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一种高压宽范围输入辅助电源的设计

一种高压宽范围输入辅助电源的设计
一种高压宽范围输入辅助电源的设计

一种高压宽范围输入辅助电源的设计

张翔郑晟张军明

浙江大学,电气工程学院,浙江杭州310027

摘要:基于输入串联输出并联(ISOP)变换器和多路输出反激变换器,提出了一种应用于中大功率系统的辅助电源。该电源采用一种初级电流反馈的输入均压输出均流的控制方法,保证了输入电压均压与输出电流均流,提高了初、次级电路之间的绝缘等级,省掉了光耦。分析了电源系统的控制方法和变压器的设计等问题,实验结果验证了控制和设计的正确性。

变换器;电源;输入串联输出并联

TM46A1000-100X(2011)07-0127-03

The Design of Auxiliary Power Supply with Wide Range and High Input Voltage 

ZHANG Xiang ZHENG Sheng ZHANG Jun-ming 

2011-01-10

作者简介:张翔(1987-),男,四川自贡人,硕士研究生,

研究方向为电力电子中大功率系统辅助电源。

128

@@[1]赵中原,吕征宇,金高先,等.固态限流器晶闸管多路 隔离驱动触发系统研制[J].高电压技术,2004,30(4): 46-48.

@@[2] Jang Yunqtaek,Jovanovc Milan M.Constant-frequency Resonant Inverter for AC-bus Distribution System[A]. APEC[C], 2005 (3) : 864-870.

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一种高压宽范围输入辅助电源的设计

作者:张翔, 郑晟, 张军明, ZHANG Xiang, ZHENG Sheng, ZHANG Jun-ming 作者单位:浙江大学,电气工程学院,浙江杭州310027

刊名:

电力电子技术

英文刊名:Power Electronics

年,卷(期):2011,45(7)

本文链接:https://www.wendangku.net/doc/975976165.html,/Periodical_dldzjs201107046.aspx

高压大功率脉冲电源的设计

1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递,是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代,上述各行各业都在迅猛地发展,发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然,电源技术的发展将 带动相关技术的发展,而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业,占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种,顾名思义,它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类,有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类,具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率,根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分,有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式,如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性,所以这种波形的应用居多。究其本质,

高压强脉冲电源的设计

高压强脉冲电源的设计 摘要:本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案,应用此方案设 计了高压电源、IGB T控制充电、可控硅控制放电,可以自动运行的 脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调,放电脉冲电 流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制,可实现与计算 机的连接。 关键词:高压电源; IGBT ;可控硅 The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer. Key words: high voltage power supply;IGBT;SCR, 引言:强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用[1],强脉冲磁场对金属 形成时的影响[2]以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越 引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备,一般电压较低,频率也 较低。特别是高压充电部分采用调压器调压[3],这样体积太大也显 笨重。要产生更高的磁场强度,可以改变脉冲磁场频率的自动运行的

高压电源模块

详细信息 商品简介:·防雷设计 ·采用“预稳式”线性调节电路·可靠性好、精度高。 ·稳压、稳流连续可调 ·输出过压、过流、短路保护 ·数字显示方式 ·外加信号可实现V/A遥控(选件)·通过ISO9002认证 输出电压 DC:CV 0-2000V连续可调 输出电流;CC 0-额定值可设定 源效应 CV:≤5×10ˉ3+10mV CC:≤1×10ˉ2+15mA 负载效应 CV:≤5×10ˉ3+15mV CC:≤1×10ˉ2+20mA 纹波:≤5×10ˉ32 其它规格: 0.2A 0.5A 1A 2A 5A 10A 20A

商品名称:WWL-LDG 精密线性高压直流稳压稳流电源(超低纹波、800V~50kV、6kW以内) ?商品编号:200903 浏览次数:530 ?规格:800-50kV、0-10A、0-6kW内任选 型号:WWL-LDG 计量单位: ?产地: 商标:

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单相输入、线性结构、超低纹波、超高电压 简要介绍使用说明书>>;面板示意图>>;详细规格表>> 本电源除具有WWL-LDX电源的特性外,还具有输出电压高的特点,我们可根据客户的要求制造出超高电压(最高可达50000V)的电源,且功率可达6kW,电压电流均可连续可调,可长期满载连续稳定的工作。 此电源可应用在国防上高尖端的试验、气体放电、高压电子管的测试老化,也可应用在其它电子元件的测试老化上。由于本电源输出电压较高,在未作特别要求的情况下,一般将输出负端子与机壳即地线连接,确保使用者的人身安全。 性能特点 1、规格范围:近300种规格,输出电压800-50kV、输出电流0-10A、输出功率0-6kW之内任选 2、恒压恒流:电压值从5%-100%额定值连续可调电流从零至额定值连续可调,恒压恒流自动转换 3、过压保护:电压保护值0-110%额定值连续可调,电源输出电压超过电压保护值时将跳闸保护 4、短路保护:额定电压5KV以下允许短路并声音报警,5KV以上短路跳闸保护 5、过载保护:电源或负载出现故障,输出电流超过额定值1.5倍时,电源跳闸保护 6、短路报警:当输出短路时,电源声光报警(选配) 7、自动放电:供容性负载关机放电用(选配) 8、输出显示:电压、电流同时LED数码管显示(标配);LCD液晶屏显示(选配) 9、脉冲工作:可配时间控制器构成脉冲电源(选配) 10、智能化:可与计算机连接,组成计算机监控的智能型电源(选配) 11、模拟信号接口:用户可用0~5V或4~20mA信号控制电源的输出电压和电流(选配) 主要用途 1、大专院校,科研院所实验室,电器产品检测、调试 2、电子产品检测、老化、气体放电 3、用于电子元器件的例行试验 4、速调管、磁控管、供电电源 5、各种高压试验设备配套电源 6、整机老练以及其它一切需要使用高电压输出的场合 技术指标

宽输入变频开关电源设计

宽输入变频开关电源设计

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科信学院 课程设计说明书(2017/2018学年第一学期) 课程名称:《电力电子技术应用设计》课程设计 题目:宽电压输入变频开关电源的设计 专业班级:电气工程及其自动化1425 学生姓名: 学号: 指导教师:刘增环、杜永、路巍等 设计周数:两周 设计成绩: 2018年1月5日

引言 开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关电源具有以下特征:①电源电压和负载在规定的范围内变化时,输出电压应保持在允许的范围内或按要求变化;②输出与输入之间有良好的电气隔离;③可以输出单路或多路电压,各路之间有电气隔离。 常用的开关电源多采用固定开关频率,当输入电压过高时,占空比过小,开通时间太短,可能引起开通脉冲丢失,造成电源工作不稳定。常用的开关电源输入是市电经整流后的稳定电压,但一些供电不稳定的场合或因某些设备导致市电局部不稳定,输入电压会存在大范围的波动, 为了适应这种情况,本课程设计了一款50v-260v的交流输入,多路输出的具有自主改变开关频率的辅助电源。根据输入电压大小改变开关频率,保证电源在宽输入电压范围内,可靠的为系统供电。 在本课题设计开发过程中,我们使用Matlab数学仿真及Altium Designer软件,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。 关键字;宽输入变频开关电源

目录 一、开关电源现状和发展 (4) 1.1 开关电源现状 (4) 1.2 开关电源类型 (4) 二、设计方案 (4) 2.1 设计要求 (4) 2.2 设计思路 (5) 三、方案设计 (5) 3.1 控制电路设计 (5) 3.2 误差放大器设计 (9) 3.3 过/欠电压保护 (9) 3.4 过流/过载保护 (9) 3.5反激变压器设计 (10) 3.6反馈回路设计 (10) 3.7 设计小结 (11) 四课程设计总结 (12) 参考文献 (13)

电除尘高频高压电源三种模式比对

电除尘高频高压电源三种控制模式的比对 魏文深 厦门市天源兴环保科技有限公司厦门同安工业集中区湖里园11号厂房 361100 摘要本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制机理,即调频控制模式;调幅控制模式;脉冲控制模式三种。从电除尘运行的角度分析了三种控制模式的特性和优势,提出几种控制模式的组合应是电除尘高频高压电源发展的方向。 关键词电除尘高频高压电源;调频控制模式;调幅控制模式;脉冲控制模式;开关频率;母线电压;间隙脉冲;闪络控制;节能模式 1 前言 近几年,随着高频高压电源在电除尘行业的应用,其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV,满足了电除尘器大部分的要求,因此其应用范围和数量迅速扩大,对其应用研究也更加深入。 由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源,与可控硅电源有着本质的不同。其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定,但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源,有必要对其控制特点作特别的分析和研究,有利于高频电源的研究和推广,满足市场的需求。 2 电除尘高频高压电源技术方案 根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看,电除尘高频高压电源方案虽各有特色,但总结电路上基本上相类似,主要由工频整流滤波,谐振逆变电路,高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM 模块;控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上。 高频高压电源主回路工作原理及特点:

A 、工频整流、滤波。 三相380V 交流经三相整流得到直流电压,经LC 滤波输出530V 的直流母线电压。 B 、开关逆变:直流电压经由IPM 模块或IGBT 模块组成的全桥逆变电路。由于是大功率逆变,为减少开关损耗,降低开关模块的温升和电流电压应力,主回路均采用串联谐振拓补电路,即采用谐振电容Cs ,谐振电感Ls 及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。当L& C 参数选择合适,配合合适的开关频率和控制模式,能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式,即软开关状态;大大降低了开关损耗,并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波,也减少变压器及硅堆的损耗。 C 、高频升压、整流。逆变波形经高频变压器升压,再经高频整流桥整流,在ESP 负载上得到基本上纯直流电压波形。 3 电除尘高频高压电源控制方案 我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看,对高频触发脉冲控制主要可分为:调频控制模式;调幅控制模式;脉冲控制模式三种。 3.1 调频控制模式: 因主回路均采用串联谐振拓补电路,即软开关模式,它能大大降低开关损耗,提高逆变效能。而PWM (脉冲宽度调制)在软开关状态下较难调整,因此大多高频触发脉冲采用PFM (定脉宽调频)的方式,通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP 平均电压和电流。该控制方式的核心在于控制ESP 平均电压和电流,由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比,通过缩短开通时间,加大关断时间来实现平均电压的调整。其特点是峰值不变,只改变平均值。其波形如下: 3.1.1谐振电流波形 20KHZ 开关频率 6KHZ 开关频率

电除尘高频高压电源三种控制模式的比对

电除尘高频高压电源三种控制模式的比对 三种控制模式:调频控制模式;调幅控制模式;脉冲控制模式 1 前言 近几年,随着高频高压电源在电除尘行业的应用,其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV,满足了电除尘器大部分的要求,因此其应用范围和数量迅速扩大,对其应用研究也更加深入。 由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源,与可控硅电源有着本质的不同。其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定,但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源,有必要对其控制特点作特别的分析和研究,有利于高频电源的研究和推广,满足市场的需求。 2 电除尘高频高压电源技术方案 根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看,电除尘高频高压电源方案虽各有特色,但总结电路上基本上相类似,主要由工频整流滤波,谐振逆变电路,高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM模块;控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上。 高频高压电源主回路工作原理及特点: A、工频整流、滤波。 三相380V交流经三相整流得到直流电压,经LC滤波输出530V的直流母线电压。

B、开关逆变: 直流电压经由PM模块或IGBT模块组成的全桥逆变电路。由于是大功率逆变,为减少开关损耗,降低开关模块的温升和电流电压应力,主回路均采用串联谐振拓补电路,即采用谐振电容Cs,谐振电感Ls及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。当L&C参数选择合适,配合合适的开关频率和控制模式,能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式,即软开关状态;大大降低了开关损耗,并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波,也减少变压器及硅堆的损耗。 C、高频升压、整流。 逆变波形经高频变压器升压,再经高频整流桥整流,在ESP负载上得到基本上纯直流电压波形。 3电除尘高频高压电源控制方案 我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看,对高频触发脉冲控制主要可分为:调频控制模式;调幅控制模式;脉冲控制模式三种。 3.1 调频控制模式: 因主回路均采用串联谐振拓补电路,即软开关模式,它能大大降低开关损耗,提高逆变效能。而PWM(脉冲宽度调制)在软开关状态下较难调整,因此大多高频触发脉冲采用PFM(定脉宽调频)的方式,通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP平均电压和 电流。该控制方式的核心在于控制ESP平均电压和电流,由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比,通过缩短开通时间,加大关断时间来实现平均电压的调整。其特点是峰值不变,只改变平均值。 3.1.1谐振电流波形 通过上述波形可以看出,该控制模式下仅在20KHZ的设计频率下,可以实现连续的电流,实现纯直流供电,输出功率最大。频率降低后,二次电压平均值降低,电压脉动系数变化不大,但电流峰值提高,平均值降低。输出平均功率下降,冲击加大,变压器效率会降低。 由于电除尘运行时较难在设计指标下运行,加上电场频繁的闪络放电,该控制模式必须在低于设计频率下运行,效能相对有所降低。该模式适应于电场相对平稳的场合,在轻载和放电频繁的场合适应性较差。 通过在模拟电场不同频率运行试验,该方式随着频率 下降,电转换效能同时降低的结论。 4.2 调幅控制模式:

高压直流电源

基于SG3525的3KW逆变电源设计 作者姓名:潘传义电子信息工程一班 指导教师:王生德 本电路利用48V直流蓄电池,可为后端提供3KW,2000V的高压直流电源。本电路设计的初衷是为电子捕鱼器后端产生脉冲波提供2000V直流电压。 本文对开关电源常用的电力电子器件做了简单介绍,重点介绍了 SG3525芯片的内部结构及其特性和工作原理,介绍了开关管MOSFET 的工作原理和开关动态特性等。设计了一款基于SG3525的推挽式DC-DC开关电源,提供高达2000V的直流电压。给出了系统的电路设计方法以及主要电路模块的原理分析和参数计算,特别是对开关电源高频变压器的设计给出了详尽的原理分析和各个参数的详细计算。 本电路采用推挽式开关变换,利用SG3525作为主要的控制芯片,产生两路互补的PWM方波脉冲控制开关管的通断。为提高PWM脉冲的驱动能力,加入桥式功率放大电路。滤波整流电路则采用桥式整流,RC滤波电路。另外,开关管工作频率高达25kHz,为此设计了RCD缓冲电路。考虑到电路环境的复杂性以及元器件的误差,电路在设计时对部分参数留有较大余量。 本电路的不同之处在于:采用两组相同的推挽变换电路且输出串联的设计,对变压器和整流滤波电路进行了有效的分压。产生高电压的同时,并没有大幅提高元器件的耐压要求,从而降低了对各种电力电子器件参数的要求。因而也使得电路的稳定性和可靠性更高。

本电路实现了从直流48V电压逆变到2000V直流电压的DC-DC变换供后续电路使用。本电路技术指标为:1)输入电压:蓄电池提供直流48V;2)输出电压:额定直流2000V;3)输出功率:最大3000W;4)输出波纹:无特殊要求,因此无需稳压电路。该系统工作过程:第一阶段:48V直流输入电压Ui经推挽电路变换成高频交流方波电压; 第二阶段:产生的交流方波电压经整流滤波电路分别产生1000V 直流电压,串联后实现2000V直流输出。 实验结果表明,该电源具有效率高,输出有效电压满足设计要求且运行可靠等优点。

EPP-Ⅱ高压脉冲电源

电除尘电源的第三个里程碑连成环保EPP-Ⅱ型高压脉冲电源的研发及应用

电除尘器在我国已有30年以上的历史,自然作为电除尘器的重要部分--高压电源也已经走过30多年的历程了。在这三十多年中,电除尘器电源有单相工频可控整流电源、工频恒流电源、三相可控整流电源、中频电源、调频式高频电源和调幅式高频电源及脉冲电源等多种形式。 但是从研发和应用的广度和深度来看,从1985年至2000年主要是工频电源,这是第一个里程碑; 2001 年至2015年主要是第二个里程碑--高频电源;从现在开始,电除尘器高压电源已经步入了第三个里程碑一脉冲电源。估计再过十年或十五年,脉冲电源也会如今天的高频电源一样,得到大家的认可和广泛的应用,到2030年新建电除尘器选择电源时,人们就不会考虑工频电源,很少考虑高频电源,而是更多地考虑脉冲电源了。 高压脉冲电源 高压脉冲电源主要由采用移相ZVT-PWM控制技术的全桥逆变电路和多个相互独立的低压固体开关式脉冲形成单元组成,以DSP为控制核心,以窄脉冲(100us及以下)电压波形输出为基本工作方式。在不降低或提高除尘器运行峰值电压的情况下,通过改变脉冲重复频率调节电晕电流,以抑制反电晕的发生,使电除尘器在收集高比电阻粉尘时有更高的收尘效率。 常见的脉冲供电装置有三种类型 第一种是高压脉冲电源装置使用火花间隙产生脉冲这种方法装置简单、费用较低,但要求有高精度的维护水平;其脉冲宽度在微秒量级或更窄工作峰值电压比常规电源提高较显著但目前功率容量相对较小。第二种是采用贮能式原理,由半导体开关、贮能电容、脉冲变压器漏感和电除尘器电容组成串联谐振电路产生高压脉冲,在脉冲期间未被电除尘器耗用的脉冲能量通过反馈二极管回送到贮能电容贮存起来,以供下一个脉冲使用,具有显著节能的优点。第三种是多脉冲供电装置。其特点是基础直流电压和叠加的脉冲都取自同一个特殊的变压整流器,所产生的脉冲是每间隔3ms~100ms发出50us~100us宽的短脉冲群。 目前,第二种类型的高压脉冲电源装置由于除尘效果及综合性能更加显著,应用场合更普遍;其电源装置随着半导体器件技术、脉冲电容技术和电压电流快速检测技术以及数字信号处理技术的进步,其可靠性得到了显著提高;目前浙江连成环保科技有限公司新研发并投入使用的的EPP-Ⅱ型高压脉冲电源是目前除尘器电源技术的一个新的亮点。其电源输出的高压脉冲的

200kV高压开关电源研制_周长庚

第23卷第3期强激光与粒子束Vol.23,No.3 2011年3月H IGH POWE R LASE R AND PARTICLE BEAMS M ar.,2011  文章编号: 1001-4322(2011)03-0761-04 200kV高压开关电源研制* 周长庚, 李 彦, 娄本超, 伍春雷, 胡永宏 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900) 摘 要: 采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法,研制成一台200kV高压发生器,介绍了其工作原理 和结构。高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。其主要技术指标为:高压200 kV,输出电流10mA,工作频率20kH z,电压稳定度1%,纹波系数2%,连续工作时间为8h。测试结果表明, 该高压开关电源的性能指标达了设计要求。 关键词: 功率变换; 倍压; 高压; 中频; 连续工作时间 中图分类号: T L503.5 文献标志码: A doi:10.3788/HP LP B20112303.0761 200kV以上的高压电源是氘离子加速器的关键设备之一。与线形高压电源相比,高压开关电源(也称高压发生器)[1-3],采用中频逆变技术,具有体积小、重量轻、稳定度高等特点。但目前国内许多科研单位研制生产的高压开关电源主要应用于医疗设备、高压材料和设备的绝缘性能检测等领域,工作连续时间一般不超过1 h,由于工作频率只有7kH z左右,整体体积偏大,满负载运行时噪音较大[4-6],不适合在专用氘离子加速器方面的应用和发展。为此,我们采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法,研制成一台200kV高压发生器,采用空气绝缘,其高压部分不必放置在绝缘油内,维修方便。 1 高压开关电源的原理和结构 如图1所示,高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。高压开关电源工作过程为:AC/DC电路把交流220V电压转换成直流电压,功率变换器中的桥式开关电路将直流电压变换成幅值约为220V的中频脉冲电压信号,中频变压器把脉冲电压转换成正弦波,并将正弦波峰值升至9kV,经过中频高压整流、中频滤波和12级倍压,形成大于200kV直流高压,当加满负载时,保证输出电压为200kV。 Fig.1 Principle block diagram of200kV high voltage switch pow er supply 图1 200kV高压开关电源原理方框图 2 功率变换器 功率变换器是高压开关电源关键部件。如图2所示,功率变换器是由整流器、滤波器、过流保护电路、全桥开关、取样电路、电源控制器和驱动器等组成。其工作原理是:交流220V电压经整流、滤波后形成+220V和-220V的直流电压,通过过流保护电路加到全桥开关。电源控制器产生的脉冲调制信号通过驱动器控制全桥开关的导通和截止,从而输出幅度约为220V的中频脉冲功率信号。图3为全桥开关电路原理图。电源控制器采用UC3875开关电源移相PWM控制集成电路。对IGBT开关管S1~S4组成的全桥开关电路进行移相控制,S1,S3为超前臂,S2,S4为滞后臂。借助开关管的输出电容C1~C4充放电,在输出电容放电结束(电压为0V)的状态下完成开关管零电压导通,功率损耗最小,这就是软开关过程。软开关过程使整个高压开关电 *收稿日期:2010-06-21; 修订日期:2010-11-11 基金项目:中国工程物理研究院预研基金项目 作者简介:周长庚(1956—),男,博士,研究员,从事核技术及应用研究;zh ou changg@https://www.wendangku.net/doc/975976165.html,。

384X实现超宽输入电压反激式开关电源的设计

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90-264V AC ,而当要输入电压范围更宽时,例如1:6.6,即90-600V AC 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90-130V AC ;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90-270V AC ,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90-264V AC ;而当要输入电压范围更宽时,例如1:6.6,即90-600V AC 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是该模式变换器的框图。 由图1可见,反激式开关电源变换器主要由反激式变压器(储能电感);功率开关管;输出整流与滤波电路;电压反馈电路和固定频率振荡器等部分组成。 起动电路电压基准 误差放大器 +-反激式变压器 振荡器输出驱动 功率开关管 电流侦测元件 前沿尖峰抑制 峰值电流比较器 R S Q 时钟 输出整流与滤波 电压反馈电路 反馈电压 输出电压 +Vin(直流) 图1 固定频率,电流模式,反激式变换器框图

恒流高压直流电源

§1 恒流高压直流电源 §1.1 恒流源供电的理论基础 对电除尘器采用恒流源供电,是八十年代中期开始的,虽然它采用了大量的无源元件:电抗器、电容组成L-C变换网络,但却改变了一种供电方式,采用电流源供电。 作为一个供电回路,一般由电源和负载组成,其表征参量为三个,电压、电流和阻抗,以电压作为电源的形式供电(电压源),则电流随负载变化;以电流作为电源的形式供电(电流源),则电压随负载变化。无论是较早的磁饱和放大器电源,还是现在的可控硅电源,均是电压源的特性,一种方式是改变回路的阻抗,进行限流,一种是改变输出电压的平均值(波形),虽然均可以做到“恒压” ,“恒流” 运行,但均是通过控制调整电压来达到的,其主变量,即能直接控制、调整的是电压μ,如图一所示:i=f(u)。而恒流源是一种电流源的概念,能直接控制、调整的是电流i,如图二所示:u=f(i),通过控制和调整电流i做到“恒压” ,“恒流” 、“最佳火花率”等工作状态下运行。 图1 电压源供电i=f(u) 图2 电流源供电u=f(i) 除尘器电场某一局部由电晕放电向火花击穿过渡是需要时间和功率,不论哪一种电源供电,电场处在电晕放电状态,电源所提供的电流则电晕电流,当电场处在火花放电状态,则电源所提供的电流为火花电流,因此在用恒流源供电时,由于电晕放电向火花放电过渡时,放电通道的等效电阻R随电离强度的增加而减小,这样注入到放电通道的功率P=I2(t)R减小,P也减小,抑制了放电的进一步发展,这相当于一个负反馈的物理过程,因此火花击穿的临界电压明显提高,

也就是说使除尘器的伏安特性的正阻区得到了大幅度的延伸,延伸的幅值取决于除尘器的状态和工况条件,一般含尘浓度大、电阻率高的烟尘,除尘器机械缺陷较大的,其伏安特性延伸幅值也大,而且延伸是在r=du/di→0附近,也就是说电压增加几千伏,电流成倍地增加。 从图一、图二的伏安特性可以看出,由于除尘器是具有气体放电特性的一个非线性特性,特别是曲线的后半段具有负阻特性,因此对于同一个电压值,电流可能是多值的,而对同一个电流值来说,电压是单值的,即在某一时刻,除尘器的工作电压是其电流的单值函数,因此,简单地从非线性电路平衡状态的稳定性来考虑,以恒流源来供电时,电压不会发生跳跃,可以稳定工作在r=du/di→0附近,即工作在高的电压和电流下,因为一个电流值,只有一个电压所对应,而电流值是由设备所决定的,因此这种稳定的工作状态不需要反馈控制回路来支撑,而且是本身回路所具有的。所以,用恒流源供电,可以使除尘器工作在较高的功率水平下

课程设计-基于51单片机的数控直流电源设计.doc

基于51单片机的数控直流电源设计 学号:XXXXXXXXXX 姓名:XXX 日期:2013年12月

目录 第1章绪论 (1) 1.1 课题的背景及意义 (1) 1.2 课程设计的主要内容 (1) 第2章系统总体设计 (3) 2.1 方案设计与论证 (3) 2.2 系统总框图 (4) 第3章硬件设计 (6) 3.1 硬件选型 (6) 3.1.1 系统供电部分 (6) 3.1.2 控制器部分 (6) 3.1.3 显示部分 (6) 3.1.4 键盘部分 (6) 3.1.5 数模/模数转换部分 (7) 3.1.6 掉电记忆部分 (7) 3.2 硬件电路设计 (7) 3.2.1 电源模块 (7) 3.2.2 DA转换模块 (8) 3.2.3 电压调整模块 (9) 3.2.4 键盘模块 (10) 3.2.5 EEPROM拓展模块 (11) 3.2.6 显示模块 (12) 第4章软件设计 (13) 4.1主程序流程 (13) 4.2 键盘程序流程图 (14) 4.3 EEPROM读写程序流程 (15) 4.4 DAC0832程序流程 (16) 4.5 TLC1543程序流程 (17) 第5章系统测试及误差分析 (18) 5.1 系统测试 (18) 5.1.1 软件测试 (18) 5.1.2 硬件测试 (18)

5.1.3 系统整体测试 (18) 5.2 误差分析 (19) 结论(心得体会) (21) 参考文献 (22) 附录一 (23) 附录二 (24)

第1章绪论 1.1 课题的背景及意义 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。直流稳压电源是电子技术常用的仪器设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域,是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行实验操作和研究不可缺少的电子仪器。在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多,但均存在以下两个问题:输出电压是通过粗调(波段开关)及细调(电位器)来调节。这样,当输出电压需要精确输出,或需要在一个小范围内改变时,困难就较大。另外,随着使用时间的增加,波段开关及电位器难免接触不良,对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路,对过载进行限流或截流型保护,电路构成复杂,稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中,都是由220V的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波,一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成,若由晶体管滤波器来替代,则可缩小直流电源的体积,减轻其重量,且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源,这既降低了家用电器的成本,又缩小了其体积,使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并有电压表指示电压值的大小。因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。 随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,而在一些高能物理领域,更是急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。 1.2 课程设计的主要内容

开关电源PCB设计实例

开关电源PCB设计实例 标签:开关电源PCB 印制电路板的制作 所有开关电源设计的最后一步就是印制电路板(PCB)的线路设计。如果这部分设计不当,PCB也会使电源工作不稳定,发射出过量的电磁干扰(EMI)。设计者的作用就是在理解电路工作过程的基础上,保证PCB设计合理。 开关电源中,有些信号包含丰富的高频分量,因而任何一条PCB引线都可能成为天线。引线的长和宽影响它的电阻和电感量,进而关系到它们的频率响应。即使是传送直流信号的引线,也会从邻近的引线上引入RF(射频)信号,使电路发生故障,或者把这干扰信号再次辐射出去。所有传送交流信号的引线要尽可能短且宽。这意味着任何与多条功率线相连的功率器件要尽可能紧挨在一起,以减短连线长度。引线的长度直接与它的电感量和电阻量成比例,它的宽度则与电感量和电阻量成反比。引线长度就决定了其响应信号的波长,引线越长,它能接收和传送的干扰信号频率就越低,它所接收到的RF(射频)能量也越大。 主要电流环路 每一个开关电源内部都有四个电流环路,每个环路要与其他环路分开。由于它们对PCB布局的重要性,下面把它们列出来: 1.功率开关管交流电流环路。 2.输出整流器交流电流环路。 3.输入电源电流环路。 4.输出负载电流环路。

图59a、b、c画出了三种主要开关电源拓扑的环路。 通常输入电源和负载电流环路并没有什么问题。这两个环路上主要是在直流电流上叠加了一些小的交流电流分量。它们一般有专门的滤波器来阻止交流噪声进入周围的电路。输入和输出电流环路连接的位置只能是相应的输入输出电容的接线端。输入环路通过近似直流的电流对输入电容充电,但它无法提供开关电源所需的脉冲电流。输入电容主要是起到高频能量存储器的作用。类似地,输出滤波电容存储来自输出整流器的高频能量,使输出负载环能以直流方式汲取能量。因此,输入和输出滤波电容接线端的放置很重要。如果输入或输出环与功率开关或整流环的连接没有直接接到电容的两端,交流能量就会从输入或输出滤波电容上流进流出,并通过输入和输出电流环“逃逸”到外面环境中。 功率开关和整流器的交流电流环路包含非常高的PWM开关电源典型的梯形电流波形。这些波形含有延展到远高于基本开关频率的谐波。这些交流电流的峰值有可能是连续输入或输出直流电流的2~5倍。典型的转换时间大约是50ns,因而这两个环路最有可能产生电磁干扰(EMI)。 在电源PCB制作中,这些交流电流环路的布线要在其他引线之前布好。每个环路由三个主要器件组成:滤波电容、功率开关管或整流器、电感或变压器。它们的放置要尽可能靠近。这些器件的方向也要确定好,以使它们之间的电流通路尽可能短。图60就

图解脉冲高压电源的实现方法

图解脉冲高压电源的实现方法 发布:2011-05-26 | 作者: | 来源: zhanghuadong | 查看:353次 | 用户关注: 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友,发现他们在需要方波输出的时候,使用全桥加变压器,次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷,比如初级的振荡会传到次级,使输出波形很差;调节输出占空比比较困难;当频率比较低时变压器更难设计,体积也会变得很大;对于短路的抵抗力也相当差。使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源,加上一个开关,通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友,发现他们在需要方波输出的时候,使用全桥加变压器,次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷,比如初级的振荡会传到次级,使输出波形很差;调节输出占空比比较困难;当频率比较低时变压器更难设计,体积也会变得很大;对于短路的抵抗力也相当差。 使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源,加上一个开关,通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简单的电路,将MOS 管或IGBT串联,通过低感且较小的布局,实现任意频率任意脉宽的开关,且寿命长,易维修。 开关由大量的MOSFET或IGBT通过串联、并联,并通过紧凑、低感的布局组成的,体积小,性能好。自身包含驱动电路,是一个小体积的组件,具有极高的可靠性和优异的开关性能(包括低的导通阻抗,高的截止阻抗,纳秒量级的控制传输延时和百纳秒量级的开启和关断时间)。同时控制驱动电路和开关电路的全隔离,保证了开关即可以用于高端开关,也可以用于低端开关,还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的,只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号,开关即可以工作在固定的脉宽下,也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件,成本低。高压开关可以通过系列化的生产,具有极宽的负载电压和电流范围。 同时控制驱动电路和开关电路的全隔离,保证了开关即可以用于高端开关,也可以用于低端开关,还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的,只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号,开关即可以工作在固定的脉宽下,也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件,成本低。高压开关可以通过系列化的生产,具有极宽的负载电压和电流范围。 总体图如下所示:

高压电源的工作原理及修理

高压电源的工作原理及修理 一、概况 1、深圳工厂高压电源的使用情况 高压电源在B/P,A/G,综检,ITC,三检,QA等工程广泛使用。 2、高压电源的主要生产商 1)韩国CONVER TECH公司(原SECO公司)(使用最多) 2)韩国ZEFA TECH公司(使用极少) 二、高压电源的种类 1、Eb POWER(SHV200RD-40K) 提供TUBE的阳极电压,0—40KV可调。 I/O ㈠、SHV200-40K H.V P.S 在内藏40KV 5mA H.V POWER SUPPLY ㈡、 CONTROL & DISPLAY 在前面板有电压和电流表,设置精密电位器(十圈)分别调整电压及保护电流,输出ON/OFF用SWITCH ,OVER LOAD表示用PILOT LAMP,在后面设置有把各种功能在内部或外部可以使用的端子.

㈢、后面板各功能端子连接说明 ① 输出电压调整 A. 使用内部VR 时 B. 外部跟VR 连接后使用时 ③ ⑥ 电位器 ② 输出电压显示 A. 使用内部电压表时 B. 使用外部电压表时 ⑨ ③ 输出电流显示 A.使用内部电流表时. B. 使用外部电流表时 ④ 过载信息输出 ⑤ 高压开/关及复位 A. 使用内部开关时. 注: 当出现OVER LOAD 时,按下 OFF S/W 即可复位 连接 B. 使用外部继电器时 连接 C. 使用外部开关时 连接 连接 注:当输出电压40KV 时, 输出到电压表的信号 电压为10V 连接 注:当输出电流5mA 时, 输出到电流表的信号 电压为10V

3) RACK TYPE的外观 4) MODULE TYPE的外观

(完整)高压大功率脉冲电源的设计

1.绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递,是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代,上述各行各业都在迅猛地发展,发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然,电源技术的发展将带动相关技术的发展,而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业,占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC/Dc开关电源、DC/DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种,顾名思义,它的电压或电流波形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类,有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类,具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率,根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分,有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式,如图1.1所示。 图1.1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性,所以这种波形的应用居多。究其

开关电源的设计方案步骤

【开篇】 针对开关电源很多人觉得难,主要是理论与实践相结合;万事开头难,我在这里只能算抛砖引玉,慢慢讲解如何设计,有任何技术问题可以随时打断,我将尽力来进行解答。设计一款开关电源并不难,难就难在做精;我也不是一个很精熟的工程师,只能算一个领路人。希望大家喜欢大家一起努力!! 【第一步】 开关电源设计的第一步就是看规格,具体的很多人都有接触过;也可以提出来供大家参考,我帮忙分析。 我只带大家设计一款宽范围输入的,12V2A 的常规隔离开关电源 1. 首先确定功率,根据具体要求来选择相应的拓扑结构;这样的一个开关电源多选择反激式(flyback) 基本上可以满足要求 备注一个,在这里我会更多的选择是经验公式来计算,有需要分析的,可以拿出来再讨论【第二步】 2.当我们确定用flyback 拓扑进行设计以后,我们需要选择相应的PWM IC 和MOS 来进行初步的电路原理图设计(sch) 无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。对里面的计算我还会进行分解 分立式:PWM IC 与MOS 是分开的,这种优点是功率可以自由搭配,缺点是设计和调试的周期会变长(仅从设计角度来说) 集成式:就是将PWM IC 与MOS 集成在一个封装里,省去设计者很多的计算和调试分步,适合于刚入门或快速开发的环境 集成式,多是指PWM controller 和power switch 集成在一起的芯片 不限定于是PSR 还是SSR 【第三步】 3. 确定所选择的芯片以后,开始做原理图(sch),在这里我选用ST VIPer53DIP(集成了MOS) 进行设计,原因为何(因为我们是销售这一颗芯片的)? 设计之前最好都先看一下相应的datasheet,自己确认一下简单的参数 无论是选用PI 的集成,或384x 或OB LD 等分立的都需要参考一下datasheet 一般datasheet 里都会附有简单的电路原理图,这些原理图是我们的设计依据 【第四步】 4. 当我们将原理图完成以后,需要确定相应的参数才能进入下一步PCB Layout 当然不同的公司不同的流程,我们需要遵守相应的流程,养成一个良好的设计习惯,这一步可能会有初步评估,原理图确认,等等,签核完毕后就可以进行计算 一般有芯片厂家提供相关资料 【第五步】 5. 确定开关频率,选择磁芯确定变压器 芯片的频率可以通过外部的RC 来设定,工作频率就等于开关频率,这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源,也可以采取外同步功能。 一般AC2DC 的变换器,工作频率不宜设超过100kHz,主要是开关电源的频率过高以后,不利于系统的稳定性,更不利于EMC 的通过性 频率太高,相应的di/dt dv/dt 都会增加,除PI 132kHz 的工作频率之外,大家可以多参

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