【9】并联型高频开关直流电源的系统设计
论高频开关电源模块并联均流之设计
55科协论坛·2009年第2期（下）工程技术与产业经济模块化是高频开关电源的发展方向之一，对于并联运行的模块，最关键的问题是单个模块根据各自的功率等级平均负担负载电流，也就是并联模块之间的均流问题。
1 高频开关电源模块并联均流方案之比较为了提高系统的稳定性和实用性，并联电源必须具有下列特性：各模块承受的电流能动平衡，实现均流；当输入电压或负载电流变化时，应保持输出电压稳定，并且均流的瞬态响应好；采用冗余供电系统保证任一电源模块故障时，负载可以获得足够的功率，并且能实现故障模块自动隔离和热更换。
笔者重点对输出阻抗法、主从设置法、平均值均流法和最大电流自动均流法的优缺点进行归纳总结：输出阻抗法是最简单实现并联均流的方法，不需要在并联模块之间建立连线，各个电源模块之间比较独立，它是通过改变模块等效内阻实现并联均流的。
在提高均流性能的同时必然会导致电压调整率的下降，难以应用在电压调整率要求较高的电源系统中。
由于等效内阻相对较小，此方法在大电压、高功率的电源系统中使用收到很大的限制，但由于其简单性，在小功率场合中有着广泛的应用。
主从设置法利用双环控制，提高均流效果，使电源系统的容量大大提高。
但是在工程实践中应用很少，它没有真正实现了冗余系统，主模块的稳定性决定了整个电源系统的性能，失去并联均流系统的大部分优势。
平均电流值自动均流法可以精确的实现均流，可靠性较高。
但当均流母线发生短路，或任何某个模块不工作时，均流母线电压下降，导致系统电压下降，造成电源无法正常工作。
在每个模块输出电流信号和均流母线间串接一个可控开关，在故障情况下及时断开该模块，保证系统正常的工作。
最大电流自动均流法的均流母线体现输出电流最大的那个模块的电流信号即主模块，当其它从模块的输出电流超过主模块的输出电流会自动变成主模块。
此方法可以实现较好的冗余，其控制方法也比较多，是比较理想的均流方法。
2 高频开关电源模块并联负载均流方案通过对不同均流方法的分析，可知不同方法各有各自的优点和缺点。
高频开关电源系统的优化设计及应用研究
高频开关电源系统的优化设计及应用研究在电力系统中，直流电源作为继电保护、自动装置、控制操作回路、灯光音响信号及事故照明等电源之用，是发电厂和变电站比较重要的设备。
因直流电源故障而引发的事故时有发生，所以，对直流电源的可靠性、稳定性具有很高要求。
传统的直流电源多数采用可控硅整流型。
近几年来，我国电网已经全面采用智能化的高频开关电源，这种电源系统具有许多优点：安全、可靠、自动化程度高、具有更小的体积和重量、综合效率高以及噪音低等，大大降低了运行人员的工作量，适应电网发展的需要，值得推广使用。
1 高频开关电源优化设计研究1.1 淘汰线性电源设计相对于传统的线性电源开关设计，高频开关电源在技术上有着明显的优势。
受限，其能够在开关内节省下一定的空间，而这一空间就是传统线性电源中变压器的空间，这样就能够使开关电源的重量更轻、体积更小。
同时高频开关电源在设计上是为了满足不断提高工作频率的要求，因此其能够满足于现代不同设备的功率输出，克服输出波纹过大等诸多问题，使得高频开关电源更加适合现代市场的需求。
1.2 小型化设计趋势随着现代集成技术的发展，各类电子设备在设计和研发的过程中都向着更小、更轻便的方向进行发展，因此各电子设备的小型化设计趋势非常明显。
因此，在对开关电源进行设计的过程中也必须要考虑到其安装设备的大小，也需要向着小型化的方向进行发展。
同时，电源在使用的过程中，其内部的电容、变压器以及质量都是与电源工作频率的平方根呈现反比情况，以此，随着不断开关电源的工作效率不断提高，其本身的体积必然会朝着更加小型化的方向发展。
另外，小型化的电源开关在设计和研发的过程中其所消耗的原材料较少，能够有效降低生产企业的生产成本，具有着极重要的经济价值。
1.3 电磁干扰的屏蔽设计在高频开关电源工作的过程中，随着开关的开通和中断，这种快速的电流变化就会引发噪音，噪音经过传导传递到开关外部，就形成了一定的电磁干扰现象，而这也是高频开关电源工作效率较低的原因之一。
高频开关直流电源系统使用说明-正文
20A或32A；
1路闪光支
路16A；
1路电池开
关100A；
5路63A或
80A或100A。
3个MDL22005或MDL22010
或MDL11010
KDM02
3个MDL22005-2或MDL22010-2
或MDL11010-2或MDL11020-2
MDZ22015-2或
MDZ11020-2
KXT08
图2-3监控系统与外部通讯方式
监控系统可根据用户的需要灵活选择连接方式，既能与变电站综合自动化上位机通过RS232或RS485串行通讯连接，也能够通过以太网接口连接到局域网，以实现远程访问，其它监控设备可以通过本监控系统连接到上位系统。
2.3系统性能特点
2.3.1交流输入：
采用双路交流输入，具有自动切换及声光报警功能，并带有C级交流输入防雷装置。
或MDL11010-2或MDL11020-2
MDZ22015-2或
MDZ11020-2
KXT08
（*）
4个MDL22005-2或MDL22010-2
或MDL11010-2或MDL11020-2
KXT02-3
（*）
充馈电
屏
4个MDL22005或MDL22010
或MDL11010
MDZ22015
KXT02-2
绝缘巡检模块配置灵活，占屏空间小，和系统监控器组成一体化的的母线与馈电分路绝缘巡检装置；
电池采样模块采用单片机控制管理技术，巡检速度快，可靠性好，彻底消除继电器方式速度慢、寿命短的弱点；
可根据用户需要配置微型打印机，在线打印报警信息等（采用KXT05时）。
1.3产品型号说明
蓄电池额定容量（AH）
并联均流高频开关电源的
过热保护
当电源温度过高时，保护 电路会触发保护动作，防 止损坏设备。
04
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并联均流高频开关电源的实验 及分析
实验系统的搭建
电源模块
选择合适的电源模块，以满足实验需求。
控制器
设计合适的控制器，以实现并联均流控制。
开关器件
采用高速开关器件，以实现高频开关。
测量仪器
准备相应的测量仪器，如电压表、电流表等 。
并联均流高频开关电源
汇报人：
日期:
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目 录
• 并联均流技术概述 • 并联均流技术的实现方法 • 并联均流高频开关电源的设计 • 并联均流高频开关电源的实验及
分析
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目 录
• 并联均流高频开关电源的应用与 前景
• 并联均流高频开关电源的相关问 题及解决方案
01
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自动与强迫均流法相结合具有 响应速度快、稳定性好、控制 精度高等优点。同时，它还能 够有效地克服单一方法存在的 缺点和不足之处。
自动与强迫均流法相结合也存 在一些缺点，例如实现起来较 为复杂，需要更多的元件和调 试工作量等。此外，在某些情 况下可能会出现系统稳定性和 鲁棒性之间的权衡问题。
03
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并联均流技术的发展历程
从20世纪80年代开始，电力电子技术得到了迅速发展，开关电源也得到了广泛应用 。
到了90年代，随着计算机技术和通信技术的不断发展，开关电源的应用领域越来越 广泛，对开关电源的可靠性和性能要求也越来越高。
在这种情况下，并联均流技术逐渐得到了发展和应用，成为了一种提高开关电源可 靠性和性能的重要技术。
05
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开关直流电源设计(原理及结构)
并联型高频开关直流电源的系统设计关键字：开关电源 PWM 并联均流模块随着模块化电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性日见重要。
这里介绍了一种新型并联型高频开关电源整流模块的系统设计方案。
其中，对开关电源的驱动电路、缓冲电路、控制电路及主要磁元件进行优化、设计。
控制电路以UC3525为核心，构成电流内环、电压外环的双环控制模式，实现系统稳压和限流。
并且通过小信号模型分析，对电压电流环的PI调节器进行设计。
近几年来，各式各样的开关电源以其小巧的体积、较高的功率密度和高效率越来越得到广泛的应用。
随着电力系统自动化程度的提高，特别是其保护装置的微机化，通讯装置的程控化，对电源的体积和效率的要求不断提高。
电源中磁性元件和散热器件成了提高功率密度的巨大障碍。
开关频率的提高可以使开关变换器（特别是变压器、电感等磁性元件以及电容）的体积、重量大为减小，从而提高变换器的功率密度。
另外，提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声和改善动态响应。
但是由于开关管的通断控制与开关管上流过的电流和两端所加的电压无关，而早期的脉宽调制（PWM）开关电源工作在硬开关模式，在硬开关中功率开关管的开通或关断是在器件上的电压或电流不等于零的状态下强迫进行的，电路的开关损耗很大，开关频率越高，损耗越大，不但增加了热设计的难度而且大大降低了系统得可靠性，这使得PWM开关技术的高频化受到了许多的限制。
根据高频电力操作电源的设计要求，结合实际的经验和实验结果选择合适的开关器件，设计出稳定可靠、性能优越的控制电路、驱动电路、缓冲电路以及主要的磁性元器件。
对最大电流自动均流法的工作原理以及系统稳定性进行了较为深入的研究。
采用均流控制芯片UC3907设计了电源的均流控制电路，使模块单元具有可并联功能，可以实现多电源模块并联组成更大功率的电源系统。
1、系统原理的设计思想在设计大型的开关电源模块时，首先需要对系统有一个整体的规划，以便于设计整体结构及相应的辅助电源。
高频开关电源设计
高频开关电源设计目录引言 (1)1本文概述 (2)1.1选题背景 (2)1.2本课题主要特点和设计目标 (2)1.3课题设计思路 (3)2SABER软件 (4)2.1SABER简介 (4)2.2SABER仿真流程 (5)2.3本章小结 (5)3三相桥式全控整流器的设计 (7)3.1工作原理 (7)3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 (8)3.2保护电路 (8)3.2.1 过电压产生的原因 (8)3.2.2 过压保护 (8)3.2.3 过电流产生的原因 (10)3.2.4 过流保护 (10)3.3SABER仿真 (13)3.3.1 设计规范 (13)3.3.2 建立模型 (13)3.3.3 仿真结果 (14)3.3.4 结果分析 (16)3.4本章小结 (16)4功率因素校正技术 (16)4.1谐波 (16)4.1.1 谐波的危害 (16)4.1.2 谐波补偿和功率因素校正 (17)4.2有源功率因数校正 (17)4.2.1 APFC技术分类 (17)4.2.2 临界导电模式APFC的控制原理 (18)4.2.3 功率因素校正电路的缺点及解决方法 (20)4.3本章小结 (20)5软开关功率变换技术 (21)5.1软开关技术的提出 (21)5.1.1 开关损耗的成因 (22)5.2软开关技术 (23)5.2.1 软开关技术的一般实现方法 (24)5.2.2 软开关的发展历程主要分类 (26)5.3本章小结 (26)6双管正激变换器的设计 (27)6.1工作原理 (27)6.2SG3525的功能介绍以及应用 (28)6.2.1 SG3525基本工作原理和应用特点 (29)6.2.2 SG3525在双管正激开关电源中的应用 (29)6.3启动电路的改进 (31)6.4SABER仿真 (31)6.4.1 设计步骤简介 (31)6.4.2 设计规范 (32)6.4.3 开环设计（功率电路设计） (32)6.4.4 调制器设计和闭环仿真 (36)6.5仿真结果 (39)6.6本章小结 (39)7BOOST变换器的设计 (40)7.1工作原理 (40)7.2SABER仿真 (42)7.2.1 设计规范 (42)7.2.2 参数设计 (42)7.2.3 仿真结果 (43)7.3本章小结 (44)8系统集成调试 (45)9结论与展望 (46)谢辞 (47)参考文献 (48)附录 (49)引言人类已经进入工业经济时代，并处于转入高新技术产业迅猛发展的时期。
高频开关电源的设计
高频开关电源的设计摘要从90年代开始，开关电源逐步得到广泛的应用。
开关电源的核心是DC-DC变换器。
影响开关电源的主要因素是其拓扑结构、开关频率、控制方式及关键元器件，如开关管、储能电感或脉冲变压器等。
本文首先介绍了本次设计的高频开关电源的现实意义和需要达到的目标要求，并介绍了主电路和控制电路的设计，采用了理论分析和实际硬件实验相结合的研究方法。
该系统以MOSFET作为功率开关器件，构成全桥开关变换器，整个电源由输入电路、主逆变器、输出滤波电路、辅助电源等部分组成。
系统主电路逆变部分采用了脉宽调制技术(PWM),PWM信号由集成控制器UC3875产生，从输出端实时采样电压、电流反馈信号，以控制输出电压和电流的变化。
实现了功率开关管的零电压开通和近似零电压关断，设计出高效率(达90%)、高可靠性、低电磁干扰的高频开关整流模块(48V/20A)。
关键词：高频开关电源；相移脉宽调制；零电压开关；DC-DC变换AbstractSince the nineteen's of last century, switch power has been used worldwide step by step. The core of switch power is DC-DC converter. The main factors that afect the performance of switch power is its topology, switch frequency,control mode and its key device units such as the switch tube, energy-storage inductor and pulse transformer.This paper introduces the practical significance of the high frequency switching power supply designed by us, and introduces the corresponding railway standards of the People'sRepublic of China. The main circuit and the control circuit are introduced in this paper, the research method includes the theory analysis and the practical experiments.The full-bridge converter is made up of four MOSFET. The system consists of the AC input stage, main inverter, output low-pass filter, auxiliary power supply etc. The theory of PWM is used in the system, and single of PWM is offered by controller UC3875.The feedback voltage and current achieved from output is used to control the change of the output. The Zero-Voltage Switching on and approximate Zero-Voltage Switching of the power devices are realized. High frequency switching rectifier module (48V/20A) has been designed with high efficiency (90%), high reliability and low EMI.Key words：High frequency switching power, Phase-Shifting PWM ZVS,Zero Voltage Switching,DC-DC Conversion高频开关电源的构成及其基本原理高频开关电源是将交流输入(单相或三相)电压变成所需要的直流电压的装置。
高频开关电源模块并联供电及维护管理
高频开关电源模块并联供电及维护管理摘要:文章结合高频开关电源模块并联供电的技术原理,对基本要求、结构、冗余技术、均流控制方式、散热等问题进行描述,介绍高频开关电源模块日常运行的维护管理,分析运行中的电源模块产生故障原因,提出利用网络远程技术及运行维护措施来提高运行中电源模块故障发生前的防御能力。
关键词:电源模块;并联;冗余;均流;维护管理直流电源系统已广泛应用于分布式电源系统结构代替集中式电源系统结构,用小功率DC-DC变换模块并联与一个集中的大功率电源相比,有许多优点:电源模块变换效率高,动态性好,模块的并联可以实现功率冗余,提高了系统可靠性,并易于安装维护,输出功率可以扩展,以满足大功率负载需要,为电力、通信、计算机等使用直流电源系统提供可靠的直流电源能源。
1高频开关电源模块并联冗余技术高频开关电源模块采用并联供电模式,要求达到如下效果:①并联的各模块电流能自动平行,实现均流。
②均流与冗余相结合。
③当输入电压或负载电流变化的时候,应能够保持输出电压的稳定,并使得系统具有良好的负载响应特性,在负载突变的时候,不会造成电流严重分配不均而停机。
如图1所示,多个独立的高频开关电源模块单元并联,系统采用模块化结构,根据负载提供所需电流在线增减模块单元,提高了系统的灵活性。
采用模块并联结构,还可以实现N+n冗余功能。
所谓N+n功率冗余,是指N+n 个容量为P的电源模块并联工作,负载功率为NP,冗余(备用)功率为nP,正常工作时,单个均流电源模块,承担的功率为其容量的N/(N+n);当其中一个或几个(不超过n 个)电源模块出现故障时,故障模块立即被隔离,其余模块再平均分担负载电流,正常运行,电源系统仍能保证提供100 %的负载电流。
采用冗余技术,除了使系统增加了容量冗余功率外,真正实现热拔插,即在保证电源系统不间断供电情况下,更换系统中的失效模块。
2高频开关电源模块并联的均流并联电源模块系统中各模块按照外特性曲线分配负载电流,外特性的差异是电流难以均分的根源。
高频开关直流操作电源系统
高频开关直流操作电源系统摘要：就高频开关直流操作电源系统的组成及高频开关电源模块的功率因数、均流方式、散热防尘等问题进行描述,并对直流操作电源系统今后的发展趋势进行讨论。
关键词：高频开关电源直流操作电源l 引言直流操作电源系统是发电厂、变电站中不可缺少的二次设备之一,它的可靠性直接影响发电厂和变电站设备的安全可靠运行。
我国发电厂和变电站中正在运行的直流操作电源系统有很多仍是较落后的陈旧设备,存在较多的缺陷,引发了不少事故,而造成重大损失。
随着阀控密封铅酸蓄电池的推广普及，也对原有的直流操作电源系统提出了更高的要求,与防酸隔爆蓄电池及镉镍碱性电池相比,阀控密封铅酸蓄电池具有以下特点：无需添加水和调酸比重等维护工作,具有免维护功能；不漏液、无酸雾、不腐蚀设备,容易组成成套装置；自放电电流小；电池寿命长，25℃的浮充寿命可达l0～15年；结构紧凑、密封性好、抗震动性能好;不存在镉镍碱性电池的“记忆效应”。
但阀控密封铅酸蓄电池对温度的反映较灵敏,对充电装置要求严格,不允许过充和欠充。
如果仍采用陈旧落后的充电装置,出于其稳压、稳流精度低，纹波系数高,可能造成阀控密封蓄电池的寿命降低甚至本体涨裂损坏，而使整个直流系统瘫痪。
通信电源经过近几年的发展,已普遍采用了阀控密封铅酸蓄电池和高频开关电源模块组成的充电装置。
高频开关电源模块具有体积小、重量轻、噪声低、稳压精度高、纹波系数小、配置灵活的特点,与阀控密封铅酸蓄电池配套使用,可以增加直流系统的可靠性和稳定性。
当前，城乡电网建设和改造工程中已开始部分采用高频开关电源模块和阀控密封铅酸蓄电池组成的直流操作电源成套装置，在保证直流系统可靠运行和电池寿命上都有较好的效果，受到设计和运行人员的好评。
东方电子信息产业股份有限公司自96年开始研制开发智能型高频开关直流操作电源系统,至今已有百余套直流电源在现场运行。
2 直流操作电源系统组成高频开关电源模块目前有5A、l0A和20A三种,根据负载要求和蓄电池容量的不同,可以由多台模块按照N＋l备份原则并联组成几十到几百安的直流操作电源系统。
高频开关电源的并联均流系统
摘要：介绍了高频开关电源的控制电路和并联均流系统。
控制电路采用TL494脉宽调制控制器来产生PWM脉冲，用软件的方式实现多电源并联运行时达到均流的方法。
关键词：开关电源；脉宽调制；均流引言模块化是开关电源的发展趋势，并联运行是电源产品大容量化的一个有效方案，可以通过设计N＋l冗余电源系统，实现容量扩展。
本系统是多台高频开关电源（1000A/15V）智能模块并联，电源单元和监控单元均以AT89C51单片机为核心，电源单元的均流由监控单元来协调，监控单元既可以与各电源单元通信，也可以与PC通信，实现远程监控。
1PWM控制电路TL494是一种性能优良的脉宽调制控制器，TL494由5V基准电压、振荡器、误差放大器、比较器、触发器、输出控制电路、输出晶体管、空载时间电路构成。
其主要引脚的功能为：脚1和脚2分别为误差比较放大器的同相输入端和反相输入端；脚15和脚16分别为控制比较放大器的反相输入端和同相输入端；脚3为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端，输出时表现为或输出控制特性，也就是说在两个放大器中，输出幅度大者起作用；当脚3的电平变高时，TL494送出的驱动脉冲宽度变窄，当脚3电平变低时,驱动脉冲宽度变宽；脚4为死区电平控制端，从脚4加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制，使其不超过180°，这样可以保护开关电源电路中的三极管。
如图1所示，PWM脉冲的占空比有内部误差放大器EA1来调制，而内部误差?大器EA2则用来打开和关断TL494，用于保护控制。
脚2和脚15相连，并与公共输出端脚3相连通，因脚3电位固定，所以，TL494驱动脉冲宽度主要由脚1（PWM调整控制端）来控制；脚16是系统保护输入端，系统的过流、过压、欠压、过温等故障以及稳压或稳流切换时关断信号都是通过脚16来控制。
锯齿波发生器定时电容CT=0.01μF，定时电阻RT=3kΩ，其晶振频率fosc==36.6kHz。
并联均流高频开关电源的研究
并联均流高频开关电源的研究随着电子技术的不断发展，高频开关电源已经成为各行业应用电源的主要选择。
而在这些高频开关电源中，例如电子设备、LED照明、电动汽车等的电源和充电器中，最常见的电路设计之一就是并联均流高频开关电源。
这种电源有很多优点，例如体积小、效率高、可靠性强、稳定性好等，因此成为电源设计中不可或缺的基础。
本文将围绕并联均流高频开关电源的研究展开，包括其电路设计、工作原理、优化方案和相应的应用。
一、并联均流高频开关电源电路设计：1.基本结构：最基本的电路结构是在输出端并联多个开关电路，通过一个均流电感器将电流均分到各个开关电路中，同时多个开关电路的输出端并联组成一个整体输出。
均流电感器既能保证多个开关电路之间电流的平衡，又能保证输出电流的稳定性。
一般均流电感器的参数可以根据具体的电源输出功率、输入电压等因素进行选择。
2.控制方案：高频开关电源中的控制方案有很多种，其中常见的有PWM（脉宽调制）控制、PFC（功率因数校正）控制和LLC（无频联控制）控制等。
其中PWM控制常用于较小功率的电源，PFC控制则适用于较大功率的电源，而LLC控制则能够同时满足高效率和电磁兼容性的要求。
3.稳压方案：由于并联均流高频开关电源的特性，其输出电压在负载变化时容易波动。
因此需要采用一种稳压方案来保证输出电压的稳定性。
常用的稳压方案有两种，一种是采用反馈控制方式来进行稳压，另一种是采用前级变压器来进行稳压。
两者的选择取决于具体的应用要求和设计成本。
二、并联均流高频开关电源的工作原理：在并联均流高频开关电源中，多个开关电路并联工作，共同向输出负载提供电流。
当输入电压变化时，各开关电路的工作状态也会随之变化，以保持输出电流的平衡。
由于开关电路的高频开关特性，电源的效率和稳定性都有很大的提升，同时可以通过均流电感器来保证各开关电路之间电流的平衡，从而达到均流的目的。
三、并联均流高频开关电源的优化方案：在设计并联均流高频开关电源时，可以通过以下方面进行优化：1.选择合适的均流电感器参数，以保证电流的充分均衡。
高频脉冲电源系统设计
对高频交流电压进行整流和滤波，得到稳定的直流输出电压。
输出整流滤波模块
实现对系统的控制、监测和保护功能，包括PWM控制、过流过压保护、温度保护等。
控制与保护模块
高频化技术
通过提高开关频率，减小电源体积和重量，提高电源效率。需要解决开关损耗、电磁干扰等问题。
PWM控制技术
采用先进的PWM控制技术，如SVPWM、DPWM等，提高电源的输出性能。需要解决PWM波形失真、死区时间等问题。
脉冲产生原理
利用高频变压器或谐振电路实现电压的升降和隔离，同时减小电源体积和重量。
高频变换原理
采用PWM（脉宽调制）或PFM（脉频调制）技术，对脉冲宽度、频率、幅度等进行精确控制，以满足不同负载和工艺需求。
控制原理
高频脉冲电源采用软开关技术，减小了开关损耗，提高了电源效率。
高效率
高可靠性
高精度控制
输入电源设计
采用高效的功率转换拓扑结构，如半桥或全桥电路，实现直流到高频交流的转换。
功率转换电路设计
设计合适的输出滤波器，以减小输出电压和电流的谐波分量，提高电源质量。
输出滤波设计
控制芯片选型
选择适当的控制芯片，具备高速、高精度和稳定的控制性能。
控制算法设计
根据系统需求设计控制算法，如PID控制、模糊控制等，实现电源输出的精确控制。
随着电力电子技术的发展，高频脉冲电源将向更高频率、更小体积的方向发展，以满足日益增长的便携式和分布式电源需求。
高频化、小型化
引入先进的控制算法和数字化技术，实现高频脉冲电源的智能化管理和优化控制，提高系统性能和可靠性。
智能化、数字化
在环保理念日益深入人心的背景下，高频脉冲电源将更加注重绿色环保设计，降低能耗和污染排放。
高频开关电源双闭环反馈并联系统
高频开关电源双闭环反馈并联系统
1.前言
高频开关电源在二十世纪八十年代进入我国后，由于其具有体积小.重量轻.
效率高.噪音低等优点，大量地进入我国邮电通讯.电力部门及其它领域，其发
展迅速，市场潜力巨大，取代了许多传统的中小功率可控硅整流电源.而在传统的工矿企业，如电解电镀.电化.电火花.电池充电.水处理.热处理.焊接.冶炼等诸多领域，目前还在大量使用传统的可控硅整流电源，不符合国家环保节能的政策.目前市场上的单台高频开关电源功率受到器件的约束及其它因素的限制，难以在大功率(50KW以上)场合实用需要.为了把功率做大，简单的方法就是把许多单台高频开关电源，将其输出简单并联，形成扩流输出.但这种方法有一个局限性，那就是并联后的系统只能是稳流输出，而不能适应稳压输出的应用场合. 本文设计思想就是在上述简单并联后的基础上，再单独设计一个输出电压负反馈系统，利用电压反馈系统的输出来控制各台高频开关电源，形成双闭环反馈，从而达到并联系统的稳压输出.由于单台高频开关电源的工作原理众所周知，故以下着重从自动控制系统原理方面介绍并联系统的工作原理.
2.系统控制原理图
并联系统的自动控制原理如图1所示.
在自动控制电机直流调速系统中，有一种转速.电流双闭环反馈系统，又称串级系统.
外环是转速反馈，内环是电流反馈.任何系统内外扰动或电网电流变化造成的转速变化，都能通过外环或内环的反馈系统调节，达到稳定的转速输出.本文正是基于此设计思想，设计了如图1的高频开关电源双闭环反馈并联自动控制系统.图中各台高频开关电源本身就是可以独立工作的，且内部形成电压或电流负。
高频开关电源系统整流电路设计
高频开关电源系统整流电路设计
要设计一套通信用开关电源系统，首先要明白对它的全面要求，然后再
设计系统的各个部分。
高频开关电源主回路和控制回路所用的电路形式，元器件，控制方式都发展很快。
它们的设计具有特殊的内容和方法。
1 设计要求和具体电路设计
通信基础开关电源系统的关键部分是开关电源整流模块。
整流模块的规
格很多，结合在工
作中遇到的实际情况，提出该模块设计的硬指标如下：
1) 电网允许的电压波动范围
单相交流输入，有效值波动范围：220 V±20%，即176～264 V; 频率：45～65 Hz。
2) 直流输出电压，电流
输出电压：标称-48V，调节范围：浮充，43～565V;均充，45～58V。
输出电流：额定值：50A。
3) 保护和告警性能
①当输入电压低到170 VAC 或高到270 VAC，或散热器温度高到75 ℃时，自动关机。
②当模块直流输出电压高到60 V，或输出电流高到58～60 A 时，自动关机。
③当输出电流高到53～55 A 时，自动限流，负载继续加大时，调低输出电压。
4) 效率和功率因数
模块的效率不低于88%，功率因数不低于0.99。
开关电源并联供电系统的设计PPT课件
➢为避免采样电路阻抗对信号放大的影响，应注意采样电 路与放大电路的阻抗变换，可以加跟随器缓冲。
➢在主电路与控制电路没有电隔离的情况下，应注意高频干 扰，在运放的输入端、电源端应加合适的高频旁路电容。
➢根据系统功能要求，总体考虑采样输入和输出接口及箝位
保护。 2/14/2020
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四、主要单元电路的选择
➢以问题１为基础，实现该任务的技术方法基本相似， 需要相应的键盘输入电流指令。同时为使用户清楚输入 的电流是否正确，应有显示功能。
➢从功能上看，利用键盘可以实现任何电流指令要求， 但从用户可控的角度看，应有手动与自动模式选择键。
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三、系统任务分析与系统总体结构
３、关于输出恒压问题 保持输出电压UO=8.0±0.4V
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二、本系统的基本要求
１、任务 设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V
DC/DC 模块构成的并联供电系统（见图1）。
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二、本系统的任务与要求
２、基本要求
（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的 直流输出电压UO=8.0±0.4V。 （2）额定输出功率状态下，供电系统的效率不低于60% 。
课程 计算机 知识点 仿真
应用 辅助
小组自主合作学习为 主，教师指导为辅
明确 项目 任务
查 构建 选择/ 阅 系统 调整 资 结构 单元
料 框图 电路
仿 真 调
试
确定 总体 电路
设计 装配 调试
实验
撰写 项目 研究
报告
小组 答辩 总结
交流
理论学习 导师引导 学长帮带
目的：使学生具有一定的项目设计经历、掌握项目设计基 本方法，具有一定的项目设计的能力。
高频开关电源的设计
目录1绪论 (1)1.1高频开关电源概述 (1)1.2意义及其发展趋势 (2)2高频开关电源的工作原理 (3)2.1高频开关电源的基本原理 (3)2.2高频开关变换器 (5)2.2.1单端反激型开关电源变换器 (5)2.2.2多端式变换器 (6)2.3控制电路 (8)3高频开关电源主电路的设计 (9)3.1P W M开关变换器的设计 (9)3.2变换器工作原理 (10)3.3变换器中的开关元件及其驱动电路 (11)3.3.1开关器件 (11)3.3.2M O S F E T的驱动 (11)3.4高频变压器的设计 (13)3.4.1概述 (13)3.4.2变压器的设计步骤 (13)3.4.3变压器电磁干扰的抑制 (15)3.5整流滤波电路 (15)3.5.1整流电路 (15)3.5.2滤波电路 (16)4总结 (19)参考文献 (20)1 绪论1.1高频开关电源概述八十年代,国高频开关电源只在个人计算机、电视机等若干设备上得到应用。
由于开关电源在重量、体积、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源和相控电源有显著减少,而且对整机多相指标有良好影响,因此它的应用得到了推广。
近年来许多领域,例如电力系统、邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多应用开关电源,取得了显著效益。
究其原因,是新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件(简称五新)不断地出现并应用到开关电源的缘故。
五新使开关电源更上一层搂,达到了频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高(简称五高)。
有了五高,开关电源就有更强的竞争实力,应用也更为扩大,反过来又遇到更多问题和更实际的要求。
这些问题和要求可归纳为以下五个方面:(l)能否全面贯彻电磁兼容各项标准?(2)能否大规模稳定生产或快捷单件特殊生产?(3)能否组建大容量电源?(4)电气额定值能否更高(如功率因数)或更低(如输出电压)?(5)能否使外形更加小型化、外形适应使用场所要求?这五个问题是开关电源能否在更广泛领域应用的关键,是五个挑战。