一种高频开关电源的设计方法

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。

一种基于SG3525的半桥高频开关电源

一种基于SG3525的半桥高频开关电源1. 引言随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源以其高的性价比得到了广泛的应用。

开关电源的电路拓扑结构很多, 常用的电路拓扑有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。

其中, 在半桥电路中, 变压器初级在整个周期中都流过电流, 磁芯利用充分，且没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小，对输入滤波电容使用电压要求也较低。

由于以上诸多原因, 半桥式变换器在高频开关电源设计中得到广泛的应用。

2. SG3525芯片的工作原理PWM控制芯片SG3525 具体的内部引脚结构如图1及图2所示。

其中，脚16 为SG3525 的基准电压源输出，精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。

脚5、脚6、脚7 内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器。

振荡器还设有外同步输入端(脚3)。

脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。

该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB 左右。

根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9 和脚1 之间一般要添加适当的反馈补偿网络。

图1 SG3525的引脚图2 SG3525的内部框图3. 电源系统介绍本文设计的是250v/3A 的半桥高频开关电源，电路由主电路和控制电路组成。

3.1 主电路结构及其工作原理半桥式开关电源主电路如图3 所示。

图中开关管Q1、Q2 选用MOSFET, 因为它是电压驱动全控型器件,具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。

半桥式逆变电路一个桥臂由开关管Q1、Q2 组成, 另一个桥臂由电容C6、C7 组成。

高频变压器初级一端接在C6、C7 的中点, 另一端接在Q1、Q2 的公共连接端, Q1、Q2 中点的电压等于整流后直流电压的一半,开关Q1、Q2 交替导通就在变压器的次级形成幅值为V i/2的交流方波电压。

开关电源设计方案

开关电源设计方案1. 导言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。

它具有高转换效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备中。

本文将介绍开关电源的基本工作原理、设计流程以及几个常见的开关电源设计方案。

2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理包括输入滤波、整流、能量存储、调节和输出等步骤。

以下是一个典型的开关电源的工作原理图：开关电源工作原理图开关电源工作原理图1.输入滤波：交流电通过电源的输入端，首先经过输入滤波电路。

该电路使用电容和电感元件，去除交流电中的高频噪声和干扰，使得电源输入的电流更加稳定。

2.整流：经过滤波的交流电信号，经过整流桥或整流管，被转换为一个较高的直流电压。

整流桥通常由4个二极管组成，它们交替导通，使得输入交流电的正半周和负半周都能够被转换为正向的直流电。

3.能量存储：整流后的直流电压通过电容器进行存储。

电容器的作用是储存电荷以平滑输出电压，防止输出电压的波动。

4.调节：开关电源通常具有可调节输出电压的功能。

这是通过调整开关管的导通和截止时间来实现的。

调节电路通常由一片PWM控制芯片和电路反馈元件（如电感、变压器等）组成，以控制开关频率和占空比。

5.输出：经过调节后的直流电压，通过输出滤波电路去除残余的高频噪声，然后供给电子设备的负载。

3. 开关电源设计流程设计一个功能稳定、安全可靠的开关电源需要经过以下几个步骤：3.1 确定设计规格在开始设计之前，需要明确电源的输入和输出要求。

输入要求包括交流电的电压范围、频率、输入的稳定性等；输出要求包括直流电的电压、电流、纹波与噪声等。

3.2 选择拓扑结构常见的开关电源拓扑结构有多种，如Boost、Buck、Buck-Boost、Flyback等。

根据实际需求选择最适合的拓扑结构。

3.3 确定主要元件参数根据设计规格和拓扑结构，确定主要元件的参数，如开关管、变压器、电感、电容等。

3.4 确定控制策略根据实际需求，选择合适的控制策略，如PWM控制、电流模式控制等。

开关电源高频变压器AP法计算方法

开关电源高频变压器AP法计算方法开关电源的高频变压器在设计和计算时，常采用AP法（Amplitude and Phase Method），即幅相法。

该方法可以使计算过程更简洁，且准确度较高。

以下是使用AP法计算开关电源高频变压器的方法及步骤。

1.确定设计要求：- 输入电压：Vin- 输出电压：Vout- 输出功率：Pout- 输入频率：Fin- 输出频率：Fout-漏感相对占空比：D-反馈变压器线匝比：Np/Ns2.计算输出电流：输出电流Iout = Pout / Vout3.计算输入电流：输入电流Iin = Pout / Vin4.计算变压器线圈匝数：输入线圈匝数Np = Ns * Vin / Vout5.设计漏感：选择适当的漏感系数k，一般为0.3到1之间。

漏感Lp = k * (Np)^2 / Fin6.计算变压器参考电流：变压器参考电流Ir = Iout * Vin / Vout7.计算变压器参考电压：变压器参考电压Ur = Vout * (1 - D) * (Ns / Np)8.计算变压器的磁链：变压器的磁链Br = Ur / (Fout * A)其中，A为变压器的有效截面积，可根据铁心截面积和线圈层数来计算。

9.根据设计选取合适的磁芯材料：根据计算得到的磁链值Br，选择合适的磁芯材料，常见的磁芯材料有硅钢片、氧化锌和磁性体等。

10.计算变压器的磁芯截面积：由所选磁芯材料的B-H曲线，可以得到磁芯的饱和磁感应强度Bs，通过Ur和Fout的大小关系判断是否选择合适的磁芯尺寸。

11.计算变压器的线圈电流密度：线圈电流密度Jc=Ir/Ap其中，Ap为变压器的有效截面积。

12.计算变压器的线圈匝数：输出线圈匝数Ns = Ap * Jc / (2 * Iout)13.计算输入电压的有效值：输入电压的有效值Vin_rms = Vin / sqrt(2)14.计算输入电流的有效值：输入电流的有效值Iin_rms = Iin / sqrt(2)15.计算变压器的有效值电流密度：有效值电流密度J_rms = Iin_rms / Ap16.计算输入线圈匝数：输入线圈匝数Np = Ap * J_rms / (2 * Iin_rms)17.验证设计结果：使用计算得到的变压器参数进行实际设计和模拟验证，根据设计要求进行调整。

高频开关电源变压器设计

开关电源功率变压器的设计方法1开关电源功率变压器的特性功率变压器是开关电源中非常重要的部件，它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。

不过在这种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片，而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料，其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗，使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。

图1（a）为加在脉冲变压器输入端的矩形脉冲波，图1（b）为输出端得到的输出波形，可以看出脉冲变压器带来的波形失真主要有以下几个方面：图1脉冲变压器输入、输出波形（a）输入波形（b）输出波形（1）上升沿和下降沿变得倾斜，即存在上升时间和下降时间；（2）上升过程的末了时刻，有上冲，甚至出现振荡现象；（3）下降过程的末了时刻，有下冲，也可能出现振荡波形；（4）平顶部分是逐渐降落的。

这些失真反映了实际脉冲变压器和理想变压器的差别，考虑到各种因素对波形的影响，可以得到如图2所示的脉冲变压器等效电路。

图中：Rsi——信号源Ui的内阻Rp——一次绕组的电阻Rm——磁心损耗（对铁氧体磁心，可以忽略）T——理想变压器Rso——二次绕组的电阻RL——负载电阻C1、C2——一次和二次绕组的等效分布电容Lin、Lis——一次和二次绕组的漏感Lm1——一次绕组电感，也叫励磁电感n——理想变压器的匝数比，n=N1/N2图2脉冲变压器的等效电路将图2所示电路的二次回路折合到一次，做近似处理，合并某些参数，可得图3所示电路，漏感Li包括Lin和Lis，总分布电容C包括C1和C2；总电阻RS包括Rsi、RP和Rso；Lm1是励磁电感，和前述的Lm1相同；RL′是RL等效到一次侧的阻值，RL′=RL/n2,折合后的输出电压U′o=Uo/n。

经过这样处理后，等效电路中只有5个元件，但在脉冲作用的各段时间内，每个元件并不都是同时起主要作用，我们知道任何一个脉冲波形可以分解成基波与许多谐波的叠加。

30kHz高频开关电源变压器的设计

30kHz高频开关电源变压器的设计Designof30kHzHigh－frequencySMPSTransformer在传统的高频变压器设计中，由于磁心材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz 左右。

随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化，高频化和高功率比已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。

因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积，提高电源输出功率比的关键因素。

本文根据超微晶合金的优异电磁性能，通过示例介绍30kHz超微晶高频开关电源变压器的设计。

1变压器的性能指标电路形式：半桥式开关电源变换器原理见图1：工作频率f：30kHz变换器输入电压Ui:DC300V变换器输出电压U0:DC2100V变换器输出电流Io:0.08A整流电路：桥式整流占空比D：1％～90％输出效率η:≥80％耐压：DC12kV温升：＋50℃工作环境条件:－55℃～＋85℃2变压器磁心的选择与工作点确定从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带硅钢、铁氧体材料已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。

磁心的材料只有从坡莫合金、钴基非晶态合金和超微晶合金三种材料中来考虑，但坡莫合金、钴基非晶态价格高，约为超微晶合金的数倍，而饱和磁感应强度Bs却为超微晶合金2/3左右，且加工工艺复杂。

因此，综合三种材料的性能比较（表1），选择饱和磁感应强度Bs高，温度稳定性好，价格低廉，加工方便的超微晶合金有利于变压器技术指标的实现。

表1（1）钴基非晶态合金和超微晶合金的主要磁性能比较磁心工作点的选择往往从磁心的材料，变压器的工作状态，工作频率，输出功率，绝缘耐压等因素来考虑。

超微晶合金的饱和磁感应强度Bs较高约为1.2T，在双极性开关电源变压器的设计中，磁心的最大工作磁感应强度Bm一般可取到0.6～0.7T，经特别处理的磁心，Bm可达到0.9T。

在本设计中，由于工作频率、绝缘耐压、使用环境的原因，把最大工作磁感应强度Bm定在0.6T，而磁心结构则定为不切口的矩形磁心。

(完整版)高频开关电源设计毕业设计

目录引言......................................................... 1本文概述 .................................................1.1选题背景............................................................................................................................1.2本课题主要特点和设计目标 ...........................................................................................1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................2.1SABER简介 .....................................................................................................................2.2SABER仿真流程 .............................................................................................................2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计..................................3.1工作原理............................................................................................................................3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点......................................................................................3.2保护电路............................................................................................................................3.2.1 过电压产生的原因..........................................................................................................3.2.2 过压保护 (1)3.2.3 过电流产生的原因 (1)3.2.4 过流保护 (1)3.3SABER仿真 (1)3.3.1 设计规范 (1)3.3.2 建立模型 (1)3.3.3 仿真结果 (1)3.3.4 结果分析 (1)3.4本章小结 (2)4功率因素校正技术 (2)4.1谐波 (2)4.1.1 谐波的危害 (2)4.1.2 谐波补偿和功率因素校正 (2)4.2有源功率因数校正 (2)4.2.1 APFC技术分类 (2)4.2.2 临界导电模式APFC的控制原理 (2)4.2.3 功率因素校正电路的缺点及解决方法 (2)4.3本章小结 (2)5软开关功率变换技术 (2)5.1软开关技术的提出 (2)5.1.1 开关损耗的成因 (2)5.2软开关技术 (2)5.2.1 软开关技术的一般实现方法 (2)5.2.2 软开关的发展历程主要分类 (2)5.3本章小结 (3)6双管正激变换器的设计 (3)6.1工作原理 (3)6.2SG3525的功能介绍以及应用 (3)6.2.1 SG3525基本工作原理和应用特点 (3)6.2.2 SG3525在双管正激开关电源中的应用 (3)6.3启动电路的改进 (3)6.4SABER仿真 (3)6.4.1 设计步骤简介 (3)6.4.2 设计规范 (3)6.4.3 开环设计（功率电路设计） (3)6.4.4 调制器设计和闭环仿真 (4)6.5仿真结果 (4)6.6本章小结 (4)7BOOST变换器的设计 (4)7.1工作原理 (4)7.2SABER仿真 (5)7.2.1 设计规范 (5)7.2.2 参数设计 (5)7.2.3 仿真结果 (5)7.3本章小结 (5)8系统集成调试 (5)9结论与展望 (5)谢辞 (5)参考文献 (5)附录 (5)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——原理、设计与实例分析

任务一反激式功率因数校正电路的原理任务二临界模式PFC控制芯片L6562的介绍任务三反激式功率因数校正电路的分析与设计拓展任务有源PFC方法的比较和测试项目小结思考与练习
附录A印制电路板的布线
附录B开关电源规格书（IPS）
作者介绍
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项目二升压式有源功率因数校正电路
的分析
项目一填谷式无源功率因数校正电路
的分析
项目三反激式有源功率因数校正电路
的分析
任务一功率因数校正的基本概念任务二填谷式无源功率因数校正电路的介绍任务三控制芯片MT7801的介绍任务四填谷式无源功率因数校正电路的分析与设计项目小结
任务一升压式功率因数校正原理任务二有源功率因数校正控制方法任务三电感的设计任务四连续模式的功率因数校正控制芯片ICE2PCS01的介绍任务五 Boost功率因数校正电路的分析与设计项目小结
任务一降压式变换器的分析任务二 UC3842控制Buck电路的分析与设计拓展任务升-降压式变换器的分析项目小结思考与练习
项目二 PWM芯片控制的反激式电源电
路的分析
项目一单片集成反激式电源电路的分
析
项目三准谐振反激式电源电路的分析
任务一反激式变换器的分析任务二单片集成芯片KA5X03XX系列介绍任务三反激式变压器的制作与测试任务四单片集成芯片控制反激式电路的分析与测试拓展任务一次绕组控制的反激式电源电路项目小结思考与练习
目录分析
模块一开关电源基础入门
任务一开关电源的概述任务二直流变换器的分类任务三直流开关电源的特点和应用任务四直流开关电源的性能指标任务五开关电源的主要技术及发展趋势

高频开关电源设计与应用实例

高频开关电源设计与应用实例
电源网讯传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。

这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。

功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。

使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。

目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。

而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。

DCM 模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。

CCM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。

介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MOS管。

这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。

今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。

要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例：
已知参数：
交流电源的频率fac——50Hz
最低交流电压有效值Umin——85Vac
最高交流电压有效值Umax——265Vac。

高频开关电源系统中整流模块的功能设计

高频开关电源系统中整流模块的功能设计引言随着我国科技生产水平的不断提高，各行各业对供电质量的要求越来越高，而智能高频开关电源作为一种继电保护装置和控制回路装置，为生活和生产中的供电的可靠性提供了有力的保障。

当市电供电中断时还可以作为后备电源，所以说智能高频开关电源是对供电质量保证的重要组成部分之一。

它具有高度灵活组合、自主监控的特点，另外可靠性强、稳定性好且具有体积小、噪声低、节能高效、维护方便等也是它的一大优点。

可以说智能高频开关电源是一种集计算机技术、控制技术、通信技术于一体的高科技产品，可实现系统的自动诊断、自动测试和自动控制。

本文主要阐述的是智能高频开关电源的整流模块的设计方案。

1 系统总体结构介绍智能高频开关电源系统的总体结构主要由主监控单元、配电模块、交流配电单元、整流模块等组成，系统总体的结构图如图1 所示。

系统中的各个监控单元受主监控单元的管理和控制，通过通信线将各个监控单元采集的信息送给主监控统一管理。

主监控显示直流系统各种信息，用户也可以触摸显示屏查询信息及操作，系统信息还可以接入到远程监控系统中。

系统除了交流监控、直流监控、开关量监控等基础单位外，还配置了绝缘监测、降压装置、电池巡检等功能单元，以达到对直流系统进行全面监控的目的。

图1 系统控制原理图工作时两路市电（交流）经过交流切换装置输入一路交流，给各个整流模块供电。

整流模块将输入三相交流电转换为直流电，给备用电源（蓄电池）充电，同时也给合闸母线负载供电，另外合闸母线通过降压装置给控制母线供电。

所以说本文设计的整流模块是将整流和充电两项功能结合于一体的一种新型的整流模块。

2 整流模块的设计整流模块是智能高频开关电源系统中的一个重要部分，关系到系统的直流电压输出和工作时电压输出的稳定状况。

本文的设计主要是对模块整流原理的改进和完善，利用无源PFC 和DC/ DC 变换器的原理，使得改进后的模块能够有效完成整流作用。

本文设计的整流模块的工作原理框图如图2 所示，工作时，模块首先通过过防雷处理和滤波对输入的三相交流进行处理，这样才能保证模块后级电路的安全；经过处理后的三相交流经过整流和无源PFC 后转换成高压直流时，这时转换的高压直流要经过DC/ DC 变换器再次转换成可变的直流电压输出；另外模块控制部分还有负责过压、过流以及短路保护等作用，这样才能保证输出电压的稳定，也同时能对模块各部件进行保护。

一款2KW高频开关电源电路的设计方案及实现

一款2KW高频开关电源电路的设计方案及实现
大量集成电路、超大规模集成电路等电子通信设备日益增多，要求电源的发展趋势是小型化、轻量化。

本文主要针对滤波电感、电容和变压器的体积和重量比较大，因此提出了一款2KW高频开关电源电路的设计方案，通过方案中的电源电路的设计方法，达到了以减少它们的体积来实现小型化、轻量化。

引言
我们可以通过减少变压器的绕组匝数和金减小铁心尺寸来提高工作频率，但在提高开关频率的同时，开关损耗会随之增加，电路效率会严重下降。

针对这些问题出现了软开关技术，它利用以谐振为主的辅助换流手段，解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题，使开关电源能高频高效地运行，从20世纪70年代以来国内外就开始不断研究高频软开关技术，目前已比较成熟，下面以方案中2KW的电源为例进行设计。

设计内容和方法
1、主电路型式的选择
变换电路的型式主要根据负载要求和给定电源电压等技术条件进行选择。

在几种常用的变换电路中，因为半桥、全桥变换电路功率开关管承受的电压比推挽变换电路低一倍，由于市电电压较高，所以不选推挽变换电路。

半桥变换电路与全桥变换电路在输出同样功率时，半桥变换电路的功率开关管承受二倍的工作电流，不易选管，输出功率较全桥小，所以采用全桥变换电路。

传统的全桥变换电路开关元件在电压很高或电流很大的条件下，在门极的控制下开通或关断，开关过程中电压、电流均不为零，出现重叠，导致了开。

高频开关电源模块配置原则

高频开关电源模块配置原则一、选择合适的开关频率高频开关电源模块的工作频率通常在几十kHz到几百kHz之间。

选择合适的开关频率有助于提高电源的转换效率和减小体积。

一般来说，较高的开关频率可以减小电感和电容元件的尺寸，但也会增加开关器件和散热器的损耗。

因此，在选择开关频率时需要综合考虑功率需求、尺寸限制和成本等因素。

二、合理选择开关器件开关器件是高频开关电源模块的核心组成部分，直接影响电源的性能和可靠性。

常见的开关器件有MOSFET和IGBT。

MOSFET具有开关速度快、损耗小的优点，适用于功率较低的应用；而IGBT具有承受高电压和高电流的能力，适用于功率较高的应用。

在选择开关器件时，需要考虑功率需求、开关速度和导通损耗等因素，以及器件价格和可靠性等因素。

三、合理设计电感和电容元件电感和电容元件在高频开关电源模块中起到滤波和能量存储的作用。

在设计电感时，需要考虑电感值、电流和磁芯材料等因素，以及工作频率和效率等要求。

在设计电容时，需要考虑电容值、工作电压和损耗等因素，以及输出纹波和稳压要求。

合理选择和设计电感和电容元件可以提高电源的稳定性和转换效率。

四、合理设计反馈回路反馈回路在高频开关电源模块中起到稳定输出电压和限制电流的作用。

常见的反馈回路有电压反馈和电流限制回路。

在设计反馈回路时，需要考虑输出电压和电流的精度要求，以及响应速度和稳定性等因素。

合理设计反馈回路可以提高电源的稳定性和可靠性。

五、合理布局和散热设计高频开关电源模块的布局和散热设计对于电源的稳定性和可靠性至关重要。

合理布局可以减小电源模块的干扰和噪声，提高系统的抗干扰能力。

合理散热设计可以降低开关器件的温度，延长器件的寿命。

在布局和散热设计时，需要考虑电源模块的尺寸限制、散热器的选择和安装等因素，以及散热效果和成本等要求。

高频开关电源模块的配置原则包括选择合适的开关频率、合理选择开关器件、合理设计电感和电容元件、合理设计反馈回路，以及合理布局和散热设计。

机载高频开关电源工作原理及设计简介

机载高频开关电源工作原理及设计简介机载高频开关电源产品专门用于输入交流400Hz的场合，这是特意为了满足军用雷达、航空航天、舰船、机车以及导弹发射等专门用途所设计的。

应用户要求，研制出机载高频开关电源产品对电子武器装备系统的国产化，打破国际封锁，提高我军装备的机动性，高性能都有重要的意义。

机上可供选择的供电电源有两种输入方式：115V/400Hz中频交流电源和28V 直流电源。

两种输入方式各有优缺点，115V/400Hz电源波动小，需要器件的耐压相对较高;而28V直流电源却相反，一般不能直接提供给设备部件使用，必须将供电电源进行隔离并稳压成为需要的直流电源才能使用。

机载电源的使用环境比较恶劣，必须适应宽范围温度正常工作，并能经受冲击、震动、潮湿等应力筛选试验，因此设计机载电源的可靠性给我们提出了更高的要求。

下面主要介绍115V/400Hz中频交流输入方式所研制的开关电源，它的输出电压270～380Vdc可以调节，输出功率不小于3000W，环境温度可宽至-40℃～+55℃，完全适应军品级电源的需要。

系统构成及主回路设计图1所示为整机电路原理框图。

它的设计主要通过升压功率因数校正电路及DC/DC变换电路两部分完成。

115Vac/400Hz中频交流电源经输入滤波，通过升压功率因数校正(PFC)电路完成功率因数校正及升压预稳、能量存储，再通过DC/DC半桥变换、高频整流滤波器、输出滤波电路以及反馈控制回路实现270～380Vdc可调节输出稳压的性能要求。

图1 整机电路原理框图升压功率因数校正电路主要使输入功率因数满足指标要求，同时实现升压预稳功能。

本部分设计兼顾功率因数电路达到0.92的要求，又使DC/DC输入电压适当，不致使功率因数校正电路工作负担过重，因此设定在330～350Vdc。

隔离式DC/DC变换器电路拓扑结构形式主要有以下几种：正激、反激、全桥、半桥和推挽。

反激和正激拓扑主要应用在中小功率电源中，不适合本电源的3000W输出功率要求。

几种开关电源变压器设计计算方法

几种开关电源变压器设计计算方法
开关电源变压器设计计算方法有多种，根据输入和输出电压、电流、效率等参数的不同，可以选择不同的设计方法。

下面介绍几种常见的开关电源变压器设计计算方法。

1.均压系数法：
均压系数法是一种常见的设计方法，适用于输出电压稳定、负载变化较小的情况。

计算步骤如下：
1）确定输入和输出电压、电流；
2）选择变压器的变压比和绕组匝数；
3）根据电流传输比，计算输入和输出绕组的截面积和电流；
4）根据磁通密度，计算变压器的磁芯截面积；
5）计算变压器的工作频率和磁通密度。

2.欧姆法：
欧姆法是一种比较精确的设计方法，适用于需求较高的应用场景。

计算步骤如下：
1）确定输入和输出电压、电流，以及允许的电压降；
2）根据欧姆定律和功率关系，计算输入和输出绕组的电阻；
3）根据电流传输比，计算输入和输出绕组的导线截面积；
4）根据磁通密度，计算变压器的磁芯截面积；
5）计算变压器的工作频率和磁通密度。

3.饱和系数法：
饱和系数法是一种适用于高频开关电源设计的方法，可以有效降低开
关电源的损耗和杂散辐射。

计算步骤如下：
1）确定输入和输出电压、电流，以及允许的饱和电流；
2）根据输入和输出电流计算变压器的有效电流；
3）根据输入电流和变压比，计算输入和输出绕组的有效导线截面积；
4）根据磁通密度，计算变压器的磁芯截面积；
5）计算变压器的工作频率和磁通密度。

以上是几种常见的开关电源变压器设计计算方法。

在实际设计中，还
需要考虑变压器的损耗、绝缘、温升等因素，并结合具体的应用要求进行
优化和调整。

开关电源中的高频磁元件设计

开关电源中的高频磁元件设计高频磁元件是开关电源中的重要组成部分，能够将输入的电能转化为高频电能，并进行功率变换。

它们在保证开关电源正常工作、提高效率和减小尺寸方面起到关键作用。

因此，在设计高频磁元件时，需要考虑多种因素，包括输入输出电压、频率、功率、效率等。

下面，将详细介绍高频磁元件的设计。

1.开关频率和功率密度：在设计高频磁元件时，首先需要考虑开关频率和功率密度。

开关频率越高，磁元件所承受的磁通变化速度越快，对磁性材料的要求也越高。

此外，功率密度的大小也会影响磁元件的尺寸和重量。

2.磁芯材料选择：选择合适的磁芯材料对于高频磁元件的设计至关重要。

常用的磁芯材料包括铁氧体、磁性粉末材料和软磁材料等。

铁氧体具有较高的磁导率和饱和磁感应强度，并且价格相对较低，适用于大功率开关电源。

磁性粉末材料具有优良的高频特性，适用于高频开关电源。

软磁材料具有低矫顽力和低剩磁，适用于高频大电流的开关电源。

3.磁芯形状设计：磁芯的形状对于高频磁元件的性能也有很大的影响。

通常，矩形和环形磁芯是常见的设计形式。

矩形磁芯适用于大功率开关电源，而环形磁芯适用于高频开关电源。

此外，还可以采用线圈分层和空气隙设计来减小电流的涡流损耗和铜损耗。

4.初级和次级绕组设计：绕组是高频磁元件中的重要组成部分，它将输入的电流变压为合适的电压，并传递给次级侧。

在设计绕组时，需要考虑绕组的匝数、尺寸、电阻和电感等参数，以及绕组之间的绝缘和屏蔽。

5.整体设计和电磁兼容性：在设计高频磁元件时，还需要考虑整体的设计和电磁兼容性。

合理的布局和隔离可以减小互感和干扰，提高系统的性能稳定性和抗干扰能力。

此外，还需要进行电磁兼容性测试，以确保高频磁元件符合相关标准和规范。

综上所述，高频磁元件的设计是开关电源设计中的重要环节。

在设计过程中，需要考虑开关频率、功率密度、磁芯材料选择、磁芯形状设计、绕组设计以及整体设计和电磁兼容性等因素，以确保高频磁元件的性能稳定和高效工作。

高频开关电源的设计

学校代码10126学号00812032分类号密级本科学期论文（设计）学院、系电子信息工程学院电子工程系专业名称电子信息科学与技术年级2008级学生姓名孙哲琦指导教师窦海峰2010年9 月28 日高频开关电源的设计摘要：通信电源是电信网的能源，其供电质量的好坏直接关系到整个电信网的畅通，本课题首先分析了近年来国内外高频通信开关电源的发展状况，在理论分析和电路实验的基础上，开发出了一种新型的高频通信开关电源（交流配电模块、直流配电模块、4只高频开关整流模块和监控模块置于同一机架内），该电源优化了电路的主要参数，设计了相移脉宽调制零电压开关谐振（PS-ZVS PWM）全桥变换器电路和以集成控制器UC3875芯片为核心的控制电路，实现了功率开关管的零电压开通和近似零电压关断，研制出高效率（达93%）、高稳定度(±0.5%）、高可靠性、低电磁干扰的高频开关整流模块。

同时文中还提到了以MCS-51单片机电路为核心的的电源监控模块与监控设计思路。

保证了整机能够安全可靠工作。

关键词：高频开关电源，相移脉宽调制，模块High Frequency Switching Power Supply's DesignAuthor: Sun zhe qi Tutor: Dou hai fengABSTRACT：The correspondence power switch is the telecommunication network energy, its power supply quality relates directly to the entire telecommunication network unimpededness, this topic has first analyzed the recent years domestic and foreign communications switching power supply development condition, tests in the theoretical analysis and the electric circuit in the foundation, developed one kind of new communication switching power supply (alternating-current distribution module, direct current power distribution module, 4 high frequency switches rectification module and monitoring module puts in identical rack), this power source optimized the electric circuit main parameter, has designed the phase-shift pulse-duration modulation zero potential switch resonance (PS-ZVS PWM) the entire bridge converter electric circuit and take integrates the controller UC3875 chip as the core control circuit, Realized the power switching valve zero potential to clear with the approximate zero potential shuts off, develops the high efficiency (to reach 93%), the high stability (±0.5%), redundant reliable, the low electronmagetic interference high frequency switch rectification module. At the same time in the article also proposed based on MCS-51 is the core power source monitoring module and monitoring design mentality. It has guaranteed entire machine safe reliable work.Keywords: High frequency switching power, Phase-Shifting PWM ZVS, Modules目录1 绪论 (1)1.1开关电源的发展及国外现状 (1)1.2国内通信电源的发展及现状 (2)1.3研究内容 (3)2 电路原理方案分析和选择 (5)2.1高频开关整流模块 (5)2.2直流配电模块 (8)2.3监控模块 (9)3 主要电路设计 (12)3.1高频开关整流模块主电路的设计 (12)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)1 绪论1.1 开关电源的发展及国外现状开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止．将直流电变为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压的电源。

1.5MHz高频开关电源变压器的设计方法

中图分类号：ＴＮ８６文献标识码：Ａ
ＴｈｓｇｅｈｄｆＴｒｎｆｒｒｉ．ＭＨｚｅＤｅｉｎＭｔｏｓｏａｓｏｍｅｎ１５
ＨｉｈＦｒｑｅｃｗｉｈｎｏｅＰｗｅｕｐｙｇｅｕｎｙＳｔｉｇＭｄｏｒＳｐｌｃ
能。
磁芯尺寸的计算方法一般有面积乘积法（Ｐ法）Ａ和磁芯几何参数法（法）Ｋ。。选用面积乘积法（ＡＰ法）计，
算公式如下：
Ａ＝４：［ＰＡ
］（）１
式中：磁芯有效截面积（ｍ２Ａ一ｃ）Ａ一磁窗口面积（ｍ。ｃ）Ｐ一输入功率（）ｗＫ＿绕制系数， … ＿推挽式拓扑约为０１．４
ＨｕｎＴｏｇ，ＷＡＮ（Ｊｎｉ；ｉｇｍｅ，Ｉ－ＡＮｈｎ－ｎＺｏｇｗｅ
（ｃｏｌｆＭｉｒｅｅｔｏｉｓａｄＳｌｔｔｅｔｏｉｓＳｈｏｃｏｌｃｒｎｃｎｏｉＳａｅＥｌｃｒｎｃ，ＵｎｖｒｉｆＥｌｃｒｎｃＳｉｎｅｏｄｉｅｓｔｏｅｔｏｉｃｅｃｙａｄＴｅｈｏｏｙｏｉａｎｃｎｌｇｆＣｈｎ，Ｃｈｎｄ０４，ｉａｅｇｕ６５Ｃｈｎ）１０Ａｂｔａｔｎｔｉａｅ，ｉｒｅＯｄｓｇｈｒｎｆｒｒｉ．ＭＨｚｈｇｒｑｅｃｗｉｃｉｇｍｏｅｐｗｅｕｐｙｓｒｃ：Ｉｈｓｐｐｒｎｏｄｒｔｅｉｎｔｅｔａｓｏｍｅｎ１５ｉｈｆｅｕｎｙｓｔｈｎｄｏｒｓｐｌ（ＭＰＳ．ｈｕｈｐｌｔｐｌｇｓｃｏｅ．ＴｈｎｌｅｃｆｔｅｔａｓｏｍｅｓｔｈｅｆｒｎｅｏＭＰＳｉｆｓｏｎｅＳ）ｔｅｐｓｕｌｏｏｏｙｉｈｓｎｅｉｆｎｅｏｈｒｎｆｒｒｏｔｅｐｒｏｍａｃｆＳｕｓｉｔｐｉｔｄｒｏｔｕ．ＴｈｎｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｇｅｉｃｒｓａｄｔｅｄｓｇｔｏｓｏｈｒｎｆｒｒｎＳＰＳｉｎｌｚｄｅｈｈｒｃｅｉｔｆｍａｎｔｃｏｅｎｈｅｉｎｍｅｈｄｆｔｅｔａｓｏｍｅｓｉＭｃａａｙｅ．ｓ

高频开关电源的设计

路的设计原则．并给出了设计方案。为以后设计大功率高频开关电源提供参考。
关键词：高频开关电源脉宽调制ＰＭ主电路逆变控制电路Ｗ
１引言
开关电源是直流电源系统的一个重要组成部分。高频开关技术是采用高频功率半导体器件和脉宽调制ｆＷＭ）技术的功率变换技术。开关电源的逆变单元工作在高频开关状Ｐ
．．．．．．．．．．．．．．
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图１半桥式高频开关电源主电路
此电路中，Ｅ滤波器主要用于抑制交流电网与直流变换电路之间的高频噪声干扰。ＭＩ
Ｄ１Ｄ￣４构成整流电路，将２０２Ｖ交流电转换成直流电，Ｃ、Ｃ、Ｓ、Ｓ、Ｄ、Ｄ１２１２５６构成半桥式ＤＣＡ — Ｃ变换器，将直流电压逆变为高频交流方波电压，并经过高频变压器Ｔ输出。
态。由于工作频率高，电路中的滤波电感和电容的体积可大大缩小；同时，高频变压器取
代了工频变压器．则变压器的体积减小、重量降低：另外，由于开关管高频工作，功率损

高频开关电源单端反激变压器的原理与设计方法

工艺技术应用
高频开关电源单端反激变压器的原理与设计方法
吕利明 1 肖建平 2 钟智勇 1 石玉 1
1. 电子科技大学微电子与固体电子学院四川成都 610054 2. 中电科技集团 29 所四川成都 610034
摘要：针对小功率电源的设计详细介绍了单端反激变压器中连续电流模式(Continuous Current Mode,
CCM)和断续电流模式(Discontinuous Current Mode, DCM)下变压器的工作原理论述了采用面积乘积法 AwAe 设计反激式主功率变压器的方法
关键词：单端反激变压器连续电流模式断续电流模式设计
中图分类号 TM433
文献标识码 B
文章编号 1001-3830(2006)01-0036-03
DCM/CCM 都能稳定工作但在设计上是比较困难
的通常我们可以 DCM /CCM 临界状态作为设计
基准并配以电流模式控制 PWM 此法可有效解
决 DCM 时的各种问题但在 CCM 时没有消除电
路固有的不稳定问题可用调节控制环增益偏离低
频段和降低瞬态响应速度来解决 CCM 时因传递函
数右半平面零点引起的不稳定因此
反激周期三极管断开 (toff)中都转移到输出端 2 连续电流模式 CCM 或称不完全能量转换
储存在变压器中的一部分能量在三极管断开 toff 末保留到下一个三极管导通 ton 周期的开始
DCM 和 CCM 在小信号传递函数方面是极不
相同的其波形如图 2 所示实际上当变压器输
入电压 Uin 或负载电流 IL 在较大范围内变化时必然跨越这两种工作方式因此反激式变压器要求在
37
3 单端反激变压器的设计

一种基于三相PFC技术的智能高频开关电源设计

1引言随着现代化社会的不断发展，智能产品的应用逐渐成为常态。

电力行业作为关系着国计民生的重要行业，其智能化建设进程，直接影响着人们的生活水平以及整个社会的经济发展。

近年来，三相PFC技术在智能高频开关电源设计中的应用越来越频繁，极大地提高了电源开关的应用水平与控制效果。

基于此，本文对一种基于三相PFC技术的智能高频开关电源设计方法进行研究，具有重要的实践意义。

2智能高频开关电源的设计原理及三相PFC 技术的应用优势2.1智能高频开关电源的设计原理智能高频电源的主要作用，是将三相交流电转化为220V 直流电[1]。

因此，为了确保高频电源的应用效果，在本文设计中对其进行了专门整合，首先将高频电源的功率设置成380V，之后利用三相转化法对功率因数进行校正，也就是将电压转换成220V的直流电，之后再利用D/C变换对电路输出进行有效控制。

经过这种转化后，在实际应用中，三相PFC技术不仅可以矫正整个电源功率，而且还可以对电路输出进行控制。

所以，基于三相PFC技术设计智能高频开关电源具有一定可行性，可以提高智能高频电源开关的使用性能。

2.2三相PFC技术的应用优势应用三相PFC技术设计智能高频开关电源的优势主要体现在以下几方面：第一，电源控制更加简单；第二，对开关的损耗较小，可以延长开关的应用寿命；第三，由于三相PFC技术采用的为电压分阻形式，因而其在电路的操作上也更加简单；第四，在功能的应用与处理上也相对简便，数据采集的准确性以及稳定性均更高[2]。

3三相PFC技术的仿真设计以及应用3.1三相PFC设计原理应用三相PFC技术进行智能高频开关电源的设计时，必须要设计专门的电路拓扑，以确保其应用效果。

在本文设计中，采用VIENNA电路拓扑进行设计，此种电路拓扑不仅控制简单，三相之间能够互相解耦运行，同时，IGBT管之上的耐一种基于三相PFC技术的智能高频开关电源设计The Design of an Intelligent High Frequency Switching Power Supply Based on theThree Phase PFC Technology钱忠源（中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009）QIAN Zhong-yuan(AVICLuoyangInstitute ofElectro-Optical Devices,Luoyang471009,China)【摘要】作为电力操作电源中的核心设备，智能高频开关主要负责将交流或直流供电按照实际需求转化成直流电。