智能高频开关电源第三章
深圳奥特迅电力操作电源系统培训手册_完整版
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第一章概述
多年的运行与设计经验使奥特迅全面了解到我国不同地域、不同行业对直流操作电源的 不同要求及使用习惯。因此奥特迅研制的电力操作电源非常适应中国国情，完全可以满足不 同用户的各种技术要求。
深圳奥特迅电力设备有限公司在高频开关电源设备的设计、制造运行方面积累了丰富的 经验，产品通过了国家继电器质量监督检验中心型式试验、国家电力工业部电力设备质检中 心型式试验、通过国家科学技术新产品成果鉴定。我司可提供以下文件证明：质检部门的认 可文件、瑞士ISO-9001：2000质量认证书、两部鉴定证书和生产许可证、国家电力公司电力 规划设计总院推荐证书、成套局推荐证书、获国家水电水利规划设计总院推荐证书以及在电 力系统商业运行的良好记录。 3.2 应用范围
2
GZDW 高频开关电力操作电源培训手册
第一章概述
电力操作电源系统原理
电力操作电源系统主要由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单 元、降压单元和蓄电池组等部分组成。图1为电力操作电源系统原理框图。
合闸回路
I路 交
流
配
II路
电 单
元
充电模块 充电模块 充电模块 充电模块 充电模块
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GZDW 高频开关电力操作电源培训手册
第一章概述
4. 监控模块：电力操作电源系统的充电模块统一受控于一台中央控制系统，该系统采用模 块化结构，实现系统的“四遥”功能，这样的系统称为监控模块。 5. 均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使其恢复到规定的范围 内而进行的充电，以及大容量放电后的补充充电，通称为均衡充电。 6. 浮充电：在系统正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，以补 充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。 7. 正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充电（包括限流均充和恒压均充两个过程） 转到浮充电的过程。 8. 定时均充：为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致的电池单体容量不平衡，而周期 性地以较高的电压对电池进行均衡充电。 9. 限流均充：以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电。 10. 恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。 11. 控制负荷：用于电气和热工的控制、信号装置和继电保护、自动装置以及仪器仪表等小 容量负荷称为控制负荷。这类负荷在发电厂、变电所中数量多、范围广，但容量小。 12. 动力负荷：在发电厂中，直流润滑油泵电动机、氢密封油泵电动机、电磁操作的断路器 合闸机构、交流不停电电源装置、直流照明等大功率的负荷称为动力负荷。这类负荷在发电 厂中容量较大，对蓄电池容量及设备选择起着决定作用。在变电所中，主要是电磁操作机构。 13. 控制和动力母线：控制负荷和动力负荷对直流操作电源的要求不同，一般情况下分设控 制和动力母线。在电厂，控制和动力母线则由单独的直流设备分别提供；在变电所，由于设 备容量较小，控制和动力则由同一设备提供。 14. 核对性放电：在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，以规定的放电电流进行 恒流放电，只要电池达到了规定的放电终止电压，即停止放电，然后根据放电电流和放电时 间，计算出蓄电池组的实际容量，称为核对性放电。 15. 终止电压：蓄电池容量选择计算中，终止电压是指直流系统的用电负荷，在指定放电时 间内要求蓄电池必须保持的最低放电电压。对蓄电池本身而言，终止电压是指蓄电池在不同 放电时间内及不同放电率放电条件下允许的最低放电电压。一般情况下，前者的要求比后者 要高。
智能高频开关电源模块ATC230M40IIIATC115M50III
四 主要性能指标··························································································2
4.1 系列型号的容量和外形尺寸·········································································· 2 4.2 输入特性 ·········································································································· 2 4.3 输出特性 ·········································································································· 2 4.4 保护与报警 ······································································································ 3 4.5 监控特性 ·········································································································· 3 4.6 其它特性 ·········································································································· 3
一种智能高频开关电源监控模块的设计
一种智能高频开关电源监控模块的设计
自90年代以来，国家电信部门对通信设备的网络化管理要求逐步加快，要求组成通信网络的各种设备都必须具备智能化和通信的能力，电源设备也不例外[1]。
计算机技术的应用，使通信电源成为集计算技术、控制技术、通信技术于一体的高科技产品，使产品的性能、功能大大提高，从而可实现系统的自动测试、自动诊断、自动控制，实现电源系统的遥信、遥测、遥控[2]。
因此，高频开关电源也进入了智能化控制阶段。
本文设计实现了一种智能高频开关电源的的监控模块。
1、高频开关电源的原理及其特点
智能化高频开关电源具有高度灵活组合、自主监控的特点，尤其是在通信领域，因其具有体积小、噪声低、维护方便又可被纳入通信系统的计算机监控系统等特点，所以运用十分广泛。
高频开关电源的电路原理框图如图1所示，它主要由交流配电、整流模块、直流配电模块、充电模块、主监控模块及相关电路组成，其中充电模块和主监控模块具有内置微处理器。
此高频开关电源是将220V（或380V）交流电变换成稳定可靠的48V或24V直流电给负载（如程控交换机、光端机等）供电，并给蓄电池组浮充或均衡充电。
当交流电源输入中断后，由蓄电池组通过该系统向负载供电，以保证对负荷连续不间断供电。
当交流电源恢复正常后，系统自动对蓄电池组进行均充电，对蓄电池大量放电后进行电能的快速补充。
图1 高频开关电源组成框图
该电源有以下特点：
●交流输入电压适应范围宽：三相380±30%（266～494V）,单相220±30%。
高频功率软开关变换技术1-3章-PDF
同学推导此式
——张纯江
2.3 Buck-Boost变换器
1、Vo与Vin的关系 在ton期间，电感电流增量为： DTs V V in ΔI L1 = ∫ dt = in DTs 0 L L 在 toff期间，电感电流增量为： (1− D )Ts V V ΔI L 2 = ∫ − o dt = − o (1 − D)Ts 0 L L
• •
由SR、VDF 和L构成高频Buck。 由La、SRa、VDFa构成低频Buck。
——张纯江
假设高频单元的工作频 率为f，低频单元的工作 频率为fa，令f =nfa。 状态a的等效电路图如图 a所示。电感L两端电压 为正，电流iL上升。电 感La两端电压为0，电 流iLa不变。
——张纯江
工作原理分析
A点或B点相对于地为+Ud和Ud，只能采用双极性SPWM。
A
B
——张纯江
——张纯江
——张纯江
2.2 Boost变换器
Vin Vo = 1− D
电压增益：
M=
D ≤1
Vo 1 = Vin 1 − D
(10)
总有 Vo ≥ Vin ，故称DC/DC升压变换器。 输出电压纹波：
ΔVo D = Vo RCf s
为了改善第一个不足，提出了多谐振变换器。 多谐振变换器：在准谐振电路基础上加入多个谐振元件，使谐振回路不只一个；
S Dr
Cr S Lr
Dr
硬开关
零电压准谐振
S Lr
Cr
Cd
Dr
多谐振
——张纯江
1.3 软开关功率变换的提出和发展
2) 零开关PWM变换器：将准谐振变换器与硬开关变换器相结合，通过附加的有源 开关阻断谐振过程，使电路在一周期中一部分时间按准谐振工作，另一部分时间 按PWM方式工作。既具有软开关功能，又具有PWM硬开关恒频调压的特点。 （只解决了上述第二个不足）。
《开关电源技术》课程教学大纲(本科)
开关电源技术(Technology of Switch Mode Power Supply )课程编号：05410163学分：L5学时：24 （其中：讲课学时：20实验学时：4上机学时：0）先修课程：电路原理、数字电子技术、电力电子与功率变换技术适用专业：生物医学工程教材：《新型智能开关电源技术》，刘贤兴，机械工业出版社，2004年9月一、课程的性质与任务（-）课程性质《开关电源技术》是生物医学工程专业的一门理论性与实践性很强的专业选修课，建立在电路原理、数字电子技术、电力电子与功率变换技术等课程知识的基础上。
开关电源技术是现代电子技术中一个重要分支，以其高效、小巧等优良特性广泛应用于计算机、电子设备、通信设备等领域中。
（二）课程目标通过本课程的学习，使学生在新型开关电源技术方面具有一定的基本知识和技能，掌握新型智能通信开关电源的基本原理、类型、工作方式、特性和典型的高频开关电源，具有分析设计开关电源产品的基本技能。
通过实验提高学生分析问题、解决问题的能力。
课程的具体目标如下：课程目标1:掌握开关电源的控制和驱动电路、功率因数校正技术和负载均分技术；课程目标2：熟练使用开关电源仿真软件设计开关电源；课程目标3：能设计简单的小功率开关稳压器电路；课程目标4：能正确认识和评价开关电源技术新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用对于通信、工业等各领域发展的影响。
本课程支持的毕业要求如下：毕业要求5.能够熟练掌握并应用各种电子仪器与设备，具备对医学电子设备进行分析、研发和使用维护的能力毕业要求6.能够基于生物医学工程领域的相关背景知识，进行合理分析，评价医学电子设备与装置的设计方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任毕业要求8.具备一定的国际视野和国际交流能力，能够就专业领域问题与同行及公众进行合理的沟通与交流。
毕业要求9.具有自主学习的意识，树立终身学习的决心，可以通过各种现代化的工具与手段, 不断学习，以提高自身适应社会的能力。
华南理工大学高频电子线路 第3章
很小）。则输出电路严重失配，使输
【若出失Y电L'配很压使大Vo， 增则益下（Yi 降）反，yie馈以电牺压牲增益消达除到实反现单馈放向作大化用器】单向化。
若 yie
Ys，则 Yo
yoe－
yre yfe yie＋Ys
（很大）
20:25
消除直通的影（很响大）
第三章 高频小信号放大器
（2）中和法
在放大器中外加一个反馈电路，使它的作用恰好和晶体管 的内部反馈作用相反而互相抵消，故称为中和法。
20:25
第三章 高频小信号放大器
3.2 晶体管高频等效电路与频率参数
1.共发射极混合 型等效电路 考虑晶体管内部物理过程，用一些集中参数大体上模拟 这些过程的性能。
可当得：
20:25
图为： 混合 型等效电路
优点：在一定范围内，参数值与频率无关；
时， 上图变为：
缺点：各参数不容易测量，计算麻烦。
第三章 高频小信号放大器
带内各种频率响应相同,带外响应为零.
20:25
第三章 高频小信号放大器
四. 工作稳定性 工作稳定性时指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管
参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要 特性的稳定程度。一般的不稳定现象时增益变化、中心频 率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等。不稳定状态的极 端情况是放大器自激，以致使放大器完全不能工作。
2
截止频率 f .
（2）特征频率fT
fT
当 ＝1时的频率称为特征频率 fT 。 ＝ f ，粗略估计管
子的 值。（其中 fT 可查得、f 指工作频率）
（3）最高振荡频率 fmax
当晶体管的功率增益Gp＝1 时的工作频率，称为最高振荡频率。 通常取：工作频率＝（13～14）fmax （振荡频率）
高频教材第3章
端也会有输出信号，产生自激。
第3章 高频谐振放大器
图 3-4 放大器的频率特性
第3章 高频谐振放大器
2． 提高放大器稳定性的方法 为了提高放大器的稳定性，通常从两个方面入手，一是 从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳Yre，Yre的大小主
要取决于Ｃb′c，选择管子时尽可能选择Cb′c小的管子，使其容
第3章 高频谐振放大器
图 3-7 双栅场效应管调谐放大器
第3章 高频谐振放大器
3.1.4 多级谐振放大器
1． 多级单调谐放大器 多级单调谐放大器的谐振频率相同，均为信号的中心频
率。设各级谐振时的电压放大倍数为K01、 K02、 …、 K0n， 则放大器总的电压放大倍数
K 0K 0K 10 2 K 0n
第3章 高频谐振放大器
对高频小信号放大器的主要要求是: (1) 增益要高，也就是放大量要大。例如，用于各种接收 机中的中频放大器，其电压放大倍数可达104～105，即电压 增益为80～100 dB， 通常要靠多级放大器才能实现。 (2) 频率选择性要好。选择性就是描述选择所需信号和抑 制无用信号的能力，这是靠选频电路完成的，放大器的频带 宽度和矩形系数是衡量选择性的两个重要参数。 (3) 工作稳定可靠。这要求放大器的性能应尽可能地不受 温度、 电源电压等外界因素变化的影响，不产生任何自激。 此外，在放大微弱信号的接收机前级放大器中，还要求 放大器内部噪声要小，因为放大器本身的噪声越低，接收微 弱信号的能力就越强。
第3章 高频谐振放大器
高频小信号放大器按频带宽度可以分为窄带放大器和宽 带放大器。通常被放大的信号是窄带信号，比如说信号带宽 只有中心频率的百分之几，甚至千分之几，因此，高频小信 号的基本类型是频带放大器。频带放大器是以各种选频电路 作负载，兼具阻抗变换和选频滤波的功能。第2章讨论的并 联谐振回路、 耦合回路等电路就是频带放大器采用的选频电 路。在某些无线电设备中，需要放大多个高频信号，或者信 号中心频率要随时改变，这时要用到高频宽带放大器，这种 放大器一般采用无选频作用的负载电路，应用最广的是高频 变压器或传输线变压器。
精通开关电源设计_第三章笔记
第三章离线式变换器设计与磁学技术3．1 反激变换器磁学习技术3．1．1 变压器绕组极性匝比n=n p/n s，其中n p为一次绕线匝数，n s为二次绕线匝数3．1．2 反激变换器中变压器功能及占空比R ：表示折算电压变压器原理中的电压关系V PV S=nV P:一次绕组电压V S:二次绕组电压L P：二次绕组悬空（无电流流过）时测的一次电感L S：二次绕组悬空无电流时测的二次电感电流比方程：I P I S =1n≡I P×n=I S变压器参数计算规则如下：已知一次电压求二次电压，需除以匝比，已知二次电压求一次电压，则需要乘以匝比。
电流计算规则相反，已知一次电流求二次电流，需乘以匝比，已知二次电流求一次电流，则需要除以匝比。
3．1．3 等效的buck-boost模型3．1．4 反激变换器电流纹波率3．1．5 漏感3．1．6 齐纳管钳位损耗3．1．7 二次漏感同样影响一次侧3．1．8 有效一次漏感电感测量3．1．9 实际例——反激变压器设计74W的常用输入（90V～270VAC）反激变换器，欲设计输出5V/10A和12V/2A。
设计合适的反激变换器，假定开关频率为150kHz。
同时，尽量使用较经济的额定值为600V 的MOSFET。
1)：确定V OR与V Z最大输入电压时，加在变换器上的整流直流电V INMAX=√2×VAC MAX=√2×270=382VMOS管额定电压为600V，取30V裕量，所以漏极电压不超过570V。
由于漏极电压V IN+V Z于是有V IN+V Z为最高电压峰值电压，V OR在此之内。
V IN+V Z=382+V Z≤570V Z≤570−382=188V需选择标准的180V稳压管。
由于V ZV OR=1.4时，钳位损耗最低，因此选择此比值为最优比。
则有V OR=V Z1.4≈128V2)：匝比假设5V输出二极管正向压降为0.6V，则匝比为：电压要求高的一组计算匝比n=V ORV O+V D=1285.6=22.863)：最大占空比（理论值）最恶劣的电压为：V INMIN=√2×VAC MIN=√2×90=127V 最小输入电压时占空比为：D=V ORV OR+V INMIN=128128+127=0.5（buck_boost）这是为100%效率。
高频电子技术第3章
否进入晶体管特性曲线的饱和区来划分，它分为欠压、临界
和过压3种状态，用动态特性能较容易地区分这3种工作状态。
图3 -8给出了丙类谐振高频功率放大器的3种不同工作状态
(欠压、临界和过压)的电压和电流波形。
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3.1 谐振功率放大器
在谐振高频功率放大器的参量
一定的
条件下，由于输出电压振幅Ucm的不同，谐振高频功率放大 器的动态特性是有所区别的。当Ucm = Ucm1 时，动态特性的A 点由 和 决定，相交于A1点。
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3.1 谐振功率放大器
在高频功率放大器的电路和输入、输出条件确定后，即认、 UCC、 UBB、Ubm和输出信号幅度Ucm(或Re)一定时，ic =f(Ube, Uce )的关系称为放大器的动态特性。由于是工作在丙类状态， 高频功率放大器的动态特性不是一条直线，而是折线。下面
用理想化特性曲线来讨论动态特性的表示形式和方法。
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3.1 谐振功率放大器
其波形如图3一3(a)所示，当ube的瞬时值大于晶体管的导通电 压UBZ时，晶体管导通，产生基极脉冲电流，由转移特性可 得集电极流过的电流或也为脉冲波形，如图3一3 (b)所示。将 ic用傅里叶级数展开可得 (3. 2) 式中入: ICO——集电极电流直流分量;
移特性曲线如图3一2(c)所示。转移特性曲线可表示为
(3. 5)
式中gc为折线化转移特性曲线的斜率。
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3.1 谐振功率放大器
在晶体管基极加上电压ube=UBB+ubm cos( ω t) ，通过转移特 性曲线可求出集电极电流脉冲，可用图3一4来说明。
电力用智能高频开关整流式充电电源
电力用智能高频开关整流式充电电源摘要：智能高频开关整流式充电电源，由微机监控模块和充电模块组成。
本文从这两方面出发，对其进行介绍。
一方面对充电模块的功率转换部分及保护部分进行简要介绍，另一方面阐述微机监控模块软硬件的设计框架。
1引言微机产品在电力系统的推广应用，导致对供电电源提出了更高的要求。
美国、德国等西方发达国家电力系统中的直流电源早已采用模块高频开关整流式电源。
在我国这种更新换代也已经开始。
本文介绍的电力用智能高频开关整流式充电电源正是为适应这种趋势而开发研制的。
2微机监控模块硬件设计微机监控模块的硬件框图如图1所示图1 微机监控模块硬件框图监控模块不仅对各电源模块的电压、电流以及输入三相交流电进行采样，而且还对直流馈电屏的电池电压和控制以及合闸母线的电流进行采样，所有采集到的模拟量，经多路转换选择开关进入80C196KC芯片的A/D转换口，由程序控制多路选择转换开关，通过整定来获得当前各模拟量的数值。
本系统没有采用外加D/A转换器，而是利用芯片本身的资源，通过芯片的P2.5和HSO脚输出PWM脉冲，经放大后送到各电源模块控制口，对各电源模块参数进行设定。
为了提高系统的抗干扰能力，各电源模块的输入、输出控制信号和各种异常信号以及馈电屏的所有信号，都进行了光电隔离。
系统采用清华蓬远科贸公司的MGLS240128T液晶模块显示。
显示一律为汉字，使操作简单明了。
由于此液晶模块自身有驱动电路，就大大简化了系统硬件设计。
监控模块通过80C196KC单片机的TXD和RXD 口，由调制解调器（MODEM）接入电话网，进行网上微机通讯。
3微机监控模块的软件设计监控模块主程序框图如图2所示。
由于监控模块的参数比较多，一液晶屏无法全部显示，因此程序框架采用树枝状分枝结构。
开机后，首先对各电源模块进行初始化，同时，显示公司名称及产品名称画面。
按回车键进入主菜单画面，各项显示一律菜单化。
对各电源模块和A/D参数以及密码进行设定时，必须先输入密码，这是为防止参数被随意修改。