾构机用低压大电流控制电源系统设计 [J], 冯宝珍
5.低压大电流开关电源的整流电路和带隔离的DC-DC变流电路 [J], 张兆凤
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交错并联在低压大电流开关电源中的应用
交错并联是指在低压大电流开关电源中,将多个电源模块连接在一起,以提高电源的输出功率和稳定性。
这种连接方式可以实现电源的有效利用,减少电源的故障率,提高电源的可靠性和稳定性。
交错并联在低压大电流开关电源中的应用,主要用于提高电源的输出功率和稳定性。
它可以使电源的输出功率更大,以满足应用的需求,同时也可以提高电源的效率,减少电源的故障率。
首先,交错并联可以增加电源的输出功率。
当电源的输出功率不足以满足应用的需求时,将多个电源模块连接在一起,可以大大提高电源的输出功率。
其次,交错并联可以提高电源的可靠性和稳定性。
当其中一个电源模块发生故障时,其他电源模块仍然可以正常工作,从而保证了电源的可靠性和稳定性。
此外,交错并联还可以提高电源的效率。
由于多个电源模块共享负荷,因此可以减少电源的故障率,从而提高电源的效率。
总之,交错并联在低压大电流开关电源中的应用,可以提高电源的输出功率,提高电源的可靠性和稳定性,提高电源的效率。
它是一种有效的电源连接方式,可以有效地提高电源的性能,从而满足应用的需求。
变压器的应用与设计解析
铁心的材料及尺寸无关。
5、电磁铁
电磁铁通常有线圈、铁心、和衔铁三个主要部分组成。 其工作原理是:当线圈通电后,电磁铁的铁心被磁化, 吸引衔铁动作从而带动其它机械装置发生联动;当电 源断开后,电磁铁铁心的磁性消失,衔铁带动其它机 械装置释放。
米(H/m)。真空的磁导率 0 4 107 H/m 非铁磁物质的磁导率与真空极为接近,铁
磁物质的磁导率远大于真空的磁导率。
相对磁导率μr:物质磁导率与真空磁导率 的比值。非铁磁物质μr近似为1,铁磁物质 的μr远大于1。
(4)磁场强度H
磁场强度只与产生磁场的电流以及这些 电流分布有关,而与磁介质的磁导率无 关,单位是安/米(A/m)。是为了简 化计算而引入的辅助物理量。即H = B/μ (或B = μ×H)。
(2)按相数分:单相变压器、三相变压器; (3)按频率分:高频变压器(开关电源)、中频变压器(中频加热、
淬火)、工频变压器; (4)按冷却介质分:油浸变压器、干式变压器(空气自冷)、水冷
变压器; (5)按铁心形式分:心式变压器、壳式变压器; (6)按绕组数分:双绕组变压器、自耦变压器、三绕组变压器、多
(3) 额定电流:额定电流是指变压器按规定的 工作时间(长时连续工作或短时工作或间歇断 续工作)运行时原副边绕组允许通过的最大电 流, 是根据绝缘材料允许的温度定下来的. 由于 铜耗, 电流会发热. 电流越大,发热越厉害, 温度 就越高. 在额定电流下, 材料老化比较慢. 但如 果实际的电流大大超过额定值, 变压器发热就 很厉害, 绝缘迅速老化, 变压器的寿命就要大大 缩短.
互补MOSFET的脉冲变压器隔离驱动电路设计
够快的上升和下降速度; ②开通时以低电阻为栅极电 容充电, 关断时为栅极提供低电阻放电回路, 以提高 功率 MOSFET 的开关速度;③为了使功率 MOSFET 可 靠触发导通, 触发脉冲电压应高于管子的开启电压, 为了防止误导通, 在其截止时应提供足够负的反向栅 源电压; ④功率开关管开关时所需驱动电流为栅极电 容的充放电电流, 功率管极间电容越大, 所需电流越 大, 即带负载能力越大。
the release of energy stored in the inductor, the idealization of the waveform, the range of the duty, etc. This optimized design of the
技 transformer- isolated gate drive circuit of MOSFET is completed with the OrCAD software, the simulations and verifications are carried
设备提供能量的低压大电流开关电源中。随着 MOS-
FET 的应用日益广泛, 在一些特殊场合常常要使用到
互补的 MOSFET, 本文针对这个问题提出了一种针对
互补 MOSFET 电路设计的驱动电路。
1 功率 MOSFET 对驱 动电路的 要求
图 1 极间电容等效电路
MOSFET 对驱动电路通常要求: 触发脉冲具有足
[6]W.Richard Stevens.TCP/IP Illustrated Vol 1:The Protocols, 1995
[7]REALTEK. RealTek 8100 Programming Guide, Rev 1.0, 2001
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1 多组变压器论述
半导体技术 、 微电子技术以及逆变技术的高频化、
智 能化 、 块化 的发 展极 大地 推动 了开 关 电源 的发展 。 模
收稿 日期 : 0 51一5 2 0 —1( ) 作者简介 :李 凯 (9 1 , 北京 交通 大 学电 气工程 学 院 1 8 一) 男,
硕 士研 究 生 , 究 方 向 : 力 电子 技 术 。 研 电
电流不相 同, 严重时会因负担过重而损坏。 二极管并联使用 , 为了达到均流的 目的, 以采用 可 串入 电阻方式 并 联 , 图 3 a 所 示 ; 采 用 串入 动 态 如 () 或 均流 互感 器并 联等 方法 , 图 3 b 所示 。 如 () 由于邻 近效 应及 趋 肤 效 应 的 影 响 , 于 串入 电 阻 对 的并联 方式 , 二极 管 的均 流 效 果 随输 出 电流 的大 小 而 改变, 均流效果较差。且对于低压大电流 , 为了减小串 入电阻上的损耗 , 其阻值不宜 较大 , 这会降低均 流效 果 。对于串入动态均流互感器 的并联方式 , 以达到 可 较好的均流效果 , 但大电流互感器的制作工艺复杂 , 成 本 高 ,同时 由于动态 均 流互 感器 的漏感 及 引 线 电感 的 存在 , 使得二极管在关断时的反向尖峰电压增高 , 电磁 干扰及 损耗 随之 增加 。
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盯 上上
() b一组副边
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对于低压大电流开关电源, 次级输 出一般采用全 波整流方式。由于受到单个整流二极管容量的限制 , 常 采用一 组变 压器 ,多组 副边 , 图 1() 示 , 者 如 a所 或 组副边多只整流二极管并联 的结构 , 如图 1( ) b 所
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() a多组 副边
维普资讯
通 往 电 碌 技 .
20 0 6年 3月 2 5日第 2 3卷第 2 期
Tee o Po rTe h oo is lc m we c n lge M a . 5,2 0 r2 0 6,Vo. 2 .2 1 3 No
文章编 号 :0 93 6 ( 0 6 0 一0 50 10 —6 4 2 0 ) 2( 4 —3 /
图 2 一 组 变 压 器 等 效 电路
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( 多组副边 a ) 图 1 一 组 变 压 器
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( 一组副边 b )
图1 所示电路, 在原副边能量传递期间 , 变压器可 以等效为电压源 , 而副边线路上 的阻抗可以等效为 电 压源 内阻 。 由于电压 源 内阻相 对 于整流 二极 管等效 电 阻较小, 可忽略不计 。设原副边完全耦合, 因此其等效 电路可简化为如图 2 所示 。 显然 , 1 图 这两种结构等效电路相同, 都属于整流 二极管并联均流 的问题 。在实际应用过程 中, 由于整 流 二极管 正 的电流 温度 系数 , 使 流 经 整 流 二极 管 的 会
i f hssrcueae x lrdb S I E s l i f1 10 0A o r u pyo hf n h s ul r g VS t o i t tr r poe yP PC i a o o 2v/ 0 p we p l f iigp aeflb i eZ . s t u e mu t n s s t d
i o rs p l flw otg n ihc re t sito u e n o ae t h tu t r fo eta so me.Isme— n p we u pyo o v l ea dhg u rn r d c da d c mp rdwi tesr cu eo n rn fr r t t a i n h
L iHAO Ru xag YO Xi -eZ N Qi gl I , Ka i i 。 U a j , HE o - n - n oi n i
( c o l f lcr a E g er g B in i tn ies y B iI ( 0 4 C ia) Sh o eti l n i ei , e lgJ oo gUnv ri , eig11 4 , hn oE c n n j a t jl 0
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多 组 变压 器在 低 压 大 电流 开关 电源 中应 用 的研 究
李 凯, 郝瑞 祥 , 游小杰 , 郑琼林 ( 北京交通大学 电气工程学 院,北京 10} ) 0 ( 4 4
摘 要 : 绍 了一 种 低 压 大 电流 开 关 电 源 采 用 的 变压 器 结 构 , 与 传 统 的一 组 变压 器 结 构 进 行 了 比较 。 以 1 10 0 介 并 2v/ 0 A 移 相 全桥 Z VS开 关 电源 的 P P C S I E仿 真 验 证 了这 种 结 构 的 优 点 。
关键词 :Z ; VS 移相全桥 ; S I E仿 真 P PC
中 图分 类 号 : N8 T 6 文 献 标 识 码 :A
S u y o h a so me sUs di o rS p l fL w la ea d Hi h Cu r n t d n t eTr n f r r e n P we u py o o Vo tg n g re t
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Ab ta t n t i p p r tu tr f h rn fr r t h rmaisi e isa dt esc n aisi a all sd src :I hs a e 。asr cu eO eta so me swi t ep i re sre n h e o d re np rl e t h n eu