大功率软开关电镀电源的研制_裴云庆

基于高频软开关技术的电镀电源设计

基于高频软开关技术的电镀电源设计
刘华毅;李玺;李健
【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2008(015)005
【摘要】本文设计了一种基于高频软开关技术的电镀电源,单机满载输出功率为7.2kW(600A/12V).采用了移相控制和倍流整流技术,在变压器原边加入隔直电容和饱和电感,原边超前桥臂保持宽范围的零电压开通条件,滞后桥臂实现了无环流损耗的零电流关断:副边的倍流整流方式,两个二极管实现了自然换流,两个输出电感交错并联的方式,大大减小了系统电流纹波,减小了电感的尺寸,从而减小系统的体积和重量;运用均流控制芯片UC3907设计了电源模块的均流控制电路,实现了多模块并联组成大功率的电镀电源系统,提高了电源输出性能.
【总页数】3页(P55-57)
【作者】刘华毅;李玺;李健
【作者单位】大连理工大学自动化系,大连116023;大连理工大学自动化系,大连116023;大连供电公司电网调度中心,大连116001
【正文语种】中文
【中图分类】TM921.51
【相关文献】
1.基于DSP的智能型ZVS软开关电镀电源设计 [J], 周慧峰;李远波;张永俊;郭钟宁;张剑硕
2.基于ZVS软开关技术的30KW大功率开关电源设计 [J], 朱学政;张一鸣;张玉涛
3.基于DSP的大功率高频软开关电镀电源的设计 [J], 佘致廷;黄文
4.用基于软开关的高频脉冲电絮凝装置去除电镀废水中的CODCr [J], 刘晓艳;景亮
5.基于DSP的高频软开关数字电镀电源的研究 [J], 朱理;黄辉先
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

科技成果——大容量高性能特种工业电源

科技成果——大容量高性能特种工业电源所属行业有色金属冶炼、电化学行业适用范围应用于大功率（100KW-1MW）有色金属冶炼、电化学等特种高耗能工业领域（电解、电镀、电泳、氧化、着色等），关键技术可推广应用于电力传动、UPS、材料加工、通信等众多工业领域。

成果简介高性能大功率高频系列（100KW-1MW）直流特种工业电源装备及基于电源装置的通用型工艺过程控制系统及电源信息管理系统对多项关键技术的创新研究和集成应用。

整体系统通过多场耦合背景下功率变换器工程可靠性分析及设计方法、新型故障诊断技术、潜电路分析技术等技术创新确保电源装置的工程可靠性。

在电路拓扑方面通过应用大功率高频软开关变换技术、多单元/多环组态运行结构、基于双级变换/三级滤波的电路拓扑、电压自驱动同步整流技术、软开关单级功率因数校正技术、Z源阻抗的逆变技术等技术创新，实现了大容量（最大功率达1.2MW）、高效率（89%）、多特性（智能波形）的电能输出。

在系统控制方面，通过多单元/多环组态并联控制技术、智能预估控制技术、全数字化控制技术、CPWM电磁干扰抑制技术、低压大电流大功率电源的零纹波输出滤波技术、多变量协同控制技术、微电量磁敏传感的电流密度检测技术等技术创新实现了电源装置高精度（≤5‰）、低纹波（≤1%）等高性能的输出特性。

关键技术多单元/多环组态并联控制技术、双级变换/三级滤波电路拓扑及智能化预估控制策略、多场耦合背景下功率变换器工程可靠性分析及设计方法，全数字化控制、软开关单级功率因数校正、Z源阻抗逆变、基于潜电路的新型故障诊断、协同控制、基于微电量磁敏传感的电流密度检测、高效电压自驱动同步整流和混沌PWM电磁干扰抑制等关键技术。

工艺流程主要技术指标输出特性：直流、交流，正负换向、脉冲、智能波形输出；电路拓扑结构：移相PWM、软开关、两级变换、多单元并联；控制电路：DSP全数字化控制；LC输出滤波；风冷、水冷结合；工作频率≥20KHz，效率86%，功率因数0.93，恒流恒压精度0.37%；比可控硅电源节能20%以上；体积小（同容量可控硅电源的1/4）；重量小（可控硅的1/5）；自恢复，允许带载启停；调节相应速度毫秒级。

高功率因数的大功率开关电镀电源研究

ＳｕｄｎｗｉｃｉｇＰｏｒｗｉｈＨｉｈ－ｏｒＦａｔｒＵｓｄｉａｎｇＰｏｒＳｔｙｏＳｔｈｎｗｅｔｇｐｗｅｃｏｅｎＰｌｉｗｅｕｐｐｙｌ
ＨＡＮＬ —ｈｎｉｅｇ，ＨＵＩＪｎｓｉｇ（／ｇａｎｖｒｔ，Ｗ２４２，ｈｎ）ＪｎｎｎＵｉｓｙａｅｉ１１２Ｃｉａ
ＡｂｔａｔＡｈｇ・ｏｒｓｉｈｎｌｔｇｐｗｒｓｐｌｅｉｎｉｎｒｄｃｄＩｒｅｏｓｌｅｔｅｓｒｕｒｂｅｆｔｅｓｒｃ：ｉｈｐｗｅｗｔｉｇｐａｉｏｅｕｐｙｄｓｓｉｔｕｅ．ｏｄｒｔｏｖｈｅｉｓｐｏｌｍｓｏｃｎｇｏｎｏｈｃｒｅｔｄｓｏｔｎｆｏｐａｉｇｐｗｅｕｐｙａｋｎｆｒｃｉｃｔｎｐｇａｆｒｈｇｏｒｆｃｏｆｔｒｅｐａｅＰＭｓｕｒｎｉｒｏｒｍｌｔｏｒｓｐｌ，ｉｄｏｅｔｉａｉｒｒｍｏｉｈｐｗｅａｔｒｏｈｅ — ｈｓＷｔｉｎｆｏｏｉａｏｔｄｔｅＴ３０Ｆ８２ｉｕｅｃｉｖＢＺＰＭｅｉｅｃｎｒｌｅｅｔｅｙｒｉｌｈｗｉｈｎｒｑｅｃ，ｅｄｐｅ，ｈＭＳ２Ｌ２１ｓｓｄｔａｈｅｅＦ－ＶＳＷＯｄｖｃｏｔ，ｆｃｉｌａｓｙｔｅｓｔｉｇｆｅｕｎｙｒ — ｏｖｃｄｃｎｈｗｔｈｎｏｓｓｏｏｒｄｖｃｓＰｗｅｕｐｔｕｅｏｒｔｎｆｒｒｓｎｈｓｓａｄｆｅｕｎｙｄｕｌｇｒｃｉｕｉｇｔｅｓｉｉｇｌｓｅｆｐｗｅｅｉｅ．ｏｒｏｔｕｓｓｐｗｅａｓｍｅｙｔｅｉｎｑｅｃｏｂｉｅｔ・ｃｒｏｒｎｉｔｄ１ｆａｉｎｍｏｅ．ｒｉｄＯｌｔｅｓｍｕａｉｎａｄｔｅａａｙｉｗ山ｔｅＭａａｏｔｒ．ｘｅｍｅｔｌｒｓｌｒｖｈｔｈｅｃｏＣａｒｅｉｈｉｌｔｎｈｎｌｓｓｉｈｄｂｓｆｏｗａｅｅｐｒｎａｅｕｔｐｏｅｔａｅｄ — ｉｓｔ

基于DSP的智能型ZVS软开关电镀电源设计

（）负载电流采样反馈电路ｂ
了原边占空比的利用率］。
图４电镀电源实时采样电路
４基于ＤＰ的控制系统设计Ｓ
本文对电镀电源进行数字化设计，根据工艺要求构建控制通道，对给定参数、反馈信号做综合处理、运算与控
、、
其输出波形
，
电流
、
稳压精度以及保护
、
功能等参数
对电镀加工的精度
。
表面质量
稳定性和经
：
济性起着决定性的作用
发电机组
、
电镀电源经历了 4 代发展
、
直流
不可控硅整流器
可控硅整流器以及高频开关
，
逆变电源
，
前 3 种因为设备过于笨重庞大
，
同时产生严重
的电磁干扰噪声取代
_r
。
影响镀层质量的提高
，
已逐渐被后者所
，
现在常规的高频开关电镀电源控制中
，
功率器件
图 1 电源系统总体结构原理图
工作于硬开关状态
当工作频率进
_2 ]
。
一
步提高
，
，
开关损耗将
D C／ C 1)
移相全桥
A
3
带辅助网络的主电路拓扑结构
本文采用了
一
软开关删控制芯片

18kV 20kW高压电源的研制

Ｖ为电流检测器的输出电压，．代表模块的负载电流；均流母线ＳＢＣ上的电压Ｖ为ｎｂ个模块Ｋ的平均值（代表平均电流）Ｖ。ｂ与每个模块的Ｖ比．较放大其输出Ｖ后，．可正可负。果已如实现
值，端的电压低０Ｖ６比４至５；端为人工地，也称虚地，是一个低均流，Ｋ二ｂ电阻Ｒ则Ｖ，上的电压为。。如果电阻Ｒ上有压降，阻抗地，端电位高２０Ｖ＇比４５．；端为内部基准输出，７电压为２；Ｖ８就表示模块间电流不均衡，．６这时Ｖ二Ｖ１Ｖ发生变化，Ｖ，，Ｖ，ｉ．端、端，端为驱动放大器，２５９１２它有．倍的电压增益，通过一个它和反馈电压比较后产生误差电压Ｖ去调节模块的输出电流，．电流设定电阻接地；端为供电电源正端，１０电压范围４５５；．至３Ｖ达到均流的目的。这就是按平均电流实现自动均流的原理１端和１端分别为电压放大器的反相输人端和输出端，１２它通过？Ｒ共鲤ｈＩ＊－补偿网络实现模块输出电压的反馈控制；端、１巧端为缓冲放大盔要
３３设计过程中的注意事项．
图３平均电流法自动均流原理框图另一种方法是按最大电流实现均流。在图３中若ａｂ，两点间的电阻用一只二极管代替，这样均流母线ＳＢＣ上的电压反映
·４６ · ０
输人端。
第十五届全国电源技术年会论文集
２）由于输出是高压，故输出电压的调节是通过调节控制驱动电路运算放大器同相端的电压（基准电压）来实现的。对于
是我们所要解决的关键技术。
２功率模块
鉴于目前我们所掌握的技术和相关器件的水平，单个模块
的功率量级定为ＳＷ（１Ｖ３０Ａ，ｋ一８，ｍ）再由４５Ｗ的模块并ｋ０个ｋ联合成得到２ｋ０％的输出功率。Ｓ波段发射机所用的多注速调管需要高压电源的平均功率为对于大功率开关电源来说，提高效率是很重要的，因此我们２ｋ电压为一８ＶＣ０Ｍ，１；波段发射机需要的平均功率达到３ｋ）ｋ０Ｗ采用软开关技术。逆变回路采用半桥串联谐振式逆变器，是一是有相当难度的，运用多路中等功率的逆变模块进行功率合成种零电流开关，它除了效率高（大于９％）０的优点外，还有电压调是比较好的途径。节范围大，负载过载能力强，更显著的优点是输出无尖峰，有利电源的功率合成有两种方法：串联和并联。在高压电源模于减小输出电压的纹波。主开关选用１０／０２Ｖ２Ａ的ＩＢ（００ＧＴ绝缘块的功率合成中，采用串联迭加的方式不太可行，因为串联存在着高压悬浮的问题，给高压采样带来麻烦，随着所迭加的模块数量的增加，这个问题更加突出，电路也越来越复杂。若发生高压打火很容易造成悬浮部分器件的损坏，电路的可靠性较差。采用模块并联的方式进行功率合成可避免上述问题，但模块并联运行时负载电流能否做到精确均分又成了关键问题，若输出电流不能均分，就会出现个别模块超负荷运行而导致很快失效，剩下的模块中又会出现超负荷运行的模块，从而很快导致整个系

高功率因数的大功率开关电镀电源研究

高功率因数的大功率开关电镀电源研究韩立圣，惠晶（江南大学，江苏无锡214122）摘要：介绍一种大功率开关电镀电源的设计方案。

为解决电镀电源中出现的电流严重畸变问题，采用三相PWM 高功率因数整流方案，采用TMS320LF2812实现逆变器的FB -ZVSPWM 控制方式，功率输出采用变压器功率合成及倍频整流模式，降低了开关损耗，有效提高了开关频率和输出效率。

采用Matlab 对其进行了仿真，仿真分析和实验结果验证了设计方案的可行性，证明了设计的电源具有谐波污染小，功率因数高，转换效率高等优点。

关键词：电镀电源；功率因数校正；全桥脉宽调制中图分类号：TM714.3文献标识码：A文章编号：1000-100X （2010）05-0089-03Study on Switching Power with High -power Factor Used in Plaing Power SupplyHAN Li -sheng ，HUI Jing（Jiangnan University ，Wuxi 214122，China ）Abstract ：A high -power switching plating power supply design is introduced.In order to solve the serious problems of the current distortion from plating power supply ，a kind of rectification program for high power factor of three -phase PWM is adopted ，the TMS320LF2812is used to achieve FB -ZVSPWM device control ，effectively raisly the switching frequency ，re -ducing the switching losses of power devices.Power output uses power transformer synthesis and frequency doubling recti -fication model.Carried on the simulation and the analysis with the Matlab software ，experimental results prove that the de -sign has the small harmonic pollution ，high power factor and high conversion efficiency.Keywords ：plating power supply ；power factor correction ；full bridge -pulse width modulation定稿日期：2009-11-30作者简介：韩立圣（1984-），男，江苏徐州人，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动。

基于UC3843的反激式开关电源设计【毕业设计+开题报告+文献综述】

本科毕业设计开题报告电子信息工程基于 UC3843 的反激式开关电源设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义伴随着计算机和电子技术的高速发展，电子设备的越来越小型化以及低成本化，这促使电源朝着轻、薄、小和高效率的方向发展。

上个世纪 50 年代，美国宇航局就以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭设计了开关电源。

在将近半个多世纪的发展过程中，开关电源由于具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点从而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并在电子整机与设备中得到了广泛的应用。

开关电源是采用功率半导体器件作为开关，通过调整开关的占空比控制输出电压，以功率晶体管（GTR）为例，在开关管饱和导通时，集电极和发射集两端的压降近似零；在开关管截止时，其集电极电流为零。

所以它的功耗小，效率可以高达70%~95%。

由于功耗很小，所以散热器也随之减小。

开关型稳压电源是直接对电网电压进行整流，滤波，调整，然后再由开关调整管来进行稳压，不需要电源变压器。

而且开关工作频率为几十千赫，滤波电容、电感器的数值很小，所以，开关电源就具有质量轻、体积小等优点，此外，由于开关电源的功耗小，机内温升较低，提高了电源的稳定性和可靠性。

在 20 世纪 80 年代，计算机已经全面实现了开关电源化，领先完成了计算机的电源换代。

在 20 世纪 90 年代，开关电源广泛的应用于电子、家电领域，开关电源进入了蓬勃发展时期。

到 21 世纪初，全世界开关电源的市场规模已经达到了 166 亿美元。

在我国，改革开放后，由于通信、家电等领域的迅猛发展，推动了电源市场的发展。

预计中国开关电源市场总额在 70 亿元人民币以上。

开关电源的基础是电力电子技术，它运用了功率变换器把电能进行变换，经过变换的电能就可以满足各种用电的要求。

由于其高效节能可以给我们带来巨大的经济效益，所以得到了社会各方面的重视从而能够得到推广。

开关电源的发展取决于各方面的因素。

大功率电镀电源的研制

电路，冲输出电路、脉电流采样电路、值采样电路、护电路等幅保组成。系统控制电路主要由以ＡＭＥＡ５０片机为核心的控ＴＧ２６单
制单元、ＷＭ驱动模块、Ｐ人机界面等构成。
前压］厂］ｒ］ｒ］＿＿｜
的工作过程，同时分析了基于ＡＴＧＡ５０单片机的采样电路，ＭＥ２６介绍了ＰＷＭ驱动模块电路、统控制电路的工作原理，系从而使得电镀电源能很好地服务于电源行业，具有重要的应用价值关键词：电镀电源；移相全桥Ｚ — ＷＭ；ＧＢＶＳＰＩＴ管
０引言
整流及ｃ组成的滤波器给。，负载供电。
图３移相全桥Ｚ — ＷＭ逆变电路的驱动信号，与传统为ＶＳＰ其
近几年来，功率器件、型电磁材料的不断更新，率变换大新功技术、控制方法不断改进，促使电镀行业对系统的可靠性、稳定性、电磁兼容性、电能利用率都提出了新的要求，统的模拟脉冲传电源由于效率低，出电流不稳定，输已不适应现在工业生产的需要。新出现的数字脉冲电源驱动波形规整，漂低，温能很好保证电
（）ｂ超前臂下管栅压
曲
（）ｃ滞后臂上管栅压（）ｄ滞后臂下管栅压
图１电路框图
１１功率主电路．
市电经输入滤波去掉毛刺送至整流滤波电路，得到稳定的直流电压送至Ｄ／Ｃ功率变换电路，部分电路为设备提供动力，ＣＤ该

一种高精度大功率电镀电源设计

Ｋｅｒｓｉｅｔｕｒｎｏｒｓｐｌｙｗｏｄ：ｄｒｃｒｅｔｐｗｅｕｐｙ；ｄｕｌｌｓｄｌｏｃｏｂｅｃｏｅ－ｐ；ＤＣＤｏｖｒｒｉｈｐｗｅ；ＰＭｏ／Ｃｃｎｅｔ；ｈｇｏｒＷｅ
变器，生２Ｈ产５ｋｚ高频交流电，功率变压器降压．进经再
基金项目：门市科技计划项目（５２２２０３）厦３０Ｚ０１３１
作者简介：泳兴（９８）男，西宜春人，士研究生。研究方向：力电子技术。严１８一，江硕电５４－
第２Ｏ卷第１８期
Ｖ０．０１２
Ｎｏ１．８
电子设计工程
ＥｅｔｎｃＤｅｉｎＥｇｎｅｉｇｌｃｒｉｓｇｎｉｅｒｎｏ
２１０２年９月
Ｓｐ２２ｅ．０１
一
种高精度大功率电镀电源设计
严泳兴，志，朱维龙，陈文芗张
（ｃｏｌｆＰｙｉｓｎｃａｉｌ￣ｔｃｎｉｅｒｇＸａｎ￡ｅＳｈｏｏｈｓｄＭｅｈｃ＆ＥｃｒａＥｇｎｅｉ，ｉｃａｎａｉｌｎｍｅ如
，ａｅ６０５Ｃｉ）Ｘｉｎ３１０，ｈｎｍａ
ＡｂｔａｔｈｒｄｔｎｅｅｔｐａｉｇｐｗｅｓｌｒｅａｄｔｅｏｔｕｐｌｓｂｇＴｉｐｐｒｐｏｉｅｉｕｔｓｈｍｅｔａｓｒｃ：Ｔｅｔａｉｏｌｃｒｌｔｏｒｉａｇｎｈｕｐｔｒｐｅｉｉ．ｈｓａｅｒｖｄｓａｃｒｉｃｅｔｉｏｎｉｃｈｕｅｈｇ－ｅｕｎｙｓｔｈｐｗｒｓｐｌ．ｅｄｕｌｌｓ－ｏＷＭｏｔｌｓａｏｔｄｉｏｔｌｉｕｔＴｅｐｗｅｕｐｙｈｓｓｉｈｆｑｅｃｃｏｅｕｐｙＴｏｂｅｃｏｅｌｐＰｒｗｉｈｏｃｎｒｄｐｅｃｎｒｒｉｈｏｒｓｐｌａｏｉｎｏｃｃ．ｔｏｋｎｓｆｒｉｇｐｔｒｗｉｈａｅｃｎｔｎｕｒｎｍｏｅａｄｃｎｔｎｖｌｇｍｏｅＡｇｏｐｏ９ｗｉｄｏｗｏｋｎａｔ．ｈｃｒｏｓａｔｒｅｔｄｎｏｓａｔｏｔｅｄ．ｒｕｆ．Ｗｐｗｒｕｐｙｍｏｕｅｅｃａ６ＫｏｅｐｌｓｄｌａｅｄｓｎｄＡｃｏｄｎｏｔｅｘｅｍｅｔ，ｅｐｗｅｏｔｕｒｐｌｏｆｃｅｔｓｅｓｈｎ１，ｎｈｅｃｅｃｓ０ｒｅｉｅ．ｃｒｉｇｔｈｅｐｒｎｓｔｇｉｈｏｒｕｐｔｐｅｃｅｉｉｎｉｌｓｔａ％ａｄｔｅｆｉｎｙｉ９％．ｉｉ

基于DSP的数字化软开关高频电镀电源的开题报告

基于DSP的数字化软开关高频电镀电源的开题报告一、选题背景电镀电源是电镀行业的核心设备之一，其在电镀过程中供应稳定的电流和电压，控制着镀层的质量和厚度，并且在一定程度上影响到电镀行业的生产成本和效益。

随着科技的不断发展，数字化电源逐渐取代了传统的模拟电源，成为电镀行业的主流产品。

数字化电源可以通过DSP（数字信号处理器）进行精密控制，使得输出的电流、电压更为稳定和精确，并且具有更高的能效，成为电镀行业的新选择。

数字化电源中的软开关技术是其重要的技术手段之一，它可以减小开关瞬间的大电流和大电压，降低开关元件和整个电路的损耗和噪声，同时提高电源的稳定性和可靠性。

基于DSP的数字化软开关高频电镀电源是当前电镀行业中十分热门的研究方向，构建一种数字化电源系统，实现数字化、智能化控制，从而提高电镀行业的生产效率和质量，并且减少对环境的污染，具有很大的实用价值和理论研究意义。

二、研究内容本课题拟研究的主要内容包括：1. 分析数字化软开关技术在高频电镀电源中的应用优势和研究现状，阐述其理论原理和技术特点；2. 构建基于DSP的高频数字化软开关电镀电源系统，设计数字控制算法和软件程序，实现电源电流和电压的精确控制；3. 开展高频数字化软开关电镀电源的性能测试和优化，对比传统模拟电源的性能，评估数字化电源的效能和经济价值；4. 结合电镀行业的实际需求，对数字化软开关高频电镀电源的应用前景和发展趋势进行深入探讨，提出进一步改善电源质量的优化方案。

三、研究意义本课题可以为当前电镀行业的数字化、智能化控制提供一种新的解决方案，有助于提高电源的稳定性和可靠性，提高生产效率和质量，降低能源的消耗和环境的污染。

同时，这种数字化软开关技术在其它领域中也有广泛的应用前景，如电力、汽车、医疗等领域，具有一定的经济和社会价值。

四、研究方法本课题将采用实验研究法和文献资料法相结合的方法，具体包括：1. 设计实验方案，搭建基于DSP的数字化软开关高频电镀电源系统，开展性能测试和优化；2. 收集和阅读相关文献资料，了解数字化软开关在电源中的应用和研究现状，掌握电源控制技术；3. 运用数学和电路分析方法，对电源电流和电压的运行原理和特点进行分析和模拟，设计数字控制算法和程序；4. 结合实验研究和文献资料，对数字化软开关高频电镀电源的性能和应用前景进行深入探讨。

基于高频软开关技术的电镀电源设计

文章编号：６１０１２０）５－０５－３１７ —１４（０８００５０
基于李，玺李，健
Ｉ．大连理工大学自动化系。１大连１６２；．大连供电公司电网调度中心。连１６０）１０３２大１０１
摘要：本文设计了一种基于高频软开关技术的电镀电源。单机满载输出功率为７２Ｗ（０Ａ１Ｖ）．ｋ６０／２。采用了移相控制和倍流整流技术．在变压器原边加入隔直电容和饱和电感，原边超前桥臂保持宽范围的零电压开通条件，滞后桥臂实现了无环流损耗的零电流关断：副边的倍流整流
ｓｐｌ．ＩｃｎｒａｉｅｐｒｌＩｎｕｐｔｅｌａｌｉｄｕｅｔｏｏｓｉｈｐｗｒｙａｚａｅｍｕ —ｍｏｌｃｍｐｅｈｇｅｏｏｓｐｌｓｓｅｗｈｌｉｒｖｎｗｒｕｐｔｅｆｒａｃ．ｕｐｙｔｍ。ｉｏｉｇｐｅｔｕｒｍｎｅｙｅｍｐｏｏｐｏ
Ｋｅｗｏｒｓ：ｐｌｔｙｄａｉｎｇ；ｓｓｔｈｎｔｆｏｗｉｉｇ；ｃｒｎ・ｏｂｌｒｃｉｅｒｃｕｒｔｄｕｅｅｔｉ；ｅｆｃｒｅｎｈｒｕｔｓａｎｇｉ
Ｄｅｉｎｏｌｃｒｐａｉｏｒｓｐｐｙｂｓｄｓｇｆｅｅｔｏｌｔｎｇｐｗｅｕｌａｅｏｉｈ－ｒｑｅｃｏｔｓｔｈｎｎｈｇｆｅｕｎｙｓｆｗｉｃｉｇ
收稿日期：０８— ４— ７８５）２０００（１２
［］４陈广飞．无线电子体温计的设计［］中国医学设备，０６３Ｊ．２０，

Boost PFC电路中开关器件的损耗分析与计算

收稿日期 :2000209208
将图 2 中快恢复二极管的正向开通过程的电流和电压波形进行理想化处理 , 得到如图 3 的波形。当快恢复二极管开通时 , 二极管在上升时间 tfr 内承
作者简介 : 曹建安 (19712) ,男 ,陕西籍 ,博士生 ,主攻 DCΠ DC 变换器、功率因数校正、 DCΠ AC 逆变器、软开关技术的研究。 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
1 - Dn
V mn V IN sin ( 2π( n + 1) TC / T) = = VO VO
在设计 Boost PFC 电源时 ,由于存在着引线的分布电感 ,快恢复二极管的电流上升率 ( d if Π d t ) ON 和电流下 μ 降率 (d if Π d t ) OFF 设为 500AΠ s 。开关管 Q 最小占空比
1 V M ・DMIN ・ + 1511 = 2215 A 2 L ・f C
2 ( POΠ V IN ) ・ sin ( 2π f t)
[2 ]
( 8)
μs , 查阅该二极管的特性可知 ,当 ( d if Π d t ) ON 为 500AΠ
tfr 为 150ns ,VFR 为 16V 。在 IF = 2215A 时 , 查二极管
二级管 , Cr 为寄生电容和吸收电容之和 , D 为隔直二级管 , C1 为滤波电容 , RL 为负载。
2 Boost PWM 电源开关损耗分析与计算
在典型 Boost 电路的应用中 ,开关损耗主要集中在两种器件上 : 一种是快恢复二极管的损耗 ,另一种是开关管的损耗。其中快恢复二极管对整机的性能指标和可靠性影响比较大。 211 快恢复二极管的损耗快恢复二极管的损耗主要由三部分组成 : 一部分是开通损耗 PON ,一部分是通态损耗 PCON ,另一部分是关断损耗 POFF 。在分析之前 , 假设电感 L 工作在电流连续模式下 , 并且二极管关断时的 d if Π dt 等于开关管开通时的 d ifrΠ d t 。快恢复二极管的开通损耗由开关管关断时的 d if Π d t 决定 , 关断损耗由开关管开通时的 d ifrΠ d t 决定。图 2 为二极管 DSEK602

高频开关电源主要磁性元件的设计

高频开关电源主要磁性元件的设计作者：刘明轩来源：《电子世界》2013年第17期【摘要】本文重点研究高频开关电源的磁性元件的设计，在高频开关电源设计过程中需要解决的一个关键问题，就是热的问题；而热主要来源是磁性元件，如何解决磁性元件的损耗及发热问题，减小磁性元件的尺寸也成为该课题的一个关键问题。

所以磁性元器件的设计自然成为整个设计关节中相当重要的一环。

【关键词】变压器；电抗器；磁芯1.概述在电力系统中的直流系统，由于普遍采用高频模块，而对于高频模块的设计也是功率越来越大，而体积却是越来越小，这就对其设计提出了一个关键的问题，那就是如何解决磁性元件的损耗及发热问题。

高频开关电源中大量使用各种各样的磁性元件，如输入/输出共模电感，功率变压器，饱和电感以及各种差模电感。

各种磁性元器件对磁性材料的要求各不相同，如差模电感希望μ值适中，但线性度好，不易饱和；共模电感则希望μ值要高，频带宽，功率变压器则希望μ值要适中，温度稳定好，剩磁小，损耗低等。

在非晶材料出现以前，共模电感主要采用高μ值（6K～10K）Mn-Zn合金，差模电感多采用铁粉芯或开气隙铁氧体材料，变压器则采用铁氧体材料等。

这些材料应用技术成熟，种类也很丰富，并有各种各样的产品形状供选择。

随着非晶材料的出现和技术不断成熟，在开关电源设计中，非晶材料表现出许多其它材料无法比拟的优点。

几种常用磁性材料基本性能比较如表1。

2.主变压器的设计对于高频开关电源的主要发热元件，主变压器的设计尤其重要，其尺寸的大小和材料的选择更是重要。

2.1 主变压器的磁芯必须具备的几个特点①低损耗②高的饱和磁感应强度且温度系数小③宽工作温度范围④μ值随B值变化小⑤与所选用功率器件开关速度相应的频响早前高频变压器一般选用铁氧体磁芯，下面对VITROPERM500F铁基超微晶磁芯与德国西门子公司生产的N67系列铁氧体磁芯的性能进行较：从以上图表可以看出两者有以下区别：（1）相同工作频率（200KHZ以下），非晶材料损耗明显低于铁氧体，工作频率越低，工作B值越高，非晶材料优势越明显。