基于MCU控制的高压开关电源
收稿日期:20100830基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(2008BB2314)作者简介:王斌(1974),男,江苏淮安人,副教授,博士,主要从事电力电子系统的数字控制的研究。文章编号:10042474(2011)01006404
基于MCU控制的高压开关电源
王斌1,芶志平2,毛海燕2(1.重庆大学自动化学院,重庆400030;2.中国电子科技集团公司第26研究所,重庆400060)摘要:针对压电陶瓷驱动电源的应用设计了一种基于单片机(MCU)控制的高压开关电源,实现了低压(9~18V)输入下的高压(150V)输出。电路主回路采用准谐振反激变换拓扑结构,MCU芯片控制脉宽调制(PWM)电源管理芯片完成变换器升压,并驱动H桥逆变电路输出频率可调的方波电压。数字控制的高压开关电源工作波形稳定,尖峰噪声小,输出电压精度高。实验结果验证了高压开关电源的性能。关键词:压电陶瓷;开关电源;单片机(MCU)控制;准谐振中图分类号:TN86文献标识码:AAHighVoltageSwitchingPowerSupplyBasedonMCUControlWANGBin1,GOUZhiping2,MAOHaiyan2(1.CollegeofAutomation,ChongqingUniversity,Chongqing400030China;2.26thInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation,Chongqing400060,China)Abstract:Ahighvoltageswitchingpowersupplybasedonthemicroprogramcontrolunit(MCU)forpiezoelectricceramicactuatorhasbeendesigned.The150Vhighvoltageoutputhasbeenrealizedattheconditionof9Vto18Vlowvoltageinput.Aquasiresonantflybackconversiontopologywasusedforthecircuitmainloop.TheboostedvoltageoftheconverterwasrealizedbyMCUchipcontrolledpulsewidthmodulation(PWM)regulator.TheMCUcontrolstheswitchingfrequencyoftheHbridgeinvertertooutputthesquarewavevoltage.Thedigitallycontrolledswitchingpowersupplyhasthecharacteristicsofstablewaveform,lowpeaknoiseandhighprecisionofoutputvoltage.Theperformanceofthehighvoltageswitchingpowersupplyhasbeenverifiedexperimentally.Keywords:piezoelectricceramic;switchingpowersupply;MCUcontrol;quasiresonant0引言压电陶瓷作为一种微位移器件,在精密工程应用领域里有着广泛的应用前景。压电陶瓷材料的工作特性很大程度上取决于驱动电源的性能,驱动电源必须输出稳定性好的高幅值电压,并具有较好的动态性能,可适应外界条件的突变[12]。传统的高压驱动电源通常以模拟脉宽调制芯片为核心控制开关电路、整流电路等完成稳定电压输出。随着数字控制技术的发展,单片机、数字信号处理器等数字芯片也逐渐参与到开关电源的设计,带来了可编程性、高集成度、高扩展性等优点[34]。作者提出了一种基于MC68HC908JK3芯片的高压开关电源,在低压(9~18V)输入下能输出高精度频率可调输出电压,可满足压电陶瓷驱动电源的应用需求。1高压开关电源的设计高压电源输入9~18V,输出150V方波电压,频率可控。电路结构采用单片机控制开关电源的方式,原理框图如图1所示。主功率回路采用准谐振反激式开关电源拓扑结构,控制芯片为MC33060,直流电压经H桥逆变电路转换后得到150V方波电压。负载电压和电流采样信号经A/D转换后,输入单片机(MCU)控制芯片MC68HC908JK3,单片机根据软件算法完成恒流或恒压控制,同时输出频率可调的驱动信号到H桥逆变电路,实现直流电压到方波信号的转换。电路以MCU芯片为控制核心,不仅能完成高精度精确的受控电压和电流输出,还能实现过压保护、过流保护、上位机通讯等一些重要的辅助功能。
图1高压开关电源原理框图反激式开关变换电路如图2所示。MC33060是低功耗固定频率的脉宽调制(PWM)控制芯片,内第33卷第1期压电与声光Vol.33No.12011年2月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSFeb.2010部集成了振荡器、误差放大器、5V基准源等,主要用来实现单端电压模式控制。开关管Q1导通时,输入向变压器储能,次级整流管D1处于关断状态;Q1关断时,整流管D1导通,变压器储能输出到次级,为C4充电。振荡电阻R1、振荡电容C3与内部振荡器一起产生振荡三角波,振荡波形与引脚3接收的MCU电压基准信号比较,产生PWM信号驱动功率开关管Q1。为了降低开关管和整流管的电压应力,输出采用了倍压整流电路结构,通过整流管D1、D2和电容C4、C5实现了二倍压整流。
图2反激式开关变换电路尽管反激式主回路具有结构简单,成本低等优点,但在高压输出下,其电压尖峰高和纹波噪声大显得更突出。为了减少高压电源的输出纹波噪声,电路设计引入了准谐振技术[5],使反激变换器工作在软开关状态,从而降低电磁干扰噪声(EMI),提高电源转换效率。开关管的导通时间Ton=IpLp/Vin(1)式中:Lp为初级绕组电感量;Ip为初级峰值电流;Vin为输入电压。变压器复位时间Toff=IpLp/VOR(2)式中VOR为次级到初级的折射电压。当次级绕组中的能量释放完毕后,VOR也将消失。Lp、开关管漏极电容Cp和绕组电阻Rp构成一个RLC谐振电路,因此折射电压随时间t的变化关系为VOR(t)=VORe-tcos(2fpt)(3)式中=Rp/(2Lp)为衰减因子;fp=12LpCp为谐振频率。开关管的漏源电压为VDS(t)=Vin+VORe-tcos(2fpt)(4)当cos(2fpt)=-1时,VDS(t)具有最小值,即2fpt=t=1/2fpt=LpCp(5)由此可得到准谐振反激式变换器的一个完整工作周期T=TonToff+t(6)准谐振反激式变换器的工作频率为fS=VORIpLp(1+VOR/Vin)+VORLpCp(7)MCU控制电路核心采用MC68HC908芯片,其内部总线速度8M,集成了12路8位模数转换器(ADC)、4kFlash存储器、2通道16位定时器等模块,控制电路如图3所示。电压电流采样信号经信号调理电路处理后,输入到单片机的ADC端口引脚6和引脚8,得到采样信号的数字量值。内置的算法程序进行计算处理后,生成电压基准值,经D/A变换器处理由引脚19输出电压基准信号给电源管理芯片MC33060。如果输入电压、负载环境发生变化,单片机根据采样信号的偏差计算,将实时改变电压基准值,从而调整PWM信号的频率和脉宽,稳定输出电压。单片机内部的定时器产生两路PWM驱动信号DR1和DR2,由引脚9、10输出到H桥逆变电路驱动功率管。
图3MCU控制电路H桥逆变电路如图4所示。DR1和DR2为2路反相驱动信号,由单片机的定时器模块输出。DR1驱动功率管Q2、Q5导通时,DR2驱动功率管Q3、Q4关断,负载供电150V;DR1驱动Q2、Q5关断时,DR2驱动Q3、Q4导通,负载供电-150V。因此,输入直流电压经H桥电路作用后,在负载两端形成方波交流波形,改变定时器程序设置的频率参数就可调节方波电压的工作频率。为了减少功率管关断瞬间产生的电压尖峰,4个开关管都并联了滤波电容。出于成本考虑,作者选择了分立器件的方案构建H桥变换器。从提高电路可靠性的角度出发,还能选用集成的全桥变换器芯片,如SLA2403等。第1期王斌等:基于MCU控制的高压开关电源65
图4H桥逆变电路2实验结果基于上述研究方案,作者实际设计了一台高压直流开关电源。为了检验其性能参数,针对不同工作条件下的波形曲线进行了测试。图5、6分别为在12V输入下,功率MOS管漏级电压波形和输入滤波电容EMI电压波形,对准谐振控制回路引入前后
的工作波形作了对比。图6输入滤波电容EMI电压波形由图5、6可知,如果没有准谐振控制回路,功率开关管的漏级电压波形在关断后期将出现振荡(见图5(b))所示;随着输入电压的增大振荡现象会更严重,同时导致EMI干扰现象严重(见图6(b))。因此,准谐振工作状态的引入减少了开关损耗,降低了EMI干扰,提高了电路工作的效率和可靠性。图7为高压开关电源变压器次级输出电压波形。图8为电源稳态输出电压波形(150V、400Hz)。由图7、8可知,所设计的高压直流开关电源工作波形稳定,电压纹波噪声小。图8的输出方波有一些电压尖峰,主要由H桥功率开关管的高频导通关断而产生,通过尖峰吸收电路可较好地抑制。
3结束语针对压电陶瓷驱动电源的应用需求,设计了基于MCU控制的准谐振高压开关电源,可输出稳定的交流方波电压,同时可通过MCU定时器的程序66压电与声光2011年设置来调节其工作频率。实验结果表明,准谐振高压开关电源工作波形稳定,输出电压纹波噪声小,电压尖峰低,具有较高的可靠性。参考文献:[1]杜正春,杨建国,姚振强.精密工程中压电作动器两种高压驱动电源的研制[J].压电与声光,2001,23(6):478480.DUZhengchun,YANGJianGuo,YAOZhenqiang.Twodrivingpowerofpiezoelectricactuatorinprecisionengineeringusingnormalvoltageresistantdevice[J].Piezoelectrics&Acoustooptics,2001,23(6):478480.[2]国海峰,肖站,李生.基于MC34063控制的压电陶瓷泵电源研制[J].压电与声光,2009,31(6):820823.GUOHaifeng,XIAOZhan,LISheng.DevelopmentofadrivingpowerbasedonMC34063forpiezoelectricceramicmotors[J].Piezoelectrics&Acoustooptics,2009,31(6):820823.[3]钱照明,张军明,谢小高,等.电力电子系统集成研究进展与现状[J].电工技术学报,2006,21(3):114.QIANZhaoming,ZHANGJunming,XIEXiaogao,etal.Progressinpowerelectronicssystemintegration[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2006,21(3):114.[4]YOUSEFZADENV,WANGN,POPOVICZ,etal.AdigitallycontrolledDCDCconverterforRFpoweramplifier[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2006,21(1):164172.[5]CHANCC,CHAUKT.AnewzerovoltageswitchingDC/DCboostconverter[J].IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems,1993,29(1):125134.(上接第63页)[5]王兰美,郭业民,潘志国.人体足底压力分布研究与应用[J].机械制造与研究,2005,34(1):3538.WANGLanmei,GUOYemin,FANZhiguo.Researchandapplicationoffootpressuredistribution[J].MachineryManufacturingandResearchPublications,2005,34(1):3538.[6]陶玉贵.一种新型电荷放大器的研究与设计[J].安徽师范大学学报,2008,31(5):443446.TAOYugui.Studyanddesignofanewtypeofchargeamplifier[J].AcademicJournalofAnhuiNormalUniversity,2008,31(5):443446.[7]周怡頲,凌志浩,吴勤勤.ZigBee无线通信技术及其应用探讨[J].自动化仪表,2005,26(6):59.ZHOUYiting,LINZhihao,WUQingqing.IntroductionandapplicationsofZgBeewirelesscommunicationtechnology[J].AutomationInstrumentationPublications,2005,26(6):59.[8]刘欣.基于ZigBee无线网络的温湿度监测系统[J].机电工程,2008,25(11):2023.LIUXin.TemperatureandhumiditymonitoringsystembasedonZigBeewirelesscommunicationnetwork[J].ElectricalEngineeringPublications,2008,25(11):2023.
乐华A3开关电源电路原理详细
乐华A3开关电源电路原理
数码乐华彩电N21K8电源采用三洋A3电源，包括整流滤波，稳压调整，保护三个部分。
1、整流滤波电路
市电220V交流，通过SW501流过保险丝FU501（3.15A/250V），送到L501、C501、C502组成π型低通滤波器，防止电网里的高频干扰进入机内。从电路结构上可以看出，这种π型滤波器可以对两根交流进线上的高频干扰起到同样的抑制作用。L503、C507等组成另一个π型低通滤波器，把开关电源本身产生的高频干扰信号抑制掉，防止它们串入电网造成污染。D503-D506、C518•组成交流整流电路插在两个π型滤波器的中间，这样的电路结构，对于高频干扰来说，等效于对两个方向来的高频干扰都增加了一层抑制作用。C503-C506小电容并在整流二极管两端，防止高频浪涌电流损坏二极管，起到了保护作用。502为整流滤波电路的限流电阻。RT501、L909组成消磁电路；当电视机冷态开机时，RT501的电阻值只有十几Ω，在消磁线圈内流过很大的电流，•对显像管屏幕自动消磁。随时间增加，RT501的电阻值不断加大，•流过消磁线圈的电流也逐渐减小直到消磁线圈内的电流衰减为零。
2、稳压调整电路
稳压调整电路采用并联自激式开关电源，它包括：振荡、误差放大和稳压、激励等几部分。
（1）、振荡电路
接通电源后，整流输出的脉动直流电压通过R520、R521、•R522启动电阻加在开关管V513的基极B，另一路通过开关变压器初级绕组(3)～(7)加在开关管V513的集电极C。V513基极有电流注入后，开始由截止变为导通，•在其集电极就有电流流过，由于绕组(3)～(7)里有一个小电流流过时，在其两端就感应一上正下负的电动势，同时在反馈绕组(1)～(2)端也感应一上正下负电压，(1)端的正电压通过VD517整流后加在V513的基极，使V513从导通加速变为饱和状态，相当于开关接通。然后，有一逐渐上升的电流流过初级绕组。电源向初级绕组充磁。
智能化数字电源的应用与发展研究
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智能化数字电源的应用与发展研究
作者：孔维成 李悦 袁赛 杨海明
来源：《电子世界》2012年第03期
【摘要】数字电源以其高性能和高可靠性的特点在工农业生产、国防、航空航天及医疗设备等领域得到广泛应用。文章介绍了数字电源具有电源管理功能完善、能面向用户设计等显著优点。对当今数字电源的技术发展情况进行了分析，阐述了数字电源技术在未来各领域将得到广泛应用。
【关键词】数字电源；智能化；设计；应用；发展
1.引言
进入21世纪以来，开关电源正朝着智能化、数字化的方向发展。新问世的数字电源以其优良特性和完备的监控功能，引起人们的广泛关注。数字电源提供了智能化的适应性与灵活性，具备直接监控、远程故障诊断、故障处理等电源管理功能，能满足复杂的电源要求。数字电源的这些特点使其在现在的诸多领域得到很好的应用，并将继续扩展它的应用范围。因此对数字电源应用的研究十分重要。
2.数字电源的技术特性
数字电源是以数字信号处理器DSP（Digital Signal Processing）或微控制器MCU（Micro
Control Unit）为核心，将数字电源驱动器、PWM（Pulse Width Modulation）控制器等作为控制对象，能实现控制、管理和监测功能的电源产品，能提供管理和监控功能，并延伸到对整个回路的控制。数字电源有用DSP控制的，还有用MCU控制的。相对来讲，DSP控制的电源采用数字滤波方式，较MCU控制的电源更能满足复杂的电源需求、实时反应速度更快、电源稳压性能更好。
数字电源管理DPM（Design Pro
-ject Manager）是指用数字信息来管理电源系统及其电源的整体运作。有了DPM，就可以利用数字信号实现与电源的通信，可实现对电源系统加电、测序、负载分配和平衡、故障分析、热交换、维护保养及其它任务。数字电源控制器DCP（Digitally Controlled
英飞凌MCU新手入门应用笔记中文版
新手导1. 82.163.32声明：英飞凌社区应用笔记部分资料内容来源英飞凌社区请来信告知。本人尊重原创作者。 2012/6 新手导航中文版 位单片机介绍 位单片机介绍 位单片机介绍 凌社区热心网友奉献资料整理和网络，应用笔记心得整理，内容仅供参考。如果侵犯Infineon（MCU新手门篇）英飞凌社区新导航笔记 Ken 2012/6/3 果侵犯你的版权，新手入社区新手 与非网英飞凌社区整理出品 ./
/bbs/ 关于英飞凌 总部位于德国纽必堡的英飞凌科技股份公司，为现代社会的三大科技挑战领域——高能效、移动性和安全性提供半导体和系统解决方案。2010财年（截止到9月30日），公司实现销售额40亿欧元，在全球拥有约26,000名雇员。英飞凌科技公司的业务遍及全球，在美国苗必达、亚太地区的新加坡和日本东京等地拥有分支机构。英飞凌公司目前在法兰克福股票交易所（股票代码：IFX）和美国柜台交易市场（OTCQX）International Premier（股票代号：IFNNY）挂牌上市 英飞凌在中国 英飞凌科技股份公司于1995年正式进入中国市场。自1996年在无锡建立第一家企业以来，英飞凌的业务取得非常迅速的增长，在中国拥有1300多名员工，已经成为英飞凌亚太乃至全球业务发展的重要推动力。英飞凌在中国建立了涵盖研发、生产、销售、市场、技术支持等在内的完整的产业链，并在销售、技术研发、人才培养等方面与国内领先的企业、高等院校开展了深入的合作。 ☺☞ Infineon XC800系列8位元MCU（8位单片机） 超级耐高温150℃工业级 8位MCU XC800 专为汽车应用设计 XC800 150℃系列是汽车产品的理想之选，例如涡轮增压器、发动机风扇、节流阀或阀控制装置、EPS、燃料/燃油传感器以及水/机油/燃油泵等。潜在的工业应用包括加热控制装置、锅炉系统或电机内部的电子控制系统等。 AEC-Q100是由汽车电子设备委员会（AEC）制定的可靠性压力测试标准。测试表明，英飞凌全新推出的系列高温微控制器，经过符合AEC-Q100 Grade 0 （-40℃至150℃）标准要求的测试和认证。这使它们成为汽车发动机舱，以及极端恶劣环境中的工业解决方案的理想之选。 XC800 150°C器件可靠近传感器和执行器安装，相比以往的电子或机械解决方案而言，可改善连通性，确保高效的电机控制，并降低系统成本。由于该系列器件不需要隔热装置和额外的布线，因此有助于降低汽车和工业产品的成本和复杂度。XC800 150℃系列的所有型号，均立足于英飞凌强大耐用、性能成熟的闪存技术和高质量的生产工艺，可确保出色的可靠性。 搭载强大外设的XC800 150℃系列 XC800 150℃系列进一步拓展了成熟、强大的XC800微控制器的应用领域。该系列器件内装一枚8051处理器内核、不同容量的闪存（4kB至32kB），并集成了振荡器、稳压器、EEPROM和监控电路等组件，可降低整个系统成本。不同型号与非网英飞凌社区整理出品 ./
基于MCU技术的数据采集系统的硬件设计与实现
Ｉ 一 研发 …………………………一
基于ＭＣＵ技术的数据采集系统的硬件设计与实现
东北大学信息科学与３－程学院张立立 尹国成孙尚超
【摘要】设计了一种采样ＭＣＵ级联技术的多路数据采集硬件系统，该数据采集硬件系统采用Ｃ８０５１Ｆ０４０作为采集控制芯片，通过多片Ｃ８０５１Ｆ０４０级联可以灵活扩展 采集路数。该数据采集系统除了能够采集数字量以外，还能够采集信号的频率，经过内部算法的处理传给上位机进行显示。经过调试与测试，该数据采集系统运
行稳定，基本达到７设计的要求。
【关键词】ＭＣＵ技术；数据采集；单片机；级联
数据采集系统起始于２Ｏ世纪５Ｏ年代，数
据采集系统…是结合基于计算机的测量软硬
件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系
统。数据采集是利用一种装置，从系统外部
采集数据并输入到系统内部的一个接口。７Ｏ
年代初，随着计算机技术及大规模集成电路
的发展，特别是微处理器及高速Ａ／Ｄ转化器的 出现，数据采集系统结构发生了重大变革。
原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程
序控制器组成的采集系统被微处理器控制的
采集系统所代替。由微处理器去完成程序控
制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的
灵活性和可靠性大大地提高，系统硬件成本 和系统的重建费用大大地降低。
本文设计了一种基于ＭＣＵ级联技术的数据 采集硬件系统，该数据采集系统采集的是开
关量，此系统采用Ｃ８０５１Ｆ０４０作为采集芯片，
对于Ｃ８０５１Ｆ０４０单片机而
言有６４个Ｉ／Ｏ端口，通过多片Ｃ８０５ＩＦ０４０
级联可以灵活扩展采集路数。这样的设计大 大增加ｒ系统的灵活性，可以满足大多数
的应用，用户不必为采集路数不够用而担
心。数据采集技术是一一种流行且实用的电子
技术，广泛应用于信号检测、信号处理、仪 器仪表等领域 。。随着数字化技术的不断发
展，数据采集技术也呈现出速度更快、通道
更多、数据量更大的发展趋势。
１数据采集系统功能与硬件总体设计 ｌ＿１数据采集系统功能需求
DCDC技术的现状及发展（精选）
DC/DC技术的现状及发展
摘要：从工程实际的角度介绍了DC/DC技术的现状及发展，给出当今国际顶级DC/DC产品的实用技术、
专利技术及普遍采用的特有技术。指出了半导体技术进步给DC/DC技术带来的巨大变化。并指出了DC/DC的数字化方向。
关键词：有源箱位软开关 同步整流 级联拓朴 MCU控制 高效率高功率密度DC/DC
分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。对其性能要求越来越高。除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对
其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。这样其平均无故障工作时
间才越来越长，可靠性越来越好。因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能
的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。例如：二十年前Lucent公司开发出
第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78%。而如今半砖的DC/DC输出功率已达到300W，转换效率高达93.5%。
从八十年代末起，工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温
关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角度仅有两
项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代
初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。
有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。第一代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术，其专利已经
于2002年2月到期。VICOR公司利用该技术，配合磁元件，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率
KLB-MCU的主板端子说明书
KLB-MCU的主板端子说明书
KLB - MCU主板端子说明
1.PSPB1插件7脚4脚控制柜急停安全回路检测检修上下信号
2.P2H插件1.2.3脚地坑安全上下极限3.4脚厅门锁
3.P1C插件5脚6脚14脚轿顶安全10脚12脚轿门12脚13轿顶检修开关1.2.3.4脚连接轿顶板通讯
4.P1M插件5脚8脚主机急停9脚3脚安全钳4脚10对重安全钳1.6.2.7脚连接称重通讯
5.P7M插件4.8.9.3脚抱闸检测开关5.7脚主机热敏开关11.12脚连接刚带盒电源1.10脚刚带检测开关
6.P80H2脚上减速1脚下减速3脚公共
7.L N市电源去控制柜F1C开关，开关电源盒F2C去轿顶电源盒轿厢照明风扇门机
8.PCONTACTOR插件3.7脚BY抱闸接触检测8脚SW主接触器检测常闭
9.PSPB3机房紧急电动上下行信号
10.F2安全回路保险管
11.F1外呼保险管
12.P30V主板电源
13.PTF变压器温度检测常闭
14.PLR电抗器温度检测常闭
超宽输入电压反激式开关电源的设计
1超宽输入电压反激式开关电源的设计
Super Wide Input Voltage Range,Off-Line Flyback
Switching Power Supply Design
飞兆科技股份有限公司 杨恒
(200070)
摘要：一般的反激式开关电源变换器的输入电压范围只能满足于1：3的关系，即90-264VAC，
而当要输入电压范围更宽时，例如1：6.6，即90-600VAC时，传统的固定工作频率的反激
式开关电源变换器就不能满足工程上的要求。本文介绍了利用压控振荡器(VCO)的控制方法，
来实现非常宽的输入电压范围。当输入电压变化时，变压器反馈绕组的电压也变化，使控制
IC的振荡频率作出对应的调整，以满足非常宽的输入电压的要求。
叙词：反激式开关电源,，压控振荡器(VCO)，定频率，变频率。
1. 引言
现在有许多方面的问题困扰着电源设计工程师。例如，正激式变换器的输入电压变化范
围较小，仅为90-130VAC；或180-264AC；而使用升压模式的变换器输入电压范围也只能适
合与90-270VAC，任何要满足更高的输入电压范围的产品则必须重新设计。公司生产产品
的目的是满足市场的需要，如产品的成本很高，对消费者来说都将是难以接受的。附加的产
品功能不但对企业来说是必须的；而且对用户来说也是可接受的。一般的反激式开关电源变
换器的输入电压范围只能满足于1：3的关系，即90-264VAC；而当要输入电压范围更宽时，
例如1：6.6，即90-600VAC时，传统的固定工作频率的反激式开关电源变换器就不能满足
工程上的要求。本文介绍了利用压振荡器(VCO)的控制方法，来实现非常宽的输入电压范围
的要求。当输入电压变化时，变压器反馈绕组的电压也变化，使控制IC的振荡频率作出对
应的调整，以满足非常宽的输入电压的要求。
2. 固定频率与压控振荡器(VCO)控制方法的比较
2.1固定频率电流型控制方法
固定频率电流模式的反激式开关电源变换器的输出功率一般小于150W，图1是该模式
金灶电磁炉维修资料
工作原理
这里例讲金灶KJ—10E，是广东海利公司近两年的新产品，双炉结构，左边是消毒锅，右边是烧水壶。由于没有现成的电路图，笔者只好按照实物绘制了电路原理图（见图1）。该机的电磁感应加热电路与其他品牌的电磁炉（灶）基本相同，是利用电磁感应原理将电能转换为热能的电器。开关管IGBT（VT3，型号：H20R1202）的饱和导通和截止时间（占空比）受控于MCU输出的PWM脉冲信号；C8（0.22μF/1200V）与加热线盘L2（或L3，电感量约为0.183mH）组成频率约为24kHz的并联谐振电路。当电磁炉工作时，加热线盘周围便产生高频交变电磁场，当炉面放置导磁又导电的金属锅（ 壶） 具时， 交变的磁场使锅（壶）底感应出强大的涡流而产生高热。下面具体分析一下它的工作原理。
1. 电源电路 ＋300V直流高压电源是直接由220V交流市电经高压整流桥堆（B1，型号：D15XB60H）整流、C7（4μF/400V）滤波产生的，是加热线盘、IGBT管工作的主电源。VIPer22A（IC2）是小功率智能开关电源集成电路，其引脚功能如图2所示。该集成电路内置场效应开关管、60kHz脉宽调制器、智能调整电路及过流、过压、过热保护电路。它具有外围电路简洁、输入电压适应范围宽、输出电压稳定等优点。本机由VIPer22A和Z1、C5、C4、VD1、VD2、L1、C3等外围元件组成＋18V开关稳压电源，主要是供给VT1、VT2、IC1（LM339）、切换继电器和排热电扇使用。＋5V的电源也是由＋18V电源经78L05稳压，C14滤波产生的，主要是作为基准电压源和供给控制显示电路使用。
2. 控制显示电路
控制显示电路是由8位MCU芯片S3F9454BZZ-DK94（IC3）、8位串入/并出移位寄存器74HC164N（IC4）、数码管、三极管、LED、按键和电阻、电容等元件组成的，并通过8位接插件与主电路板连接。它的引脚功能图如图3所示（详细资料
高低压不能共用一个地的原因
高低压不能共用一个地的原因
高低压不能共用一个地的原因
当有高低电压的时候，一般是不允许共地的，而是需要隔离开，比如我们常用的开关电源，它的输入是220VAC，输出5VDC，其中的变压器既是降压，也起隔离作用。 一般的讲，电压越高，隔离的距离越远，有些因为体积版面考虑，不能做远的，采用割空PCB方式，加大间距，这个的原因是PCB的材料一般是FR4材料，介电常数在4.2附近，也就是说，隔空的1mm，等于PCB的4.2mm，所以效果明显。
高低压一般为什么不能共地，若共地会如何，我们接下来建立一个模型来分析： 上图是不共地情况下，左边高压的正负端集聚正负电荷，根据电子学基础理论库伦定律，
对低压的正负两端的作用如上图，可以看出，当两者距离越远，可以基本上认为高压的正负端电荷对低压的正负端作用力基本上抵消了，只产生微弱的共模干扰，而这个干扰，是共模的，越远，越少，所以可以基本上认为没有影响。
上图为共地，当把高低压的负端共地连接之后，负端我们设为地端，注意这个地端是虚地，跟大地是不连接的，只是一个参考的公共端。对低压的正端来说，因为低压本身是一个电压源，不受地端如何连接，低压的正端相对于地端的电压是不会变的，所以没有影响。那么我们可以看到，只剩下高压的正端对低压的影响，而这个影响是单端的差模，因为没有了之前的高压的负端的负作用，所以影响比较明显。并且，一般的讲，高压端的电压若有波动的时候，那就对低压的电压也会产生波动。 共地，本质上就是把原来的共模干扰，变成了差模干扰，所以干扰放大了很多。 在有高低压布线的时候，一定要注意两者的区别，比如开关电源的初级，用UC3842之类的电路，因为初级就存在高低压布线问题，UC3842的供电在10多伏，而它驱动的功率管电压瞬间可以达到500V，并且他们两者是共地的，所以一般建议他们的共地采用单点接地，同时低压的跟高压的布板不要挨得很近，尤其是TOPSWITCH三端电源芯片，对共地有严格的要求。一是布板器件摆放的合理性，二是单点接地。还有一点，在有几百伏高压的开关电源初级，一般建议用专用的电源类IC，而不是采用MCU之类的驱动器来代替专用IC，因为MCU类的抗干扰能力差，容易跑飞了，若要用，一般要用光耦隔离再驱动，若非要共地，一般建议加屏蔽罩，并且电源等地方的抗干扰一定要处理好。 提到家用电网有火线问题，因为安全性，需要隔离，本文没有讨论安全性问题，只是把这个高低压共地干扰问题分析透，主要用于PCB布线等，提高抗干扰能力。
液晶彩电高压板电路构成
液晶彩电高压板电路构成
高压板电路(逆变器)是一种DC-AC(直流-交流)变换器，它的工作过程就是开关电源工作的逆变过程。开关电源的作用是将市电电网的交流电压转变为稳定的Vcc电压(12V或24V)，而高压板电路正好相反，它是将开关电源输出的Vcc电压(12V或24V)转变为高频(40~80kHz)的高压(600~800V)交流电。
高压板电路的种类较多，根据驱动电路的不同，主要有以下几种构成方案。
一、 "PWM控制芯片+Royer结构驱动电路"构成方案
1."PWM控制芯片+Royer结构驱动电路"构成方案的基本结构形式
图1所示是"PWM控制芯片+Royer结构驱动电路"构成方案的基本结构形式。
从图中可以看出，该高压板电路主要由驱动控制电路(振荡器、调制器)、直流变换电路、Royer结构驱动电路、电压和电流检测电路、CCFL等组成。在实际的高压板中，常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起，组成一块小型集成电路，一般称为PWM控制芯片。
图1中的ON/OFF为振荡器启动/停止控制信号输入端。该控制信号来自主板微控制器(MCU)，当液晶彩电由待机状态转为正常工作状态后，MCU向振荡器送出启动工作信号(高/低电平变化信号)，振荡器接收到信号后开始工作，产生频率40~80kHz的振荡信号送入调制器，在调制器内部与MCU部分送来的PWM亮度调整信号进行调制后，输出PWM激励脉冲信号，送往直流变换电路，使直流变换电路产生可控的直流电压，为Royer结构的驱动电路功率管供电。功率管及外围电容c1和变压器绕组L1(相当于电感)组成自激振荡电路，产生的振荡信号经功率放大和升压变压器升压耦合，输出高频交流高压，点亮背光灯管。
图1"PWM控制芯片+Royer结构驱动电路"构成方案的基本结构形式。
为了保护灯管，需要设置过电流和过电压保护电路。过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻R上取得，输送到驱动控制芯片。过电压保护检测信号由从L3上取得，也输送到驱动控制芯片，当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制芯片控制调制器停止输出，从而起到保护的作用。