开关电源软启动电路的设计与应用
软开关电源原理图
软开关电源原理图
在软开关电源的原理图中,主要包含了以下几个组成部分:输入滤波电路、整流电路、开关电源控制电路、功率变换电路和输出滤波电路。
输入滤波电路用于滤除输入电源中的高频噪声和尖峰干扰,保证后续电路能够获得稳定的输入电压。
整流电路将交流输入电源转换为直流电压,并通过电容进行平滑滤波,使电源输出电压更稳定。
开关电源控制电路负责控制开关器件的开关时间和开关频率,以实现电源的高效率转换。
其中包括主控芯片和驱动电路。
主控芯片负责监测输出电压,根据反馈信息控制开关器件的开关时间,并通过PWM信号控制驱动电路,实现开关器件的开关操作。
功率变换电路是用于将输入电源的电能转换为输出电源所带负载需要的电能。
具体包括变压器、电感和开关器件等。
变压器用于提高或降低电压级别,电感用于储能和滤波。
开关器件则负责将输入电源按一定的频率开关,实现能量的转移和变换。
输出滤波电路用于进一步滤除输出电压中的高频脉动,并保证输出电源提供给负载的电压稳定性。
总之,软开关电源通过合理的电路设计和控制方式,提高了电源的效率和稳定性,适用于各种场合的电源供应需求。
开关电源常用的几种保护电路
开关电源常用的几种保护电路评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。
在电气技术指标满足正常使用要求的条件下,为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,必须设计多种保护电路,比如防浪涌的软启动,防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。
开关电源常用的几种保护电路如下:1、防浪涌软启动电路开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路,在进线电源合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零,电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流,特别是大功率开关电源,采用容量较大的滤波电容器,使浪涌电流达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的浪涌电流,重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏,整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关合不上闸。
上述现象均会造成开关电源无法正常工作,为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路,以保证电源正常而可靠运行。
图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。
在电源接通瞬间,输入电压经整流桥(D1~D4)和限流电阻R1对电容器C充电,限制浪涌电流。
当电容器C充电到约80%额定电压时,逆变器正常工作。
经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R1,开关电源处于正常运行状态。
图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。
电源接通瞬间,输入电压经整流(D1~D4)和限流电阻R1对滤波电容器C1充电,防止接通瞬间的浪涌电流,同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电,当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时,K1动作,其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1,电源进入正常运行状态。
限流的延迟时间取决于时间常(R2C2),通常选取为0.3~0.5s。
为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡,延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。
图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路图3 替代RC的延迟电路2、过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。
开关电源芯片软启动电路设计方案
开关电源芯片软启动电路设计软启动,相信硬件工程师都不会对这个名词感到陌生。
随意打开一篇开关电源芯片的datasheet,都能看到对soft-start(软启动)的描述。
随着芯片集成度的提高,软启动电路也集成到了电源芯片内部,这样在减轻工程师工作的同时,也导致部分工程师对软启动了解不够、重视不足。
那么软启动电路有什么作用呢?电源电路中通常会存在大容量电容,给电容加上电压瞬间需要很大的浪涌电流,很可能造成输入电源的降低。
软启动电路就是用于电源启动时,减小浪涌电流,使输出电压缓慢上升,减小对输入电源的影响。
让我们一起来看看,在电源设计里面,加入了软启动的电路,是如何保障烧录器稳定烧录的。
P800是周立功致远电子推出的4通道、多功能的在线编程器。
每通道都可以输出相互独立、在1.25V~7V范围内可调的电源。
在烧录器内部,每通道的电源都采用同一路电源VDD,并通过下图所示的开关电路,使各通道电源相互独立。
对上图电路简单分析:当控制信号EN_VDDx为高电平时,Q2饱和导通,Q1栅极拉低,Q1迅速导通,电源VDD输出到相应通道的VDD_OUT并供给待烧录目标板。
这个看似简单的电路,却在进行多通道异步在线烧录测试时出了非常不稳定的现象,到底是怎么回事呢?我们用P800对4个ARM核心板进行异步烧录测试过程中,发现当其中一个通道插入并上电初始化时,其他通道会出现烧录失败的现象。
由于4个通道的信号线相互独立,只有电源VDD是共用的,因此我们猜测可能是ARM板上电初始化对VDD产生了干扰并影响到了其他通道。
为了验证这一猜想,我们用示波器ZDS2022来观察在VDD_OUTx 上电过程中VDD的变化,并捕获到了下面的波形图。
从波形图可以看到,在VDD_OUTx上升过程中,VDD从3.12V瞬间跌落至2.14V,再缓慢回升至3.12V,最大跌落幅度达980mV。
由于另外3个通道的电源也由VDD提供,因此这3个通道在线烧写失败也就在所难免。
开关电源软启动电路设计
因 均会 造 成 开 关 电 源 无 法 正 常投 入 。 为 此 几 乎 所 有 的 开 关 电 源 在 其 输入 电路 设
置 的 防 止 冲 击 电 流 的 软 起 动 电 路 , 以 保
2 3 具 有 断 电检 测 的S R R . C — 电路
该 电 路 如 图4 示 。 它 是 图 3 改 进 型 所 的
逆 变 器 可 能还 处 于工 作 状 态 ,保 持 晶 闸 管 继 续 导通 ,此 时若 马 上 重 新 接 通 输 入
电 源 ,会 同样 起 不 到 防止 冲 击 电流 的 作
用。
成很 大 的 瞬时 冲 击 电流 如 图1 示 ,特 别 所 是 大功 率 开 关 电 源 ,其 输 入 采 用 较 大 容 量 的 滤 波 电 容 器 。 其 冲 击 电 流 可 达 1 0  ̄上 。在 电 源接 通 瞬 问如 此 大 的 冲 0 Av
VT1 止 ,反 相 器I 输 出 低 电 平 , 动 截 C2 ’起 定 时 电路 5 5 作 , 软 起 动 延 迟 时 间 由 时 5工
R2 并 接 于 继 电 器 K1 包 的 电 容 器 C2 对 线 充 电 , 当 C2 的 充 电 电 压 达 到 继 电 器 的 动 上
性 。 重新 恢 复 高 阻 需要 时 间 ,故 对 于 电
源 断 电后 又 需要 很 快接 通 的情 况 。有 时
起 不到 限流 作 用。
作 电压 时 ,K1 作 ,旁路 限流 电 阻R1 动 , 达到 瞬 时 防 冲 击 电 流的 作 用 。 通 常 在 电
源 接 通 之 后 , 继 电 器 K1 作 延 时 03 动 .~
05 , 否 则 限 流 电 阻R 1 通 流 时 间 长 会 .秒 因
软启动器工作原理及电路图
软启动器工作原理及电路图电机软启动器是一种用于控制交流电机启动过程中电流的起动装置,其工作原理主要包括起动过程中的电阻限流、减压启动和去除电阻的短时延时停止。
下面将详细介绍软启动器的工作原理,并给出相应的电路图。
电机软启动器主要由电源电路、控制电路和功率电路组成。
电源电路用于提供启动器所需的电源,控制电路用于控制功率电路的开关和驱动电机,功率电路用于连接电机并控制其起动。
工作原理:1.起动过程中的电阻限流:在启动电机的初期,为了避免过大的电流冲击对电机和电网的损害,软启动器会通过连接额外的电阻来限制起动电流。
这样可以通过增加电阻的串联电势降,降低起动电流。
随着电机转速的提高,电阻逐渐减小,直到完全去除。
2.减压启动:软启动器还会通过降低电压的方式来控制电机的起动过程。
在启动过程中,软启动器会逐步降低电压,从而降低电机的起动电流和启动的冲击。
通过减压启动的方式,可以减少电网对电机的影响,并保护电机和其他设备。
3.短时延时停止:在电机停止工作时,软启动器会通过一定的延时保护时间,确保电机在停止前不受突然断电等突发情况的影响。
软启动器会在电机停止运行后,延时一段时间才切断电源,从而保护电机和其他设备。
电路图:软启动器的电路图包括电源电路、控制电路和功率电路。
其中电源电路包括电源输入、过压、欠压和过流保护等功能;控制电路包括启动、停止、保护和信号传递等功能;功率电路包括电机的连接和控制。
电源电路:电源电路主要包括电源输入、过压、欠压和过流保护等功能。
电源输入可以是交流电压,也可以是直流电压。
通过稳压电路和滤波电路,将电源电压稳定并滤波,以保证启动器正常工作。
并通过过压、欠压和过流保护电路,对输入电源进行保护。
控制电路:控制电路主要包括启动、停止、保护和信号传递等功能。
启动器可以采用按钮开关、遥控开关或自动控制方式,通过相应的控制电路进行启动和停止电机。
同时,控制电路还包括过流、过温和过压等保护功能,以保护电机和启动器的安全运行。
软启动器工作原理与主电路图
软启动器工作原理与主电路图2010年02月22日星期一 11:001 软启动器工作原理与主电路图软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间。
这种电路如三相全控桥式整流电路,主电路图见图1。
使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸。
待电机达到额定转数时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染。
软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转数逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。
软启动与软停车的电压曲线见图2,3。
2 软启动器的选用(1)选型:目前市场上常见的软启动器有旁路型、无旁路型、节能型等。
根据负载性质选择不同型号的软启动器。
旁路型:在电动机达到额定转数时,用旁路接触器取代已完成任务的软启动器,降低晶闸管的热损耗,提高其工作效率。
也可以用一台软启动器去启动多台电动机。
无旁路型:晶闸管处于全导通状态,电动机工作于全压方式,忽略电压谐波分量,经常用于短时重复工作的电动机。
节能型:当电动机负荷较轻时,软启动器自动降低施加于电动机定子上的电压,减少电动机电流励磁分量,提高电动机功率因数。
(2)选规格:根据电动机的标称功率,电流负载性质选择启动器,一般软启动器容量稍大于电动机工作电流,还应考虑保护功能是否完备,例如:缺相保护、短路保护、过载保护、逆序保护、过压保护、欠压保护等。
3 Alt48软启动器的特点Alt48软启动器启动时采用专利技术的转矩控制。
转矩斜坡上升更快速,损耗更低。
具有电动机和软启动器综合保护功能,能全时连续检测电机电流,提供电机可靠和完整保护,这种保护功能在启动结束旁路后仍能起作用,这是其它软启动器都不具备的。
基于软开关技术的开关电源设计
基于软开关技术的开关电源设计本科毕业论文基于软开关技术的开关电源设计The Design of Switching Power Supply Based On Soft-switching Technology毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
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作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
ACDC开关电源控制器的设计与应用
关键词:变换器,PWM控制,CV模式,CC模式,matlab仿真
武汉理工大学硕士学位论文
application circuit function and stability.At the same time,the system uses
multi—mode conversion to make the system more stable performance.In this paper,it
本文的主要工作可归结如下: 1、根据开关电源管理器控制模式的比较,提出了峰值电流模式控制PWM技术。 重点研究多种模式的转换,在此基础上引入PSM模式调节,通过对控制器功能 的需求分析,结合控制器的结构框图和峰值电流模式控制PWM技术的特点,设 计出了控制器的整体方案框图。 2、在matlab仿真环境下,研究控制器整个系统的软件架构,并重点设计软启动 模块、峰值电流的采集模块、模式转换模块和电路保护模块。通过研究控制器 系统,得到控制器的小信号模型,设计了控制级的传输函数,使系统得到补偿。 3、研究控制器的外围应用电路,重点设计高频变压器,进行参数的设计,系统 的调试,对系统进行完善。 4、针对在模块测试和系统测试中遇到的问题,提出一些合理的解决方案,使系 统的性能更加优化,得到稳定的系统运行。
Abstract
With the scientific and technological development,more and more people are inseparable from electronic products,especially portable products are more and more popular for all people,for example cell phones,laptops,digital cameras and SO on. They can be seen everywhere.But these electronic devices need power supply So a good performance of the power supply can make electronic devices work very well.
开关电源软启动工作原理
开关电源软启动工作原理开关电源是目前广泛应用于电子领域的一种稳压电源,具有高效率、高可靠性、易于实现微型化等优点,因此已成为大多数电子设备的必需品。
其中软启动技术是开关电源中的一项核心技术,本文将详细介绍开关电源软启动的工作原理。
首先,我们需要了解开关电源的结构和原理。
开关电源一般由输入滤波电路、整流桥、功率因数校正电路、变换器、输出电路、控制电路等几个部分组成。
变换器是开关电源的核心部分,其作用是将输入电压变换为恒定的输出电压或电流。
变换器一般由开关管和输出电感组成,通过对开关管的控制,使得输入电压按照一定的规律经过输出电感产生输出电压。
软启动技术是为了避免在电源启动瞬间产生大电流和高压而采用的一种保护措施。
一般来说,开机瞬间时刻会出现短暂的电压峰值和电流峰值,这样就会对电源和其连接的设备产生不良影响。
因此,软启动技术在开机时逐步加大输出电压,使得开机电流逐渐升高,从而避免了电压和电流尖峰。
软启动技术的实现原理如下:首先,在开机前,输入AC电源经过整流滤波后,经过控制电路或PWM芯片进行控制。
按照设定的逻辑控制,PWM芯片开始逐渐调整输出电压。
在调整输出电压的过程中,开关管被电路控制,使得输出电流和电压逐渐升高,从而避免了电流尖峰和电压尖峰。
在输出达到设定值后,软启动结束,控制电路或PWM 芯片开始正常工作。
软启动技术的优点在于能够避免电源在开机瞬间产生大电流和高压,从而降低了开机时的噪声和电磁干扰,保护了电源和其连接的设备。
同时,软启动技术还可以降低电源的使用寿命,提高了电源的稳定性和可靠性。
总之,开关电源软启动技术是一项非常重要的保护措施,它可以避免电源在启动瞬间产生过大的电流和高压,从而提高了电源的使用寿命和可靠性。
软启动技术是现代电子技术领域中不可缺少的一部分,未来还会不断发展和完善。
开关电源软启动电路计算
开关电源软启动电路计算开关电源的软启动电路在电源系统中起着至关重要的作用,它可以有效地减小启动过程中的电压和电流的突变,保护电路中的关键元件不受过大的冲击。
软启动电路的设计需要根据具体的电源系统参数来进行计算和选择。
软启动电路通常由电容器、电阻器和电压比较器组成。
在启动过程中,电压比较器会检测输出电压的上升速度,当达到设定阈值时,比较器会控制电容器和电阻器的充电速度,从而实现电压的平稳上升。
下面我们就来具体介绍一下开关电源软启动电路的计算方法:首先,需要确定软启动时间的要求。
软启动时间一般设置为几十毫秒到几秒不等,根据具体的应用场景和要求来确定。
其次,计算电容器的数值。
电容器的数值决定了软启动的速度,一般可以通过以下公式计算得出:[C = ] 其中,(C) 为电容器的容值,(I_{startup}) 为启动时电流的最大值,(t_{ramp}) 为软启动时间,(V_{in_min}) 为输入电压的最小值。
然后,选择合适的电阻器数值。
电阻器的数值决定了电容器充放电的速度,通常可以通过以下公式计算得出:[R = ] 其中,(R) 为电阻器的阻值,(V_{in_max}) 为输入电压的最大值。
最后,需要根据电压比较器的工作电压范围和输出电压的变化范围来选择合适的比较器。
比较器的阈值电压需要能够满足软启动的要求,并且工作稳定可靠。
在进行软启动电路设计时,需要考虑系统的整体稳定性和可靠性,避免因软启动不当造成电路失效或元件损坏。
同时,还需要根据具体的应用场景对软启动电路的参数进行调整和优化,以达到最佳的启动效果。
综上所述,开关电源的软启动电路设计涉及到电容器、电阻器和电压比较器的选择与计算,需要根据具体的系统参数和需求进行合理设计。
通过以上方法计算并选择合适的元器件,可以实现电源系统平稳启动,确保系统的稳定性和可靠性。
1。
软启动电路及原理
软启动电路及原理
软启动电路的原理主要是通过控制电源的输出电压,使其在启动过程中逐渐增大,从而控制启动阶段的电流和电压波动,进而减轻设备启动时对设备的冲击。
一般来说,软启动电路由开关电源、电感、电容、电阻和控制电路等组成。
1.初始状态:开关电源输出电压为零,电容器上没有电荷,电感中没有电流流过。
2.启动过程:开关电源开启后,输出电压会缓慢增大。
由于电容器上没有电荷,此时电容处于放电状态,电感中也没有电流流过。
3.电容充电:当电容器上的电压逐渐升高时,电容器开始充电,电感中开始有电流流过。
电容充电速度由电感的电流变化率决定,因此电容的充电速度相对较慢。
4.电流和电压波动控制:由于电容充电速度较慢,电流和电压的变化相对平缓,避免了启动时的电流和电压冲击。
5.正常运行:电容充电至设定值后,电路进入正常运行状态,其输出电压和电流稳定。
1.减少设备启动时的电流冲击:通过逐渐增大电源输出电压,软启动电路可以有效减少设备在启动时由于电容充电过大导致的电流冲击,从而保护设备和电源。
2.减少电压波动:通过控制电源输出电压的增长速率,软启动电路可以减小电源输出电压的瞬间变化,从而减少电压波动对设备的损害。
3.增加设备寿命:软启动电路的电压和电流逐渐增大的过程可以保护设备电子元件免受过大电流和电压的损害,从而延长设备的使用寿命。
总的来说,软启动电路通过控制电源输出电压的增长速率,实现启动过程中电流和电压的平稳变化,从而减小电流冲击和电压波动对设备的冲击,保护设备和电源,延长设备使用寿命。
开关电源常用软启动电路介绍
开关电源常用软启动电路介绍开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示),特别是大功率开关电源,其输入采用较大容量的滤波电容器,其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值,往往会导致输入熔断器烧断,有时甚至将合闸开关的触点烧坏,轻者也会使空气开关合不上闸,上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
因此大部分开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路,以保证开关电源正常而可靠的运行。
下面将介绍了几种常用的软启动电路。
图1 合闸瞬间滤波电容电流波形(1)采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性,在电源接通瞬间,热敏电阻的阻值较大,达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时,电阻发热而使其阻值变小,电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源,由于热敏电阻的热惯性,重新恢复高阻需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。
图2 采用热敏电阻电路(2)采用SCR-R电路该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时,输入电压经整流桥VD1?VD4和限流电阻R对电容器C充电。
当电容器C充电到约80%的额定电压时,逆变器正常工作,经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R,开关电源处于正常运行状态。
图3 采用SCR-R电路这种限流电路存在如下问题:当电源瞬时断电后,由于电容器C上的电压不能突变,其上仍有断电前的充电电压,逆变器可能还处于工作状态,保持晶闸管继续导通,此时若马上重新接通输入电源,会同样起不到防止冲击电流的作用。
(3)具有断电检测的SCR-R电路该电路如图4所示。
它是图3的改进型电路,VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路,时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期,当输入发生瞬间断电时,检测电路得到的检测信号,关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号,使逆变器停止工作,同时切断晶闸管SCR的门极触发信号,确保电源重新接通时防止冲击电流。
开关电源软启动电路设计
开关电源软启动电路设计本文重点阐述如何正确合理设计开关电源的软启动电路,以供广大系统电源设计人员参考。
开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流如图1所示,特别是大功率开关电源,其输入采用较大容量的滤波电容器,其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值,往往会导致输入熔断器烧断,有时甚至将合闸开关的触点烧坏,轻者也会使空气开关合不上闸,上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置的防止冲击电流的软起动电路,以保证开关电源正常而可靠的运行。
2.常用软起动电路2.1采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性,在电源接通瞬间,热敏电阻的阻值较大,达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时,电阻发热而使其阻值变小,电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源,由于热敏电阻的热惯性,重新恢复高阻需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。
2.2采用SCR-R电路该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时,输入电压经整流桥VD1-VD4和限流电阻R对电容器C充电。
当电容器C充电到约80%的额定电压时,逆变器正常工作,经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R,开关电源处于正常运行状态。
这种限流电路存在如下问题:当电源瞬时断电后,由于电容器C上的电压不能突变,其上仍有断电前的充电电压,逆变器可能还处于工作状态,保持晶闸管继续导通,此时若马上重新接通输入电源,会同样起不到防止冲击电流的作用。
2.3具有断电检测的SCR-R电路该电路如图4所示。
它是图3的改进型电路,VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路,时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期,当输入发生瞬间断电时,检测电路得到的检测信号,关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号,使逆变器停止工作,同时切断晶闸管SCR的门极触发信号,确保电源重新接通时防止冲击电流。
开关电源软启动原理
开关电源软启动原理
开关电源软启动原理是通过控制输入电压的变化率来实现电源的平稳启动。
软启动的目的是避免电源开机瞬间电流冲击过大,对电源和被供电设备造成损害。
软启动主要通过以下三种方式实现:
1.延时启动:在电源开启后,通过延时电路控制开关管的导通
时间,使电源输出电压和电流逐渐上升,起到平稳启动的作用。
2.电压控制启动:通过检测电源输出电压的变化率,并与设定
的启动速度进行比较,控制开关管的导通时间,使输出电压逐渐上升。
3.电流控制启动:通过检测电源输出电流的变化率,并与设定
的启动速度进行比较,控制开关管的导通时间,使输出电流逐渐上升。
软启动原理的关键在于控制开关管的导通时间,可以使用计时器、锁相环电路或者微控制器等方式实现。
在软启动期间,电源输出电压和电流逐渐上升,直至达到额定值后,电源进入正常工作状态。
软启动不仅可以减小电源和被供电设备的损伤风险,还有利于提高系统的可靠性和稳定性。
因此,软启动在很多应用场景中被广泛采用。
开关电源常用保护电路-过热、过流、过压以及软启动保护电路
1引言随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源。
同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。
但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便。
为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。
2、开关电源的原理及特点2、1工作原理直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。
功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。
它主要由开关三极管和高频变压器组成。
图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V,激励信号,续流二极管Vp,储能电感和滤波电容C组成。
实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器。
2、2特点为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。
因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。
由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高,3、直流开关电源的保护基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路。
基于软开关技术的开关电源设计
摘要软开关PWM技术集谐振变换器与PWM控制的优点于一体,既能实现功率管的零电压开关,又能实现功率管的恒定频率控制,是电力电子技术的发展方向之一。
与传统PWM硬开关变换器相比,元器件的电压、电流应力小,仅仅增加了一个谐振电感,成本和电路的复杂程度没有增加。
移相控制零电压开关PWM变换器就是软开关PWM 技术中的一种拓扑,它适用于中、大功率直流一直流变换场合。
文中详细分析了基本的移相控制ZVS PWM DC-DC全桥变换器的工作过程,讨论了移相控制ZVS PWM DC-DC全桥变换器的零电压开关条件、副边占空比丢失以及整流二极管的换流情况,指出基本的移相控制ZVS PWM DC-DC全桥变换器的不足:滞后桥臂实现零电压开关比较困难;副边占空比丢失严重。
为解决这些问题,提出了利用饱和电感来减少副边占空比丢失的方法并分析了带饱和电感的移相控制ZVS PWM DC-DC全桥变换器的工作过程。
介绍了给滞后桥臂增加辅助电路以改善滞后桥臂开关管的软开关环境的方法,并详细分析了一种带辅助网络的移相控制ZVS PWM DC-DC全桥变换器的工作过程。
它具有辅助电路简单,辅助电路的电感、电容和二极管的电流电压应力小,副边占空比丢失小等优点。
研究了桥式变换器的不平衡问题及解决方法。
初步设计了一个通信用48V/10A的开关电源。
该电源设计过程中,主电路的结构设计及参数计算方法及电路的控制、保护功能都得到了体现。
电路的控制、保护功能是由单片机PIC16F877A完成的,该单片内部有A/D转换模块和PWM模块,简化了电路的设计。
关键词: 开关电源;移相控制;软开关;零电压;占空比ABSTRACTSoft-switching PWM technique integrates the advantage of resonant converter and constant frequency modulator,which realizes zero-voltage-switching in constant frequency,and is one of the development trends of power electronics.Only adding a resonant inductor, stress of voltage and current in devices turns lower than traditional PWM hard-switching, without increasing cost and complication of circuit.Phase Shifted zero-voltage-switching PWM converter(PS-ZVS-PWM converter)is one of the topologies using soft-switching PWM technique,and is suited for middle to high power DC-DC conversion application.This dissertation analyzes the operation principle of PS-ZVS-PWM FB converter systemically.The classical PS ZVS PWM DC-DC FB converter has some disadvantages such as its lagging leg is difficult to achieve ZVS and its loss duty of secondary is large.To alleviate these problems.this paper introduces a PS ZVS PWM DC-DC FB converter using saturable inductor to reduce its loss duty of secondary.This paper also introduces a PS PWM DC-DC FB converter with an auxiliary network attached to its lagging leg.This auxiliary network has the advantages such as its circuit is simple.the current stresses and voltage stresses on its components are small.The question of unbalance on PS PWM DC-DC FB converter is discussed, and the solution to the problem is proposed.Based on the circuit topology, a switch power supply of 48V/10A for communication system is designed.The design of structure and calculation methods of parameter in the DC-DC converter main circuit and the design of the control and protect circuit have been presented.Key Words:Switch power supply;Phase-shifted control;Soft-switching;Zero-voltage-switching;Duty目录摘要第一章绪论 (1)1.1、概述 (1)1.2、开关电源的现状及其发展趋势 (2)1.3、设计内容和设计指标 (4)第二章开关电源技术的理论分析 (5)2.1、开关电源的基本原理 (5)2.2、开关电源的基本拓扑结构 (5)2.2.1、单端反激式变换器 (5)2.2.2、单端正激式变换器 (6)2.2.3、推挽式变换器 (6)2.2.4、半桥式变换器 (7)2.2.5、全桥式变换器 (7)2.3、开关电源的软开关技术 (8)2.3.1、软开关技术的概念 (8)2.3.2、软开关技术的发展 (10)第三章全桥变换器及工作原理 (13)3.1、传统的PWM全桥变换器 (13)3.2、PWM DC-DC全桥变换器的控制 (14)3.3、移相控制ZVS PWM全桥变换器的特点 (16)3.3.1、移相控制ZVS PWM全桥变换器的优点 (16)3.3.2、移相控制ZVS PWM全桥变换器的缺点 (16)3.4、移相控制ZVS PWM全桥变换器的改进 (17)3.4.1、加钳位二极管的移相全桥ZVS PWM变换器 (17)3.4.2、副边加缓冲吸收回路的移相全桥ZVS PWM变换器 183.5、移相控制ZVS PWM全桥变换器的分析 (18)3.5.1、零电压开关条件及实现 (18)3.5.2、副边占空比丢失 (19)第四章移相全桥软开关PWM变换器设计 (20)4.1、设计参数选定 (20)4.2、EMI滤波电路设计 (20)4.3、高频变压器的设计 (21)4.4、谐振电感设计 (23)4.5、输出滤波电路设计 (24)4.6、功率开关器件及二极管的选择 (24)4.7、其他器件选型 (25)第五章控制电路设计 (27)5.1、系统控制方案 (27)5.1.1、控制方案比较 (27)5.1.2、方案论证 (27)5.1.3、整体控制方案 (28)5.2、PIC单片机简介 (28)5.3、采样电路设计 (29)5.4、保护电路设计 (31)5.5、MOSFET驱动电路设计 (32)5.6、辅助电源设计 (35)第六章、软件设计 (38)6.1、总体编程思想 (38)6.2、主程序流程图 (38)6.3、A/D转换流程图 (39)6.4、PI算法子程序 (40)6.5、PWM波控制子程序 (41)6.6、输出过流保护子程序 (42)总结 (43)参考文献 (44)英文原文与翻译 (46)致谢 (64)附录一元器件清单 (65)附录二程序清单 (67)第一章绪论1.1、概述随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多。
开关电源软启动电路设计与应用(1)
开关电源软启动电路设计与应用(1)摘要:文中分析了开关电源启动时的瞬时冲击电流,阐述了应用不同器件设计的开关电源软启动电路及开关电源软启动实用电路。
关键词:软启动电路设计应用1.概述开关电源以其体积小巧、性能卓越、使用方便的显著特点,在通信、网络、工控、铁路、军事等领域日益得到广泛的应用。
很多系统设计人员已经意识到,正确合理地设计开关电源,可以省去电源设计、调试方面的麻烦。
这样不仅可以提高整体系统的可靠性和设计水平,而且更重要的是缩短了整个产品的研发周期。
本文重点阐述如何正确合理设计开关电源的软启动电路,以供广大系统电源设计人员参考。
开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流如图1所示,特别是大功率开关电源,其输入采用较大容量的滤波电容器,其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值,往往会导致输入熔断器烧断,有时甚至将合闸开关的触点烧坏,轻者也会使空气开关合不上闸,上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置的防止冲击电流的软起动电路,以保证开关电源正常而可靠的运行。
2.常用软起动电路2.1采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性,在电源接通瞬间,热敏电阻的阻值较大,达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时,电阻发热而使其阻值变小,电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源,由于热敏电阻的热惯性,重新恢复高阻需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。
2.2采用SCR-R电路该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时,输入电压经整流桥VD1-VD4和限流电阻R对电容器C充电。
当电容器C充电到约80%的额定电压时,逆变器正常工作,经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R,开关电源处于正常运行状态。
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罔 1 合闸瞬间滤 波电容 电瘴渡形
输人电路合闸瞬间, 由于电容器上的初始电压为零, 因而会形成
很大的瞬时冲击 电流 , 如图 l 所示 特别是大 功率开关 电源 - 其
2 常用软起动 电路
2 1 采用功率热 敏 电阻 电路 .
热敏电阻防冲击电流电路如图 2 所示 它利用热敏电阻R
到继 电器 的动作 电压 时 , 动作 , K1 旁路 限 流 电阻 R , 到 瞬 时防 起 冲击 电流 的作 用 。通 常 在 电源 接 通 之 后 , 电器 K 继 1动 作 延 时
03 . 秒 , . ~05 否则 限流 电阻 R 因通 流 时间 长会烧 坏 。
图 2 采用 热敏 电 阻电路
图 3 采 用 S RR 电路 C- 这种 限流 电路 存在 如下 问题 : 当电源 瞬 时 断 电后 , 由于 电容 器 C上 的 电压 不能 突 变 , 其上 仍有 断 电前 的 充 电 电压 , 变器 可 逆 能还 处 于工作 状态 , 保持 晶 闸管继 续 导通 , 时若 马上 重新 接通 此 输入 电源 , 同样起 不到 防 止冲击 电流 的作用 。 会 该 电路 如 图 6 所示 ( 画 出定 时 电 路 , 电路 同 图 5 , 是 仅 主 )它 图5 的改 进型 电 路 。电 源 接通 时 , 入 电压 经 整 流 桥 和 限 流 电 输 阻 R 对 C 充电, 。 。 同时定 时 时基 电路 55的定 时 电容 由辅 助 5 电源 经定 时 电阻 R 开始充 电 ,. 秒 后 , 成 电路 55的 2 电 z 03 集 5 端 压低 于 电源 电压 的 12输 出端 3 出高 电平 , /, 输 导 通 , 电器 继
Ap l a i n a d De i n Sw i h So r e So tSt r r u t p t n s g i o c t u c f— a tCi i c c
周 志敏
莱芜钢铁集团公司动 力部 ( 莱芜 2 10 ) 7 14
Z O hmi L i rn a d S e l o Lt. ( 7 1 4 h UZ i n awu Io n te C . d 2 1 0 )
到接 近零 , 之 以“ 功 耗 ” 略有 夸 张之 意 。译 成 英 文 是 “I 冠 无 , li l
() 3 当市超 出正 常 范 围 时 ,C 导 通 , 1 电压 加 到 输 出 S E 的 端 , 时 E 完全 是 自由放 电 , S 上 的 07 压 降 外 , 此 除 C .V 没有 其他 功耗 , 率 一 (0 —0 7 /0 —9 . 。经 整 流 后 的 直 流 效 38 . )3 8 98 电压 V 也 只通 过一个 二极 管 D 就直接 输 出 , - n 4 因此 , 上述效 率 的 计算 公式 同样 适用 于市 电正常 时 的情 况 。 () 发 明完全 保 留了不 间断 电源 的必 要 特 征 , 其 主 电路 4本 而 简单 到 只有几 只 二极管 和 可控硅 , 用额 定 电流 为 lO 的整 流器 OA 件 就可 以做 出 2K 的输 出功率 , 功 效相 当于一 台 3 K ・ 5W 其 0V A 的传统 不 问断 电源 。 () 发 明的输 出 电容 Cz 以省 去 , 5本 1 可 因此 整 机 无 功 率 电容
输人采用较大容量的瘟渡电容器, 其冲击电流可达 10 0A以上
在电源接通瞬间, 如此 大 的冲击 电流幅 值往往 会导致输 人熔 断
在电源接通瞬问. 热敏电阻的阻值较大, 起 器烧断, 有时甚至将合闸开关的触点烧坏, 轻者也会使空气开关 的负温度系数特性, 当热敏 电阻流过较大 电流时 . 电阻发热 舍不上 闸 上述 原 因均会造成 开关 电源无法 正常 投人 。因 此. 到限制 冲击 电流的作用 :
电路 处于正 常工 作状态 采 用热敏 电阻 防止 几乎所有的开关电源均在其输^电路设置防止冲击电流的软起 而使其阻值变小 , 冲 电流一般适用于小功率开关 电源 , 击 由于热敏 电阻的热惯性 , 动电路. 以保证开关电源正常而可靠的运行。
2 TeWolo P 9I h r c df sp l Lpy
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电流造成 的 , 要 仔 细 地挑 选 和测 试 。同 时继 电器 的动 作 阈值 需 取 决于 电容 器 上 的充 电电 压 , 电器 的 动作 电压会 抖 动 及振 继 荡 , 成工 作不 可靠 。 造
2 5 采 用 定 时 触 发 器 的继 电器 与 限 流 电 阻 的 电 路 .
l 引言
开关电源 其体积小 巧、 能卓越 、 用方便 的显著 特 点 , 性 使 在通信 、 网络 、 工控 、 铁路 、 军事等领域得 到 日益 广泛 的应用 很
该电
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多系统设计人员已经意识到+ 正确音理地设计开关电源, 可以省
源 处 于正 常运 行状 态 。
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图 5 由继 电器与 电阻构成 的电路 然 而 , 种简 单 的 R 这 C延迟 电路 在考 虑 到继 电器 吸合 电压 时 还必 须顾 及流 过线 包 的 电流 , 般 电 阻 的 阻值 较 小 而 电容 的容 一
量较 大 , 时 间很 难准确 控 制 , 主要 是 电容 容 量 的误差 和漏 延迟 这
去电源设计 、 调试方 面的麻烦 这样 不仅 可以提高 整体 系统 的 可靠性和设 计水 平 , 更重 要 的是缩 短 了整个产 品 的研 发周 期 。 本文重点阐述 如何 正确 台理地设 计开关 电源 的软启 动 电路 , 以
供广大系统电源设计人员参考
开关 电源的输 人电路大都采用 整流加 电容滤 泼的形 式 。在
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K1 作 , - 动 R 被旁 路 , 流 供 电电 压 对 C 继 续 充 电 而达 到额 定 直 1 值 , 变器 处 于正 常工 作状 态 。 由于 该 电路 在 R 逆 C延迟 定 时 电路 与继 电器 之 间插 入 了单 稳 态 触 发 器 和 电 流放 大器 , 保 继 电器 确 动作 干脆 、 靠 , 效 地 防 止 了冲击 电 流 , 不 会 由于 继 电器 动 可 有 而
周纪海
武汉理工大学信 息工程学院 ( 武汉 4 0 7 ) 30 0
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摘 要: 奉文丹析了开关电源启动时的瞬时冲击电漉。 阐述了应用不同器件设计的开关电源戟启动电路及开关电源软启动实用电路
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[ 巾国分类号] T 2 [ M9 文献标识妈] A 文章编号:5 l 3920 )2 - 2 I6- 4 (041 2 O 0 9
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T e olo P w r , I3 h W r fo e& I 0 d y
2 4 继 电 器 KI与 电 阻 R 构 成 的 电路 .
该 电路 原 理 图如 图 5所 示 。 电源 接 通 时 , 入 电压 经 限流 输 电阻 R 对 滤波 电容 器 C 充 电 , 时辅 助 电源 。 1 同 经 电阻 R 对 z
2 2 采 用 s R R 电路 . C .
该 电路 如 图 3 示 。在 电 源 瞬 时接 通 时 , 入 电 压经 整 流 所 输
桥 D ~D 和 限流 电阻 R 对 电容 器 C 充 电 。当 电容 器 C充 电到 1 4 约 8 的额 定 电压 时 , 0 逆变 器正 常工 作 , 主变 压器 辅 助绕 组 产 经 生晶 闸管 的触 发信 号 , 晶闸管 导 通 并 短路 限流 电 阻 R, 关 电 使 开
5K 以内的 中小 型 无 功 耗 不 间 断 电源 ,W S 可 用 一个 0W S ~ W6 具有 6 个独 立绕 组 的开关 电源 取代 。
出 电压 限定在 一个 预先 设 定 的范 围 之 内 , 全 不 需 要 功 率 变 换 完 器 。无功 耗不 间断 电源 实 际 上 还是 有 功耗 的 , 不 过 其 功 耗 小 只
2 3 具有断 电检测 的 S R R电路 . C-
该 电路 如 图 4 示 。它是 图 3的改 进 型 电路 , 5I 、 T 、 所 D 、 6v ・ ) R 、R RC 组成 瞬 时断 电检测 电路 , 间常数 R C 时 e R的选 取 应 稍大 于 半 个 周期 , 当输入 发 生瞬 间断 电时 , 测 电路 得 到 的检 测 信 号 , 检 关 闭逆变 器功 率 开 关 管 v 2 T 的驱 动 信 号 , 逆 变器 停 止 工 作 。 使 同时切 断晶 闸管 S R的 门极 触 发 信号 , 保 电 源重 新 接 通 时 防 C 确 止 冲击 电流 。
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电源 技术 研 究 与设 计
Re e r h& De in o o r p l Te h iu s ac sg f we P Su py c nq e
‘ 源 界)o  ̄ 1 电 世 24 2 o 期
重新 恢 复高 阻需 要 时 间 , 故对 于 电源 断 电后 又 需 要 很 快接 通 的 情 况 , 时起不 到 限流作 用 。 有
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《 源 界 2 4 第2 电 世 》 0年 1 0 期
电源技术研究与设计
Fe e r & De no o r u pyT c' iu ls a c sg l we p l e  ̄ q e L P S n
开 关 电源软 启 动 电路 的设 计 与应 用
叙 词: 软启动 电路 设汁 直用