多路输出开关电源的设计及应用原则

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多路输出开关电源的设计和应用

多路输出开关电源的设计和应用

多路输出开关电源的设计及应用原则1 引言对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。

目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。

不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。

2 多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。

仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。

为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。

从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。

从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。

对Vaux1,Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面:1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np32)辅助电路的负载情况。

3)主电路的负载情况。

注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。

多路输出DC_DC模块电源的设计与实现

多路输出DC_DC模块电源的设计与实现

多路输出DC/DC模块电源的设计与实现发布时间:2022-03-05T07:08:34.136Z 来源:《探索科学》2021年11月上21期作者:黄涛[导读] 随着近些年电源技术在各领域的不断发展与应用,电源的控制芯片上也被集成了许多模块功能,这不仅使芯片外围电路更加简单的同时也提高了电源的工作效率和可靠性,促进了多路输出开关电源的研究,也使其进入了快速发展的阶段。

本文主要从DC/DC模块电源的选择及应用角度出发,希望能够提供相关借鉴。

中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司黄涛陕西汉中 723213摘要:随着近些年电源技术在各领域的不断发展与应用,电源的控制芯片上也被集成了许多模块功能,这不仅使芯片外围电路更加简单的同时也提高了电源的工作效率和可靠性,促进了多路输出开关电源的研究,也使其进入了快速发展的阶段。

本文主要从DC/DC模块电源的选择及应用角度出发,希望能够提供相关借鉴。

关键词:多路输出;DC/DC模块;电源设计;实现引言国内模块电源目前已经形成系列化、标准化和市场化。

产品一般采用厚膜或薄膜混合集成工艺,技术水平已达国际先进水平。

凭借其工作温度范围宽、体积小、重量轻、可靠性高、使用方便等特点,在国防工业高可靠电子系统及民用工业设备自动控制系统中得到广泛的应用。

做好前期的优选工作,在电源设计、系统调试方面可起到事半功倍的效果。

不仅可以提高电子整机系统的设计水平和使用可靠性,而且可以极大地缩短产品的研发周期。

本文着重从模块电源选择、应用的角度,结合近年来军用模块电源使用过程中得到的反馈信息,探讨一下这方面的问题。

1.多路输出开关电源研究现状实现高频转换控制电路的开端,始于美国GH.Roger,他在1955年发明了自激振荡直流变换器,这种变换器有推挽结构和单个变压器;之后美国科学家提出的了关于电源系统的一种重要设想——取消工频变压器串联开关电源,这个设想从根本上解决了电源系统体积大和重量重的问题。

基于DM0265的多路输出开关电源设计

基于DM0265的多路输出开关电源设计

轻; ③稳压范围广 ; ④性能灵活, 驱动能力强 ; ⑤可靠性
0 引 言
随着变 频调 速技 术 的发 展 , 频 器 在交 流 电机调 变
谷 利 飞 , 敏 明 , 海鹏 顾 潘
( 江理工 大学 机械 与 自动控制 学 院 , 浙 浙江 杭州 30 1 ) 108
摘要: 开关电源设计是变频器硬件设计 的核心 内容之一 , 其性能 的好坏 直接影响变频调 速系统 的整体工作 性能。针对变频器 内部
电路 多 种 电压 等 级 供 电的 需 要 , 计 了一 种 基 于 F i h d公 司 的 D 0 6 片 的反 激 式 多路 输 出 隔 离 型 开 关 电源 。介 绍 了 该 电 源 设 a ci r l M 2 5芯
GU L — i i e ,GU Mi — n f n mig,P AN lp n Ha — e g
( aut o Meh ncl n ier ga dA tm t ot l hj n c T c nvrt , a gh u3 0 1 ,C ia F c l f c aia E g ei n uo a cC nr ,Z ei gS i ehU i sy H nzo 10 8 hn ) y n n i o a — ei
第2 7卷 第 9期
21 0 0年 9月




V0. 7 No 9 12 . Se 2 0 p. 01
J u n l fMe h nc l& E e tia gn e n o r a c a ia o l cr l c En ie r g i
基 于 D 2 5的 多 路 输 出开 关 电 源 设 计 M0 6
文章 编 号 : 0 ~ 5 1 2 1 )9— 10— 4 I 1 4 5 (0 0 0 00 0 O

多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则多路输出开关电源是一种电力电子设备,它可以从交流电源中提供多个不同电压和电流的直流电输出。

在设计和应用多路输出开关电源时,有几个重要的原则需要考虑。

1. 选定合适的开关电源拓扑结构:多路输出开关电源可以采用多种拓扑结构,例如非隔离型Buck、Boost、Buck-Boost和隔离型Flyback、Forward等。

选择合适的拓扑结构需要考虑输出电压、输出功率和成本等因素。

2. 合理设计输出电压和电流的等级:多路输出开关电源通常需要提供不同电压和电流级别的输出。

在设计时,应根据实际需求合理确定输出电压和电流的等级,并确保满足负载的功率需求。

3. 增加输出电压和电流的调节功能:多路输出开关电源应具备电压和电流的调节功能,以满足不同负载的需求。

可以通过采用可调电压稳压器(例如LM317)或数字控制芯片(例如TL494)来实现。

4. 合理设计电源滤波电路:多路输出开关电源需要具备良好的电源滤波电路,以降低输入和输出端的电磁干扰。

可以采用电容、电感和磁珠等元件来设计滤波电路,并确保滤波效果良好。

5. 保证输出电压和电流的稳定性:输出电压和电流的稳定性是多路输出开关电源设计中的重要指标。

可以采用反馈控制回路和稳压芯片等来保证输出电压和电流的稳定性。

多路输出开关电源的应用范围广泛,常见应用包括:1. 电子设备:多路输出开关电源可以为电子设备提供不同电压和电流的直流电源,例如计算机、通信设备、工业自动化设备等。

2. 医疗设备:多路输出开关电源可以为医疗设备提供稳定、可靠的电源,例如医用仪器、电子监护设备等。

3. 光电设备:多路输出开关电源可以为光电设备提供适合的电压和电流,例如LED照明、激光器、光纤通信设备等。

4. 电源适配器:多路输出开关电源可以用作电源适配器,为各种便携电子设备充电,例如手机、平板电脑、笔记本电脑等。

需要注意的是,在使用多路输出开关电源时,应确保正确安装和连接,避免电气安全问题。

多路输出直流稳压电源的设计

多路输出直流稳压电源的设计

多路输出直流稳压电源的设计
多路输出直流稳压电源的设计需要考虑以下几个方面:
1. 输出电压和电流要求:根据所需的输出电压和电流,选择合适的功率变压器和整流电路,以及稳压电路和输出电容等。

2. 稳压器的选择:可以选择线性稳压器或开关稳压器,线性稳压器的稳定性较好,但效率低,开关稳压器效率高,但稳定性较差。

3. 输出端口的总数和电流分配:根据需要,选择适合的输出端口,并确保电流分配均衡,以避免过载和电流不足等问题。

可以采用多级稳压电路或并联稳压电路来实现多路输出。

4. 过流保护和短路保护:可以添加过流保护和短路保护电路以保护设备和电源。

5. PCB设计:合理的PCB设计可以提高电源的稳定性和可靠性,并减少电子噪声和EMI噪声等问题。

6. 整体效果测试和调试:对电源进行整体测试和调试,以确保输出电压和电流符合要求,以及稳压器和保护电路的正常工作。

综上所述,设计多路输出直流稳压电源需要综合考虑各项因素,并采取相应的措施来提高电源的性能和稳定性。

多路输出反激式开关电源的反馈环路设计

多路输出反激式开关电源的反馈环路设计

多路输出反激式开关电源的反馈环路设计引言开关电源的输出是直流输入电压、占空比和负载的函数。

在开关电源设计中,反馈系统的设计目标是无论输入电压、占空比和负载如何变化,输出电压总在特定的范围内,并具有良好的动态响应性能。

电流模式的开关电源有连续电流模式(CCM)和不连续电流模式(DCM)两种工作模式。

连续电流模式由于有右半平面零点的作用,反馈环在负载电流增加时输出电压有下降趋势,经若干周期后最终校正输出电压,可能造成系统不稳定。

因此在设计反馈环时要特别注意避开右半平面零点频率。

当反激式开关电源工作在连续电流模式时,在最低输入电压和最重负载的工况下右半平面零点的频率最低,并且当输入电压升高时,传递函数的增益变化不明显。

当由于输入电压增加或负载减小,开关电源从连续模式进入到不连续模式时,右半平面零点消失从而使得系统稳定。

因此,在低输入电压和重输出负载的情况下,设计反馈环路补偿使得整个系统的传递函数留有足够的相位裕量和增益裕量,则开关电源无论在何种模式下都能稳定工作。

1 反激式开关电源典型设计图l是为变频器设计的反激式开关电源的典型电路,主要包括交流输入整流电路,反激式开关电源功率级电路(有PWM控制器、MOS管、变压器及整流二极管组成),RCD缓冲电路和反馈网络。

其中PWM控制芯片采用UC2844。

UC2844是电流模式控制器,芯片内部具有可微调的振荡器(能进行精确的占空比控制)、温度补偿的参考基准、高增益误差放大器、电流取样比较器。

开关电源设计输入参数如下:三相380V工业交流电经过整流作为开关电源的输入电压Udc,按最低直流输入电压Udcmin 为250V进行设计;开关电源工作频率f为60kHz,输出功率Po为60W。

当系统工作在最低输入电压、负载最重、最大占空比的工作情况下,设计开关电源工作在连续电流模式(CCM),纹波系数为0.4。

设计的开关电源参数如下:变压器的原边电感Lp=4.2mH,原边匝数Np=138;5V为反馈输出端,U5V=5V,负载R5=5Ω,匝数N5V=4,滤波电容为2个2200μF/16V电容并联,电容的等效串联电阻Resr=34mΩ;24V输出的负载R24=24Ω,匝数N24V=17;15V输出的负载R15=15Ω,匝数N15V=1l;一1 5V输出的负载R-15V=15Ω,匝数N-15V=11。

多路输出开关电源设计

多路输出开关电源设计

设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2018年11期多路输出开关电源设计王杰(上海海事大学,上海201306)摘要:安森美半导体公司的NCP1252是一款电流模式PWM控制器,它使用内部固定的定时器,可以不依赖于辅助电压来检测输出过载。

文章介绍了基于NCP1252芯片的多路输出开关电源设计,分析了开关电源的工作原理,给出了设计步骤。

该开关电源可提供软起动、短路保护、过流保护等功能,并将该电源成功用于某型雷达收发机,验证了分析、设计的有效性。

关键词:NCP1252芯片;多路输出;开关电源中图分类号:TN86 文献标志码:A 文章编号=2095-2945(2018)11-0086-02Abstract: The ON Semiconductor's NCP1252 is a current-mode PWM controller that uses internally fixed timers to detect output overload without relying on auxiliary voltages. This paper introduces the design of multi -output switching power supply based on NCP1252 chip, analyzes the working principle of switch power supply, and gives the design steps. The switching power supply can provide soft start, short circuit protection, over-current protection and so on. The power supply has been successfully used in a cer­tain type of radar transceiver, which verifies the effectiveness of the analysis and design.Keywords: NCP1252 chip; multiplex output; switching power supply引言电源如同人的心脏,为各种电子设备提供电能,性能 优劣直接影响到整个电子系统的稳定性。

毕业设计-开关电源

毕业设计-开关电源

本科毕业论文(设计) 题目:多路输出开关电源的设计学院:自动化工程学院专业:电气工程及其自动化姓名:刘明锋指导教师:王忻2006年5 月30 日Multi-output Switching Power Supply摘要本文比较全面地阐明了开关电源的基本原理。

首先介绍了开关电源的发展趋势,然后介绍了电路拓扑结构,并分析它们的优缺点。

再后介绍了开关电源的控制原理,并简单介绍了隔离技术。

当然也介绍了有关软开关的技术。

在此基础上,设计了一个计算机用多路数出开关电源。

这个开关电源为220V交流输入,±5V,±12V输出,频率为50kHz。

首先对主电路进行了设计,即设计了一个半桥型电路。

其次,对开关电源的控制电路、驱动电路、保护电路进行设计,控制电路以SG3525为核心。

关键词开关电源多路输出SG3525 电压型控制AbstractThe fundamental of the switching power supply is illustrated in this paper. Firstly, the development tendency is introduced. And then the main circuit of the power supply is introduced, and the comparison between them is given. Last, introduce the control theory and also introduce the isolation technology. Of course the soft switching technique is also introduced. And then the Multi-output Switching Power Supply was designed. The switching power supply is AC220V input and ±5V, ±12V output, the frequency is 50kHz.Firstly, the main circuit of the power supply is designed, the half-bridge circuit. Secondly, the control circuit, the driver circuit, the protect circuit of the power supply are analyzed and designed, control circuit is centered on SG3525.Keywords switching power Multi-output SG3525 voltage control目录第1章引言 (1)1.1 电源技术的发展及方向 (1)1.1.1 线性电源 (1)1.1.2 开关电源 (2)1.2 开关电源技术的分类 (3)1.3 开关电源的应用及发展趋势 (3)1.4 本文的工作 (4)第2章开关电源电路原理与方案论证 (5)2.1 DC/DC变换器拓扑 (5)2.1.1 基本DC/DC变换器拓扑 (5)2.1.2 正激变换器(Forward Converter) (6)2.1.3 反激变换器(Flyback Converter) (6)2.1.4 推挽变换器(Push-Pull Converter) (7)2.1.5 半桥变换器(Half-bridge Converter) (7)2.1.6 全桥变换器(Full-Bridge Converter) (8)2.2 软开关的选用 (9)2.2.1 软开关技术的发展 (9)2.3 控制电路 (10)2.3.1 开关电源控制方式 (10)2.3.2 脉宽调制式开关电源的基本原理 (11)2.3.3 脉宽调制式开关电源控制方法的选择 (11)2.4 开关电源电路的隔离技术 (13)第3章电路设计 (14)3.1 具体指标及电路结构形式的选择 (14)3.2 主电路的设计 (14)3.2.1 主变压器的设计 (14)3.2.2 输出滤波电路的设计 (15)3.2.3 开关器件及二极管的设计 (16)3.3 控制电路的设计 (18)3.3.1 总体控制方案 (18)3.3.2 PWM控制器的设计 (18)3.3.3 驱动电路的设计 (22)3.3.4 保护电路的设计 (23)3.3.5 小结 (24)结束语 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)第1章引言随着电力电子技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而任何电子设备都离不开可靠的电源。

开关电源多路输出技术控制方法综述

开关电源多路输出技术控制方法综述

开关电源多路输出技术控制方法综述
多路输出技术中一个重要性能指标就是负载交叉调整率的问题,我们通常采用变压器副边多个绕组的方法来实现多路输出。

但是这种方法一般只采样一路主输出进行反馈调节控制,因此交叉调整性能较差。

改善多路输出开关电源交叉调整率的方法可分为无源和有源两类。

本文首先介绍了几种传统的多路输出技术,并对其进行了简单的分析和总结。

重点介绍了两种新的多路输出技术:恒流源实现多路输出和PWM—PD多路输出技术。

结合典型拓扑探讨了PWM—PD技术的应用前景。

 l 传统的多路输出方法
 1)无源调节
 无源调节通过在次级增加一些简单的无源器件可以使负载交叉调整率得到一定的改善。

无源调节包括耦合电感调节控制和加权电压反馈调节控制两种,如图1所示。

前者通过将输出电感L1、L2绕在同一磁芯上,相当于增大了
滤波电感,使辅输出稳压,从而使负载交错性能得到一定改善。

加权电压反馈调节同时检测反馈几路输出电压加权和到控制电路中,通过合理设计各路输出反馈电压的加权因子,调整各路输出电压。

这两种方法都存在调节误差。

但它们实现起来比较简单,不增加电路的复杂性,适用于对输出电压精度要求较低的场合。

 2)有源调节
 有源调节也可称为次级后置装置调节,即通过在变压器副边加入一级有源调节装置对次级整流电路进行调整来实现对辅输出电压的调整。

以正激电路。

多路输出单端反激式开关电源原理及设计

多路输出单端反激式开关电源原理及设计

多路输出单端反激式开关电源原理及设计一、设计要求本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源,最大功率为10 W。

为了减少PCB的数量和智能仪表的体积,要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。

考虑10W的功率以及小体积的因素,电路选用单端反激电路。

单端反激电路的特点是:电路简单、体积小巧且成本低。

单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。

本电源设计成表面贴装的模块电源,其具体参数要求如下:输出最大功率:10W ;输入交流电压:85~265V;输出直流电压/电流:+5V,500mA;+12V,150mA;+24V,100mA ;纹波电压:≤120mV 。

二、单端反激式开关电源的控制原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。

反激式则指当功率MOSFET导通时,就将电能储存在高频变压器的初级绕组上,仅当MOSFET关断时,才向次级输送电能,由于开关频率高达100kHz,使得高频变压器能够快速存储、释放能量,经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。

这也是反激式电路的基本工作原理。

而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比,以达到稳压的目的。

三、TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连,外部通过负载电感与主电源相连,在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流,并设有电流检测。

控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚,与内部并联稳压器连接,提供正常工作时的内部偏置电流,同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。

源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连,兼做初级电路的公共点与参考点。

多路输出单端反激式开关电源设计

多路输出单端反激式开关电源设计

多路输出单端反激式开关电源设计
1.确定输出电压和电流要求:首先要确定每个输出端口所需的电压和
电流。

根据实际需求和应用场景确定输出要求。

2.选择开关电源IC:根据多路输出和高效能的要求,选择合适的开
关电源IC。

开关电源IC能够实现高效能和多路输出的设计。

根据输出要
求选择合适的IC。

3.设计适配器电路:根据所选的开关电源IC,设计适配器电路。


配器电路是将输入电压转换为适合开关电源IC的电压。

适配器电路通常
包括整流、滤波和调压等部分。

4.设计反激式变换器:反激式变换器是多路输出单端反激式开关电源
的核心部分。

反激式变换器能够将适配器电路输出的电压进行变换和调节,得到不同的输出电压和电流。

根据输出要求设计合适的反激式变换器。

5.设计输出电路:根据每个输出端口的电压和电流要求,设计合适的
输出电路。

输出电路通常包括滤波、调压和过载保护等部分。

6.进行仿真和优化:设计完成后,进行电路仿真和优化。

通过仿真可
以验证电路的正常运行和性能是否满足要求。

根据仿真结果进行优化和调整。

7.制作电路原型并测试:将设计的电路制作成原型,并进行测试。


试包括输入电压范围、输出电压和电流精度、效率和稳定性等方面的测试。

总结:。

多路输出反激式开关电源设计

多路输出反激式开关电源设计

多路输出反激式开关电源设计文章根据开关电源的具体要求,在阐述基于TOP-Switch系列芯片的单端反激式开关电源原理的基础上,详细介绍了一种用于轨道车辆电动塞拉门控制系统的小功率多路输出DC/DC开关电源的设计方法。

该电路主电路采用反激式电路,应用反馈手段和脉冲调制技术实现多路输出的稳压电源,最后,进行了总体设计,在轨道车辆电动门控制系统中有很好的应用前景。

标签:开关电源;反激式电路;高频变压器引言开关电源是综合现代电力电子、自动控制、电力变换等技术,通过控制开关管开通和关断的时间比率,来获得稳定输出电压的一种电源,因其具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点,在现代电力电子设备中得到广泛应用,代表着当今稳压电源的发展方向,已成为稳压电源的主导产品。

文章设计了一种基于TOP-Switch系列芯片的小功率多路输出DC/DC的反激式开关电源。

1 电源设计要求文章设计的开关电源将用于轨道车辆电动门控制系统中,最大的功率为12W,分四路输出,具体设计参数如下:(1)输入电压Vin=110V;(2)开关频率fs=132kHz;(3)效率η=80%;(4)输出电压/电流48V/0.2A,15V/0.02A-15V/0.02A,5V/0.3A;(5)输出功率12W;(6)电压精度1%;(7)纹波率1%。

(8)负载调整率±3%,电源最小输入电压为Vimin=77V,最大输入电压为Vimax=138V。

考虑到设计要满足结构简单,可靠性高,经济性及电磁兼容性等要求,结合本设计输出功率小的特点,最终选用了单端反激式开关电源,它具有结构简单,所需元器件少,可靠性高,驱动电路简单的特点,适合多路输出场合。

2 单端反激式开关电源的基本原理单端反激式开关电源由功率MOS管,高频变压器,无源钳位RCD电路及输出整流电路组成。

其工作原理是当开关管Q被PWM脉冲激励而导通时,输入电压就加在高频变压器的初级绕组N1上,由于变压器次级整流二极管D1反接,次级绕组N2没有电流流过;当开关管关断时,次级绕组上的电压极性是上正下负,整流二极管正偏导通,开关管导通期间储存在变压器中的能量便通过整流二极管向输出负载释放。

380V AC输入多路输出小功率辅助开关电源电路结构及工作原理

380V AC输入多路输出小功率辅助开关电源电路结构及工作原理

380V AC输入多路输出小功率辅助开关电源电路结构及工作原理1 引言随着电力电子器件和高频逆变电子技术的高速发展,各种采用大功率逆变技术的电源变换装置被大量应用于各种行业,如变频器、电镀、电弧炉、UPS、电气化机车、通信电源、电焊机等,而IGBT 由于其集双极型功率晶体管和功率MOSFET 的优点于一体的相对优异的综合电性能指标,在上述电源变换装置中被广泛使用。

为了最大限度发挥IGBT 的优越性,各生产厂家相继研制出各种驱动和保护电路并推向市场,如三菱公司的M57959 /57962、富士电机的EXB840/841、东芝公司的TLP250、惠普公司的HCLP- 316J、西门康的SKH I22A /B 等,其中由于M57959 /57962具备较高的性价比,因而在各种大功率IGBT 电源变换装置中得到了广泛应用。

每个M57959 /57962 需要正负两种辅助电源,并且由于大功率IGBT栅极- 发射极间存在较大的寄生电容,在驱动脉冲的上升和下降沿均需要提供数安的充放电电流,才能满足开通和关断的动态要求,这使得正负两种辅助电源必须能输出一定的峰值电流。

一般情况下,大功率IGBT 电源变换装置多采用全桥电路拓扑,因此需要8 路共4对相同的正负两种辅助电源。

在大多数实际应用场合,采用的是传统的变压器降压加线性稳压或传统的变压器降压加一个或多个普通开关稳压器的供电方式,不仅体积、重量大,而且效率低,对输入电压适应范围窄,不能满足现在对电源变换装置体积、效率和适应性方面的要求。

如果采用单个开关电源同时产生该8路共4 对相同的正负两种辅助电源,则可以弥补这些不足。

辅助开关电源输出平均功率约30W,为简化电路、缩小体积、提高可靠性,单端反激变换器为最佳选择。

但在实际情况下,有些大功率IGBT 电源变换装置的输入是没有中线的三相三线制电源(如电焊机),这就要求辅助开关电源能在380 V AC 输入条件下工作(最高可达460 V AC ),此时开关管的耐压要求应在1 200 V 以上,给器件的选择带来难度。

多路输出反激式开关电源的设计与实现

多路输出反激式开关电源的设计与实现

多路输出反激式开关电源的设计与实现多路输出反激式开关电源的设计与实现一、引言开关电源是一种高效率、高可靠性、体积小、重量轻的电源设备,被广泛应用于电子产品中。

多路输出反激式开关电源是一种基于反激式开关电源拓扑结构,能够同时提供多个稳定电压输出的电源系统。

本文将针对这种电源系统进行设计与实现。

二、多路输出反激式开关电源原理多路输出反激式开关电源的基本原理是利用开关管进行高频开关,通过变压器传递能量,并通过整流和滤波电路获得稳定的输出电压。

其核心是控制开关管的导通时间,以实现不同输出电压的调节。

三、电路设计与元器件选择1. 输入电路设计:为了保护开关管和输入电源,应采用滤波电感和输入电容进行滤波处理,同时添加过流保护电路。

2. 变压器设计:根据输出电压和电流要求确定变压器的参数,选择合适的线性密度和电感,以获得理想的传输效果。

3. 输出电路设计:对于多路输出反激式开关电源,每个输出通道都要设计独立的整流和滤波电路,以确保稳定的输出电压。

4. 控制电路设计:采用反馈控制电路,通过对反馈信号的处理调节开关管的导通时间,实现多路输出电压的精确控制。

四、PCB板设计PCB板是电路实现的载体,其设计主要包括布局设计、走线设计和连接设计。

在多路输出反激式开关电源中,需要考虑分区布局,分别放置输入输出电路和控制电路,以最大限度地减小干扰。

同时,在走线设计中,应注意分离高频信号和低频信号,减少耦合。

五、电路调试与输出稳定性测试在完成电路设计与制作后,需要进行电路调试,并测试输出稳定性。

调试时可以通过示波器观察各个节点的波形,以确定是否存在异常。

并通过负载变化测试,验证输出电压是否能够保持稳定。

六、改进与优化在实际应用中,根据具体需求可以对多路输出反激式开关电源进行改进和优化。

常见的改进方法包括添加过压、欠压保护功能,提高电源的效率,降低输出纹波等。

七、结论多路输出反激式开关电源作为一种高效、可靠、稳定的电源系统,具有广泛应用前景。

多路输出开关电源的设计及应用

多路输出开关电源的设计及应用

多路输出开关电源的设计及应用开关电源是一种将电能进行转换和调节的电源系统,其主要通过非线性元件(开关管、PWM调制器等)将输入电能快速开关控制,进而获得所需的输出电能。

多路输出开关电源则在此基础上实现了多个输出通道,用以满足不同电路的需求。

多路输出开关电源的设计主要包括如下几个步骤:1. 确定输出电压和电流需求:根据待供电的电路或设备的电压和电流要求,确定每个输出通道的电压和电流参数。

2. 计算输入功率和选择变压器:根据输出电压和电流参数,计算输入功率并选择适当的变压器。

变压器的主要作用是将输入电压转换为合适的中间电压,便于后续的开关和调节控制。

3. 设计开关和调节控制电路:根据每个输出通道的电压和电流要求,设计相应的开关管、PWM调制器等元件的参数和控制电路。

控制电路主要负责对开关管进行开关控制,通过调节开关频率和占空比,实现输出电压和电流的稳定调节。

4. 设计滤波电路和保护电路:设计适当的滤波电路,用以减少开关电源输出的纹波和噪声;设计相应的保护电路,用以保障开关电源和所供电路或设备的安全,如过载保护、短路保护等。

多路输出开关电源的应用非常广泛,常见于工业控制系统、通信设备、计算机设备、医疗设备等领域。

多路输出能够满足不同电压和电流需求的同时,提供稳定的电能供应,保证设备的正常运行。

此外,开关电源具有高效率、小体积、轻量化等优点,可以满足现代电子设备对电源的高要求。

多路输出开关电源是现代电子设备中常用的一种电源系统,它通过将输入电能进行高效率的转换和调节,为多个输出通道提供稳定可靠的电源。

在电子设备设计中应用广泛,特别是在工业、通信、计算机等领域。

多路输出开关电源的设计非常重要,其关键是根据待供电设备的电压和电流需求,设计符合要求的输出通道。

首先,根据电路或设备的电压和电流要求,确定每个输出通道的电压和电流参数。

例如,工业控制系统中可能需要供应多个不同电压的直流电源,而通信设备可能需要同时提供5V和12V的电源。

多路输出开关电源设计

多路输出开关电源设计

多路输出开关电源设计预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制多路输出开关电源设计安森美半导体公司的NCP1252是一款电流模式PWM控制器,它使用内部固定的定时器,可以不依赖于辅助电压来检测输出过载。

文章介绍了基于NCP1252芯片的多路输出开关电源设计,分析了开关电源的工作原理,给出了设计步骤。

该开关电源可提供软起动、短路保护、过流保护等功能,并将该电源成功用于某型雷达收发机,验证了分析、设计的有效性。

标签:NCP1252芯片;多路输出;开关电源Abstract:The ON Semiconductor’s NCP1252 is a current-mode PWM controller that uses internally fixed timers to detect output overload without relying on auxiliary voltages. This paper introduces the design of multi-output switching power supply based on NCP1252 chip,analyzes the working principle of switch power supply,and gives the design steps. The switching power supply can provide soft start,short circuit protection,over-current protection and so on. The power supply has been successfully used in a certain type of radar transceiver,which verifies the effectiveness of the analysis and design.Keywords:NCP1252 chip;multiplex output;switching power supply引言电源如同人的心脏,为各种电子设备提供电能,性能优劣直接影响到整个电子系统的稳定性。

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多路输出开关电源的设计及应用原则引言对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。

目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5 V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。

不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。

2多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。

仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。

为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。

从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。

从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。

对Vaux1、Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面:1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np32)辅助电路的负载情况。

3)主电路的负载情况。

注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。

在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。

在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即就是交叉负载调整率。

为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。

2.1电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1)测试仪表及设备连接如图2所示。

2)调节被测电源变换器的输入电压为标称值,合上开关S1、S2…Sn,调节被测电源变换器各路输出电流为额定值,测量第j路的输出电压Uj,用同样的方法测量其它各路输出电压。

3)调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值,测量第j路的输出电压ULj。

4)按式(1)计算第j路的交叉负载调整率SIL。

式中:ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时,Uj与该路输出电压ULj 之差的绝对值;Uj为各路输出电流为额定值时,第j路的输出电压。

根据上面的测试及计算方法可以将交叉负载调整率理解为:所有其它输出电路负载跨步变(100%-0%时)对该路输出电压精度影响的百分比。

2.2多路输出开关电源由图1原理所构成的实际开关电源,主控电路仅反馈主输出电压,其它辅助电路完全放开。

此时假设主、辅电路的功率比为1:1。

从实际测量得主电路交叉负载调整率优于0.2%,而辅电路的交叉负载调整率大于5 0%。

无论开关电源设计者还是应用者对大于50%的交叉负载调整率都将是不能接受的。

如何降低辅电路交叉负载调整率,最直接的想法就是给辅助电路加一个线性稳压调节器(包括三端稳压器,低压差三端稳压器)如图3所示。

从图3可知,由于引入了线性稳压调节器V,所以在辅路上附加了一部分功率损耗,功率损耗为P=而要使辅电路的交叉负载调整率小,就必须有意识地增大线性调整器的电压差,即就是要有意识增大,其带来的缺点就是增加了电源的功率损耗,降低了电源的效率。

以图1及图3原理为基础设计和应用电源时,应注意的原则为:1)主电路实际使用的电流最小应为最大满输出电流的30%;2)主电路电压精度应优于0.5%;3)辅电路功率最好小于主电路功率的50%;4)辅电路交叉负载调整率不大于10%。

2.3改进型多路输出开关电源在很多应用场合中,要求2路输出的功率基本相当,比如±12V/0.5A,±15V/1A。

我们通过多年的实践,设计了如图4所示的电路,能较好地达到提高交叉负载调整率的目的。

图4电路设计思想的核心有以下2点。

1)将正负2路输出滤波电感L1、L2绕制在同一磁芯上,采用双线并绕的方法,从而保证L1、L2电感量完全相同。

并注意实际接入线路时的相位(差模方法)关系,这种滤波电感的连接方法使2路输出电流的变化量相互感应,在一定程度上较大地改善了2路输出的交叉负载调整率。

2)从图4可以看到,采样比较器Rs1、Rs2不像图1那样接到主电路Vp 上,而是直接跨接到正负电源的输出端上,并且逻辑“地”不是电源的输出地,而是以负电压输出端作为采样比较和基准电压的逻辑“地”电位。

这样采样误差将同时反映出正、负2路输出的电压精度变化,对正、负2路同样都存在有反馈作用,能在很大程度上改进2路输出的交叉负载调整率。

以±15V/1A电源为例,采用图4的电路设计,实测得的2路交叉负载调整率优于2%。

以图4原理为基础设计和应用电源时,应注意的原则为:1)2路最好为对称输出(功率对称,电压对称),无明显的主、辅电路之分,比如我们常用到的±12V,±15V等都属于此类;2)2路输出电压精度要求都不是太高,1%左右;3)2路输出交叉调整率要求相对较高,2%左右。

下面介绍一种通用性极强的3路电源设计方案,如图5所示。

从图5可以看到,主+5V输出与辅路±Vout(可以是±15V或±12V)输出电路不但反馈相互独立,而且其PWM(脉宽调制器),功率变换和变压器都是相互独立的。

可以将此3路电源看成是由相互独立的1个+5V 电源和1个±Vout电源共同组合而成。

为了进一步减少二者之间的相互干扰和降低各自输出电压纹波的峰-峰值,应当进一步减小各独立电源的输入反射纹波(一般纹波峰-峰值应小于50mV,纹波有效值应小于1 0mV)和采用同步工作方式。

2.4高频磁放大器稳压器在多路输出电源中,输出电路经常采用高频磁放大稳压器,它以低成本、高效率、高稳压精度和高可靠性,而在多路输出的稳压电源中得到了广泛应用。

磁放大器能使开关电源得到精确的控制,从而提高了其稳定性。

磁放大器磁芯可以用坡莫合金,铁氧体或非晶,纳米晶(又称超微晶)材料制作。

非晶、纳米晶软磁材料因具有高磁导率,高矩形比和理想的高温稳定性,将其应用于磁放大器中,能提供无与伦比的输出调节精确性,并能取得更高的工作效率,因而倍受青睐。

非晶、纳米晶磁芯除上述特点外还具备以下优点:1)饱和磁导率低;2)矫顽力低;3)复原电流小;4)磁芯损耗少;磁放大输出稳压器没有采用晶闸管或半导体功率开关管等调压器件,而是在整流管输出端串联了一个可饱和扼流圈(如图6所示),所以它的损耗小。

由图6可知,磁放大稳压器的关键是可控饱和电感Lsr和复位电路。

可控饱和电感是由具有矩形B?H回线的磁芯及其上的绕组组成,该绕组兼起工作绕组和控制绕组的作用。

复位(RESET)是指磁通到达饱和后的去磁过程,使磁通或磁密回到起始的工作点,称为磁通复位。

由于磁放大稳压器所用的磁芯材料的特点(良好的矩形B?H回线及高的磁导率),使得磁芯未饱和时的可控饱和电感对输入脉冲呈现高阻抗,相当于开路,磁芯饱和时可控饱和电感的阻抗接近于0,相当于短路。

目前开关电源工作频率已提到几百kHz以上,磁放大器在开关电源中的广泛应用对软磁材料提出了更高的要求。

在如此高的频率下,坡莫合金由于电阻率太低(约60μΩ?cm)导致涡流损耗太大,造成温升高,效率降低,采用超薄带和极薄带虽能有所改善,但成本将大幅度上升;铁氧体具有很高的电阻率(大于105μΩ?cm),但其Bs过低,居里点也太低。

由于工作环境恶劣,对材料的应力敏感性、热稳定性等都有严格要求,上述材料是很难满足要求的。

非晶合金的出现大大丰富了软磁材料。

其中的钴基非晶合金具有中等的饱和磁感应强度,超微合金具有较高的饱和磁感应强度,它们都具有极低的饱和磁致伸缩系数和磁晶各向异性。

钴基非晶和超微晶在保持高方形比的同时可以具有很低的高频损耗,用于高频磁放大器中,可大大提高电源效率,大幅度减小重量、体积,是理想的高频磁放大器铁芯材料。

3高频磁放大输出稳压器典型应用电路图7所示的多路输出电源,其主路为闭环反馈PWM控制方式,辅路为磁放大式稳压电源。

由于辅路磁放大输入电压波形受控于变压器主、辅绕组比,以及主路的工作状态(主路输出电压的高低和主路负载的高低等),所以辅路的交叉负载调整率仍然不能够达到理想的状态。

图8所示是一种完全利用磁放大器稳压技术设计的多路输出稳压电源。

此电源前级为双变压器自激功率变换电路,后级多路输出均为磁放大器稳压电路。

并且各路之间无关,前后级之间无反馈,无脉宽调制器(PW M)。

此电路的优点如下:1)电路结构简单,使用元器件数量少,除了两只功率管以外,其它元器件均是永久性或半永久性的,可靠性极高,制作也很方便;2)电路中没有隔离反馈放大器,因此调整极其容易,而且一旦调整好后就无须维护,前级变换功率取决于后级总输出功率;3)各路的输出特性相互独立,独自调整稳压,无主、辅路之分,所以,各输出电路的负载调整率的交叉负载调整率都非常理想,小于0?5%;4)磁放大器在功率开通瞬间,处于“开路”状态,功率管在此刻的导通电流趋近于零,因而,损耗减到了最低限度,这有利于变换器的高频化和高效率;5)由于前级功率变换器为不调宽的纯正方波,以及后级接了磁放大器,这样可以大幅度地降低输出纹波的峰-峰值,普通PWM型电源的输出纹波大约为输出电压标称值的1%左右,而采取带磁放大器的整流电路,纹波的峰-峰值可比较容易地降低到0.1%左右。

上述磁放大型稳压电源的综合电特性都是其它PWM隔离负反馈多路电源所无法比似的。

尤其对多路电源实际应用来讲,可以对电源内部特性和电子系统的负载特性不予考虑,拿来就能使用,用上就无问题。

但是,现代磁放大型稳压电源还存在如下一些问题,有待解决。

1)电路形式需进一步完善(尤其是电源前级功率变换电路),应加入过、欠压保护,过流、短路保护,电源使能端。

2)进一步提高工作频率,以便减小体积。

3)进一步提高效率,减小磁损。

4结语综合上述,对多路电源应用者而言,可以根据电子系统用电情况,更切实际地提出所用电源的特性参数。

对多路电源设计者而言,可以更多更系统地了解现今多路电源设计方法,减少新产品的开发周期,做到事半功倍。

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