宽输入变频开关电源设计
[全]变频空调外机板开关电源电路原理分析,维修技巧
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变频空调外机板开关电源电路原理分析，维修技巧这个是空调外机电路板的电源部分电路图，在实际维修中，开关电源损坏的还是比较多，我们在维修中还是要要掌握它的基本工作原理，这样才能够进行快速的维修。
电路工作流程:220V电压从保险FU101进入，经过共模L1、L2和安规电容后到达继电器K1，当K1有12V直流电后，继电器闭合，交流电进入整流桥，整流后为310V的直流电压，经L3、L4储能后，经二级管D12、D11给电容充电，同时给后面的负载供电，当开关管Q1、Q2关断后，电感L3、L4储存的能量释放，同时电容C143、C141、C142电容的储存的电荷释放，两者电压叠加大的380Ⅴ左右，此时直流母线电压P大约为380左右各个元件的作用:•K1:继电器，其主要作用:控制交流电的导通•D22:续流二级管，其主要作用:当继电器关断后，为继电器内部的线圈能量释放提供一个通路•BR:整流桥，其主要作用:将交流电变成脉动的直流电•L3、L4:PFC升压电感，其主要作用:能量的储存与释放•D12、D11:升压二级管，其主要作用:将整流桥整流后的脉动直流与滤波电容进行分割，控制其电流方向•C138、R7、R6、R25、R11、R39、R98:RC尖峰吸收电路，其主要作用:抑制反向峰值电压对二极管的损坏，避免二极管因反向电压过高而损坏•C139、R5、R9、R13、R120、R38、R8:RC尖峰吸收电路，其主要作用:抑制反向峰值电压对二极管的损坏，避免二极管因反向电压过高而损坏各个元件的作用:•FU101:延时保险，主要作用:保护电路避免因为电流过大而损坏•C1、C2、C3、C4、C5、C6、C12:安规电容，其中C1、C2、C12为安规X电容，C5、C6、C4、C3为安规Y电容，其主要作用:抑制信号干扰，滤出共模、差模干扰信号•L1、L2:共模电感，其主要作用:滤出共模干扰信号•Tvs1:瞬态抑制二级管，其主要作用:与压敏电阻作用差不多，避免因为PE上的电压过高而损坏后面的电路•RV1、RV2:压敏电阻，其主要作用:当电压过高时阻值迅速变小，保护后面电路因为电压过高而损坏•R141、R133、R92、R93:泄放电阻，当电路断电后，迅速将储存在电容内部的电荷放掉总结:空调的这部分电路在实际维修中损坏的还是很多，继电器、压敏电阻、保险、滤波电容、二极管是易损原件，在维修中要仔细测量。
300w开关电源方案
300W开关电源方案简介本文档介绍了一个300W的开关电源方案，用于提供稳定可靠的电源供应。
开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源，通过开关管的开关动作来实现电压和电流的转换。
本方案采用了先进的电路设计和高效的开关管，以提高电源效率和稳定性。
方案设计输入电路300W开关电源的输入电压范围通常为220VAC或110VAC，本方案针对220VAC设计。
输入电路主要由滤波器、整流器和变压器组成。
滤波器用于滤除输入电压中的高频噪声，以保证输出电压的稳定性。
常见的滤波器电路包括Pi型滤波器和L型滤波器。
整流器将交流电转换为直流电，常见的整流器电路有全波整流和半波整流。
全波整流器可以实现较高的转换效率。
变压器用于将输入电压变换为适合开关电源工作的低压电压。
变压器一般由高频变压器和输出电感器组成，以提供高效的功率转换。
控制电路开关电源的控制电路主要包括开关管驱动电路和反馈控制电路。
开关管驱动电路负责控制开关管的开关动作，并控制输出电压。
常见的开关电源控制电路有固定频率PWM控制和变频控制。
反馈控制电路用于监测输出电压并调整开关管的开关动作，以稳定输出电压。
反馈控制电路一般由比较器、误差放大器和反馈元件组成。
输出电路输出电路主要由输出电感器、输出电容和负载组成。
输出电感器用于平滑输出电流，防止电流突变。
输出电容则用于平滑输出电压，提供稳定的负载。
负载是指连接在开关电源输出端的设备或电路，可以是各种电子设备、通信设备或其他电子装置。
负载的功率需小于或等于300W。
优点与特点高效率300W开关电源采用了高效率的开关管和控制电路，以减少功耗并提高转换效率。
高效率意味着更少的能量损耗，更低的温度和更长的使用寿命。
稳定性本方案采用了反馈控制电路来稳定输出电压，同时使用优质的电子元件和合理的电路布局，以提供稳定可靠的电源供应。
稳定的输出电压对各种设备和电路的正常运行至关重要。
可靠性300W开关电源采用了与国际标准相符的设计和制造工艺，确保产品的质量和可靠性。
开关电源设计
一个比较好的解决方案是：以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器，采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源，即我们马上就要讲到的开关电源。
开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点，目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。
开关电源按变换方式可分为以下四大类：1、AC/DC 开关电源2、DC/DC 开关电源3、DC/AC 逆变器4、AC/AC 变频器目前只将前面两类称为开关电源，将后面两类分别称为逆变器和变频器。
开关电源按应用方式可分为以下三大类：1、外置电源与设备分开放置的电源模块或电源系统，如：---通信用一次电源模块和系统---电力操作电源模块和系统---手机电池充电器---笔记本电脑的Adapter---各类手提设备、便携设备的电池充电器等等2、内置电源放在设备内部的电源模块或电源系统，如：---计算机内部的SilverBox和VRM---家电(如：普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源---工业控制设备内部的电源---仪器中使用的电源---通信设备内部的电源模块和系统---复印机、传真机、打印机等的内部电源等等3、板上电源放在设备内单板上的电源模块，如：---标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖)---非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器---VRM(V oltage regulator module电压调节模块)和VRD(V oltage regulator down)---小功率SMD电源---SIP和DIP电源等等开发一个开关电源产品所需要的基本技能：1、认识组成开关电源的所有元器件2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号3、会自己制作各种磁芯元件4、会正确装配电源中的各个部分5、了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法6、会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试，优化和折中7、会对获得的实验结果进行分析，并进行总结8、会从不同渠道不断地学习电源知识并能够和别人交流开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识：1、有源PFC的拓扑分析，控制与设计2、DC/DC功率变换器的拓扑与稳态分析3、开关电源的功率级参数设计4、开关电源的控制与动态分析5、开关电源的小信号分析与设计6、开关电源的大信号分析与设计7、开关电源的EMI分析与设计8、开关电源的热分析与设计9、开关电源的容差分析与设计10、开关电源的各种保护技术11、开关电源的同步整流技术12、开关电源的模块均流控制技术有些技术很成熟了，只要查表或者使用现成电路或专用芯片就可以做好。
基于TL3842的开关电源设计
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 。
１ ． １ 最大 占空 比
出要求精度高 、 直流输 出路数多等。本设计 主要
针对 以上两 个 问题 进行设计 。
收稿 日期 ：２ ０ １ ２—１ １—１ ０ 修 订 日期 ：２ ０ １ ２一Ｉ ２—１ Ｏ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｆ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｓ ａ ｎｄ ｈｉ ｇ ｈ ｄ ｅ ｍａ ｎ ｄ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｈｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｓ ．Ａ ｈｉ ｇ ｈ ￣ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｅ ｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ，ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｗｏ ｒ ｋｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｄｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｅ ｄ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ； ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ａ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈｅ ｔ ｏ ｒ ｙ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ．Ｔｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｃ ａ ｎ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｈｅ ｔ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｈ ａ ｖ ｅ ｐ ｏ ｍｉ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ．
开关电源的安规要求
安规要求在生产和质量控制中的应用
建立完善的生产和质量控 制体系，确保产品符合安 规要求。
确保生产过程中使用的材 料和零部件符合相关标准 和要求。
ABCD
在生产过程中，应进行严 格的品质检查，如电气参 数测试、外观检查等。
在生产和质量控制过程中， 应保持记录和可追溯性， 以便在出现问题时进行追 溯和调查。
测量开关电源在正常工作状态下通过 电源线传导的电磁干扰。
辐射测试
检测开关电源在工作时产生的电磁辐 射。
安规测试的方法和设备
耐压测试
检验开关电源对过电压的承受能力。
功能安全测试
评估开关电源在异常工作状态下的安全性能。
安规测试的方法和设备
电磁干扰测量仪
用于测量传导和辐射的电磁干扰。
高压测试台
用于模拟过电压环境。
异常工作和故障条件
过载保护
开关电源应具备过载保护功能，以防止过电流对电源和连接的设备造成损坏。
短路保护
开关电源应能在发生短路时自动切断电源或降低输出电压，以防止火灾和电击 等危险。
机械强度和结构要求
机械稳定性
开关电源的结构应稳固，能够承受正常工作条件下的机械应 力。
外壳防护等级
根据使用环境和安全要求，开关电源的外壳防护等级应符合 相关标准。
安规认证的流程和要求
认证要求 符合相关国家和地区的安规标准，如EN55032、EN61000等。
确保产品在设计、生产和包装等环节符合相关标准和规定。
安规测试和认证的费用和时间
费用
安规测试和认证的费用因地区、认证机 构、产品复杂度等因素而异，通常包括 测试费用、证书费用、年审费用等。
VS
时间
安规测试和认证的时间取决于多个因素， 如产品复杂度、测试项目数量、认证机构 的工作效率等。一般来说，从准备申请资 料到获得证书需要数周到数月不等的时间 。
开关电源的设计与仿真
开关电源的设计与仿真开关电源是一种常用的电源设计方案，它能够将输入电压转换成稳定的输出电压，并具有高效率、小体积和轻负载能力强等特点。
下面将介绍开关电源的设计原理和仿真方法。
首先，选择合适的拓扑结构对于开关电源的设计至关重要。
常见的拓扑结构有：Boost、Buck、Buck-Boost、Cuk等。
不同的拓扑结构适用于不同的输入输出电压范围和应用场景。
例如，Buck拓扑适用于输出电压小于输入电压的场合，Boost拓扑适用于输出电压大于输入电压的场合，Buck-Boost拓扑适用于输出电压可大可小的场合。
其次，控制策略对于开关电源的性能也起到了至关重要的作用。
常见的控制策略有：固定频率PWM（脉宽调制）控制、变频PWM控制和电流模式控制等。
不同的控制策略对于输出电压的稳定性、负载能力和效率等方面的影响不同。
因此，在设计开关电源时需要根据具体的要求选择合适的控制策略。
电路仿真是对开关电源的基本电路进行模拟和分析。
在电路仿真中，可以使用专业的电路仿真软件如SPICE进行建模和仿真。
通过调整参数和信号输入，可以模拟不同负载、不同工况下开关电源的工作情况，并获取电路的输出特性、电压波形等信息。
这样可以及时发现设计缺陷和改进方向。
系统仿真是对整个开关电源系统进行建模和仿真。
开关电源系统包括开关电源核心电路、控制电路以及反馈电路等。
系统仿真能够模拟复杂的工作环境和系统交互，并综合考虑开关电源的输入输出特性、稳定性和效率等。
通过系统仿真，可以评估和优化整个开关电源系统的性能。
综上所述，开关电源的设计与仿真是一个相互依赖、相辅相成的过程。
设计者需要根据实际需求选择合适的拓扑结构和控制策略，并进行电路仿真和系统仿真来验证设计方案的正确性和性能指标。
通过不断的调整和优化，最终可以得到稳定高效的开关电源设计方案。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤
1.需求分析（100字）
在设计开关电源之前，首先需要明确设计的目标和需求。
这包括输出电压、输出电流、输入电压范围、效率要求、输出电流稳定性等。
根据不同的需求，确定开关电源的拓扑和参数。
2.电路设计（300字）
在进行电路设计之前，需要选择开关电源的拓扑结构。
常见的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic等。
根据需求和所选拓扑结构，设计主要电路模块包括开关管、滤波电感、修正电容、输出滤波电容等。
3.电路实现（300字）
根据电路设计确定的电路参数，在电路板上布线，连接各个器件和元件。
布线时需考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。
注意分离高压和低压区域，减少互相干扰。
4.性能评估（200字）
完成电路实现后，需要进行性能评估，检验设计是否满足预期需求。
主要评估指标包括输出电压稳定性、负载调整能力、效率、开关频率、静态功耗、温度等。
通过测试数据和实际情况进行比较，查找问题和优化空间。
5.优化（200字）
根据性能评估的结果和问题分析，进行电路的优化。
优化可以包括改进布线、更换元器件、调整控制策略等。
目的是提高电路的性能，使其更加稳定、高效和可靠。
总结：
开关电源设计步骤包括需求分析、电路设计、电路实现、性能评估和优化。
通过明确需求，选择合适的拓扑结构，并根据电路设计参数进行电路实现，然后进行性能评估和优化。
这些步骤相互关联，需要不断地调整和优化，以得到满足需求的高性能开关电源设计。
开关电源PWM的五种反馈控制模式
一、引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
二、开关电源PWM的五种反馈控制模式1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM)：如图1所示为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图。
电压模式控制PWM是六十年代后期开关稳压电源刚刚开始发展起就采用的第一种控制方法。
该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然在工业界很好地被广泛应用。
电压模式控制只有一个电压反馈闭环，采用脉冲宽度调制法，即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜波相比较，通过脉冲宽度调制原理，得到当时的脉冲宽度，见图1A中波形所示。
逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。
主要缺点是暂态响应慢。
当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时，因为有较大的输出电容C及电感L相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才能传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。
图1A电压误差运算放大器（E/A）的作用有三：①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
适用于电机控制的开关电源设计
适用于电机控制的开关电源设计李国洪;陈华玉;李文兵【摘要】Motor control systems require multi-channel stable output low voltage DC power supply.According to the needs of motor control system,a switching power supply can meet the requirements of motor control is designed.The topology of switching power supply and the uses of PWM control chips are expatiated.The positive and negative bias generation circuit of IGBT is designed.Power circuit components' choices and design method of a high frequency transformer of the flyback switching power supply are given.Finally,the basic performances of switching power supply were tested;the results show that it can meet the requirements of motor control systems.%电机控制系统需要多路稳定输出的低压直流电源.根据电机控制系统的需要,设计了一个满足电机控制要求的开关电源.详述了开关电源的拓扑结构和相关的PWM控制芯片的使用,设计了IGBT正负偏置电源生成电路,给出了功率主电路元件的选择和反激式开关电源的高频变压器的设计方法.最后,对开关电源的基本性能进行了测试,结果表明满足电机控制系统的设计要求.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2017(033)006【总页数】4页(P37-40)【关键词】开关电源;电机驱动;脉宽控制芯片;高频变压器【作者】李国洪;陈华玉;李文兵【作者单位】天津理工大学自动化学院天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384;天津理工大学自动化学院天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津300384;天津市拓朴方得科技有限公司,天津300110【正文语种】中文【中图分类】TN86基于数字控制的电机控制系统除了其核心主控电路外，最重要的部分就是开关电源了.开关电源为其控制电路提供所需要的各种低压直流电源[1-2].此外，逆变电路里的IGBT驱动电路的电源也由开关电源提供，并且要求各电源互相隔离[3].所以，本文将控制电路的直流低压供电电路和IGBT栅极驱动电路结合，设计了带有IGBT栅极驱动的适用于电机控制的开关电源.1 开关电源的电路结构设计开关电源的输入电源为单相220AC市电.开关电源设计输出能力为：5V/1A，15V/0.4A，±12V/0.5A，3路25 V/0.1 A，1路25 V/0.3 A.电源效率为80%.本设计电源共有7路隔离输出电源.由于单个变压器绕组数量的限制和变压器的电气间隙及体积的要求，本设计最终采用二级电源设计.一级电源最终输出4路电压：±12 V电源，+15 V电源，CPU供电+5 V电源，以及中间+35 V电源.中间+35 V电源再进行二级变压实现4路IGBT栅极驱动电源输出，并且4路驱动电源输出分别使用单独的变压器.这样，本设计总共有5个变压器，虽然变压器的数目有所增加，开关电源的体积有所增大，但使得开关电源的输出稳定性和电气隔离安全等级得到了提高.由开关电源的基本设计参数，可估算出电源的总输出功率Po约为43 W.为留有适当的余量，按照输出功率为60 W进行设计.1.1 一级电源电路设计反激式变换器是隔离式开关电源最基本的拓扑结构，其结构设计灵活，可以实现多路隔离输出，故采用该结构.UC2844是一种高性能固定频率的电流型PWM控制芯片，其外围电路设计简单、性能良好，广泛应用于各类开关电源控制电路中[4-5].UC2844外围电路设计如图1.UC2844的电源端通过2个150 kΩ的启动电阻接直流高压电源，配合电容C61组成了启动时的供电电路.定时电阻和定时电容所决定振荡频率约为93 kHz.电流取样电阻为4个2Ω电阻的并联，可以限定最大开关电流在2 A以内.电压反馈信号采用变压器反馈绕组方式，即由反馈绕组NF和+5 V的二次绕组NS4匝数比及取样分压电阻值决定.1.2 二级电源电路设计SG3525是电压型PWM控制集成电路芯片，具有两路互补输出端，可以很方便的构成推挽式应用电路.图2为由SG3525构成的二级电源的电路图.软启动端（8脚）对地接了一只1 uF电容，实现上电后的软启动过程.由RT、CT和RD引脚所接元件，可计算出芯片的振荡频率约为86 kHz.高频变压器的二次侧采用全波整流方式.图1 一级电源的初级侧电路图Fig.1 The primary side circuit diagram of the level 1 switching power supply图2 二级电源电路图（次级输出只显示一路）Fig.2 The circuit diagram of the level 2 switching power supply（only one secondary output channel is showed）1.3 栅极驱动隔离及正负偏置电源生成电路设置负偏置电源可以避免电机驱动中高的dv/dt引起的IGBT虚假导通现象.只要负偏置电源的电压足够低，就可以保持IGBT的安全导通，但负偏压电源的精度要求并不高.权衡产品尺寸和稳压效果后采用分压电路方案.如图3所示，栅极驱动隔离采用集成线性光耦芯片TLP250，光耦输出侧供电电压为二次侧绕组的输出电压25 V，通过齐纳二极管和电阻分压电路可以在IGBT的GE端产生18.5 V和-6.5 V 电压PWM脉冲信号.2 主电路元器件的选择开关电源的输入电压为AC 220 V，并能承受电网电压在±20%范围内的波动.所以，交流输入电压的范围是249～373 V.图3 栅极驱动隔离及正负偏置电压电路（共6路）Fig.3 The circuit of gate drive isolation and positive and negative bias voltage（a total of 6）开关电源的功率因数典型值约为0.6左右，流过整流电路的电流的有效值IS可按下式近似计算：式中，电源效率η为80%，可得IS=0.5 A.在选择整流桥时，一般留有1.5～2倍的安全裕量，所以，选择额定电压为600 V，额定电流为2 A的GBP206整流桥.整流滤波电容的容量的计算公式为：按照电容放电时间Δt=7 ms，纹波系数γ=10%，滤波输出电压UDC为1.2倍的输入电压有效值计算.可计算得电容容量约为60 μF.实际选择额定电压为450 V，标称容量为100 μF的KMH型号电解电容，其工作温度范围为-25～105℃.反激式开关电源功率开关管承受的最大电压可以按UCE=UACmax+130+50（V）来估算，所选功率管的击穿电压按照承受最大电压的1.2～1.4倍计算.所以，选用型号为2SK1358的MOSFET功率开关管，漏-源极的击穿电压为900V，漏极最大允许电流为9A.推挽式开关电源的功率开关管承受的最大电压约为 UCE=2UI+50（V），通常留出 30%～50%的电压裕量.实际选用IRF630型的MOSFET功率管，漏-源极的击穿电压为200 V，漏极最大允许电流为9 A.3 高频变压器设计在反激式开关电源中，高频变压器具有储存能量、隔离输出和电压变换三大功能.高频变压器的设计是开关电源设计的技术关键[6-8].3.1 变压器磁芯尺寸的选择由AP法选择磁芯的实用公式：式中：AP的单位为cm4；Kw为变压器窗口面积的利用系数，这里取0.3；最大占空比Dmax取0.5；KRP为电流脉动系数，对于电流连续模式通常取值为0.4～1，这里取0.7；J为绕组导线的电流密度，这里取400 A/cm2；对于反激式电源的变压器，磁通密度的变化量ΔB一般取0.12～0.15 T，这里取0.15 T；f为开关电源的工作频率.计算出AP=0.998 cm4.查找常用磁芯尺寸参数表，可得EE33型的Ae为1.17 cm2，计算得到Aw为1.33 cm2，AP值为1.58 cm4.故实际选用该型号磁芯，Aw值有较大的余量，可以减小高频变压器的绕制难度.3.2 计算一次绕组电感量由一次电感量的计算公式：式中，LP单位为H.计算得到一次绕组电感量LP为1.12 mH.3.3 一次绕组匝数和线径的计算变压器一次绕组匝数的计算公式如下：计算得到一次绕组匝数为76.3匝，本设计实际取75匝.导线直径的选取与流过导线的电流有效值IRMS和允许的电流密度J有关.由于电流连续模式设计，KRP取0.7，一次电流有效值的近似计算公式：计算出导线直径d=0.43 mm，实际选用标称直径0.45 mm的漆包线.3.4 二次绕组匝数和线径的计算二次绕组匝数的计算公式为式中：二次反射电压UOR取典型值130 V；UF为整流二极管的正向导通压降，通常取值0.5 V.计算得到：15 V输出，NS1=9.3（匝），实取10匝，d1=1.22 mm；35 V中间输出，NS2=20.8（匝），实取22匝，d2=0.81 mm；±12 V 输出，NS3=7.5（匝），实取 8匝，d3=1.36 mm；5 V 输出，NS4=3.1（匝），实取 3匝，d4=1.98 mm；反馈绕组 NF为 16 V 输出，NF=9.8，实取 10，d1=1.27 mm.3.5 计算气隙长度δ变压器气隙的计算公式为式中，δ的单位为 cm；Ae的单位为 cm2；LP的单位为uH.可以计算出δ=0.074 cm.磁芯间隙应为气隙宽度的一半，即0.37 mm，可通过加入一定厚度的电工绝缘纸来实现.图4 电源5 V输出纹波电压波形图Fig.4 Powersupply 5Voutputripplevoltagewaveformfigure4 开关电源的测试针对设计的开关电源样品，测试了5 V电压输出的纹波电压[8-11]和IGBT驱动输出的情况.如图4，5 V电压输出的纹波电压约为80 mV，满足不大于100 mV的设计要求.如图5所示，为测量得到IGBT的GE端的电压波形，VTI和VT2的波形互补，死区时间为2 μs，开关频率为10 kHz，占空比约为60%，可以看出在IGBT的导通和关断，GE端的电压分别为18 V和-6.5 V左右.图 5 IGBT 的栅极驱动波形（50 μs/格，10V/格）Fig.5 IGBT gate driving waveform（50 μs/case，10V/cell）5 结论本文设计了一款带有IGBT栅极隔离驱动的多路输出开关电源，设计时考虑了永磁同步电机数字控制系统对各种直流电源的需求，同样可适用于其他电机调速控制系统.经过样品性能测试，本设计基本能够各种设计要求，并且电源发热状况良好，可以应用于复杂的现场环境.为了降低畸变电流对电网的污染并抑制电源产生的高频杂波对电网的干扰，还应增加PFC功率校正电路和EMI滤波器.参考文献：［1］宋鸿斋，谢吉华，陈志强，等．变频器用多功能开关电源设计［J］．电力自动化设备，2008，28（1）：105-108．［2］管晓磊，刘富利．基于UC38．44的反激式开关电源控制环路设计实例［J］．通信电源术，2010，27（5）：53-58．［3］张燕宾．SPWM变频调速应用技术［M］．北京：机械工业出版社，2011．［4］Miao Zhongcui，Zhang Haiming．Design of DC chopper power supply based on UC3842［J］．Chinese Journal of Power Sources，2012，36（12）：1887-1888．［5］齐献伟．多输出开关稳压电源的设计与制作［D］．大连：大连理工大学，2015．［6］Patrick S．A guide to designing gate-drive transformers［J］.Power Electronics Technology， 2007（1）： 32-36.［7］朱晓曲．基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现［D］．长沙：湖南大学，2013．［8］马洪涛，周芬萍，沙占友，等．开关电源制作与调试［M］．北京：中国电力出版社，2014．［9］同金，马煜峰．直流电源输出的纹波和噪声的测量［J］．电子测试，2010（2）：88-91．［10］楚永宾，黄海宏，赵斌．基于UC3842的反激式多输出开关稳压电源的设计［J］．电源技术应用，2011（8）：47-51．［11］王开宇，谢军，程春雨，等．多路输出开关稳压电源的设计［J］．信息化研究，2016（2）：70-73．。
开关电源宽电压输入原理_理论说明
开关电源宽电压输入原理理论说明1. 引言1.1 概述开关电源作为一种常见的电力转换设备，广泛应用于各个领域中。
它具有高效率、体积小、重量轻等优点，因此在现代电子产品和工业设备中得到了广泛使用。
而开关电源的输入电压通常有一定范围限制，这不利于应对实际生活中电网电压波动较大或特殊应用场景下存在的宽电压输入需求。
本文将深入研究开关电源宽电压输入原理，介绍宽电压输入的定义以及开关电源基本原理解析，并阐述宽电压输入带来的优势和适用领域。
随后，我们将探讨实现宽电压输入的方法和技术，包括输入滤波和稳压技术、多级转换器设计与控制策略以及瞬态响应和过载保护的考虑因素。
为了更好地理解宽电压输入原理在实际产品中的应用情况，本文还将分析手机充电器设计、工业设备开关电源设计以及汽车电子系统中宽电压输入原理的具体案例。
通过这些案例分析，我们可以了解到宽电压输入原理在实际产品中的应用效果和可能面临的挑战。
最后，本文将总结开关电源宽电压输入原理及其在实际应用中的价值，并展望未来研究方向和发展趋势。
同时也会指出本研究的局限性和改进方向，为进一步深入研究提供思路和参考。
通过本文的阐述，读者将能够全面了解开关电源宽电压输入原理及其在实际应用中的意义，为相关领域从业人员提供技术支持和指导，并为未来的相关研究工作提供参考依据。
2. 开关电源宽电压输入原理：2.1 宽电压输入的定义：宽电压输入是指开关电源能够适应宽范围的输入电压变化。
传统的开关电源通常只能适应一定范围内的输入电压，而无法在较大范围内稳定工作。
然而，随着对电力供应要求越来越高以及不同应用场景对电源输入要求的差异，宽电压输入成为了一个重要的特性。
2.2 开关电源基本原理解析：开关电源是通过将交流输入转换为直流输出的一种设备。
其基本原理是使用半导体器件（如晶体管和二极管）以高频率切断和恢复直流汇流器上的电路，以实现将交流信号转换为脉冲状直流信号，并通过滤波器使其转换为平滑的直流输出。
变频器3844开关电源
开关电源简化电路图变频器的开关电源电路完全可以简化为上图电路模型，电路中的关键要素都包含在内了。
而任何复杂的开关电源，剔除枝蔓后，也会剩下上图这样的主干。
其实在检修中，要具备对复杂电路的“化简”的能力，要在看似杂乱无章的电路伸展中，拈出这几条主要的脉络。
要向解牛的庖丁学习，训练自己的眼前不存在什么整体的开关电源电路，只有各部分脉络和脉络的走向——振荡回路、稳压回路、保护回路和负载回路等。
看一下电路中有几路脉络。
1、振荡回路：开关变压器的主绕组N1、Q1的漏--源极、R4为电源工作电流的通路；R1提供了启动电流；自供电绕组N2、D1、C1形成振荡芯片的供电电压。
这三个环节的正常运行，是电源能够振荡起来的先决条件。
当然，PC1的4脚外接定时元件R2、C2和PC1芯片本身，也构成了振荡回路的一部分。
2、稳压回路：N3、D3、C4等的+5V电源，R7—R10、PC3、R5、R6等元件构成了稳压控制回路。
当然，PC1芯片和1、2脚外围元件R3、C3，也是稳压回路的一部分。
3、保护回路：PC1芯片本身和3脚外围元件R4构成过流保护回路；N1绕组上并联的D2、R6、C4元件构成了IGBT的保护电路；实质上稳压回路的电压反馈信号——稳压信号，也可看作是一路电压保护信号。
但保护电路的内容并不仅是局限于保护电路本身，保护电路的起控往往是由于负载电路的异常所引起。
4、负载回路：N3、N4次级绕组及后续电路，均为负载回路。
负载回路的异常，会牵涉到保护回路和稳压回路，使两个回路做出相应的保护和调整动作。
振荡芯片本身参与和构成了前三个回路，芯片损坏，三个回路都会一齐罢工。
对三个或四个回路的检修，是在芯片本身正常的前提下进行的。
另外，要像下象棋一样，用全局观念和系统思路来进行故障判断，透过现象看本质。
如停振故障，也许并非由振荡回路元件损坏所引起，有可能是稳压回路故障或负载回路异常，导致了芯片内部保护电路起控，而停止了PWM脉冲的输出。
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常见的电源设计，适用于多种应用场景。
本文将介绍多路输出开关电源的设计原则和应用原则。
设计原则：1. 输入电压范围：多路输出开关电源应具有较宽的输入电压范围，以适应不同输入电源的变化。
常见的输入电压范围为100-240VAC或直流电压范围为12-48VDC。
2. 输出电压和电流：多路输出开关电源应提供多个可调节的输出电压和电流通道，以满足不同设备的需求。
每个输出通道应具有稳定且可靠的电压和电流输出。
3. 选用高效率元件：在设计多路输出开关电源时，应选用高效率的元件，如高效率开关模式电源芯片、高频开关管和高效率变压器等，以降低能量损耗并提高电源的效能。
4. 保护功能：多路输出开关电源应具有完善的保护功能，如过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等，以保护电源和被供电设备的安全性。
5. 电磁干扰抑制：多路输出开关电源应采取一系列措施，以减少电磁辐射和抑制电磁干扰，以确保电源和被供电设备的正常工作。
应用原则：1. 通信设备：多路输出开关电源适用于通信设备，如路由器、交换机和无线设备等，以为这些设备提供稳定和可靠的电源。
2. 工业自动化设备：多路输出开关电源可用于工业自动化设备，如PLC系统、工业控制器和变频器等，以为这些设备提供稳定的供电。
3. 医疗设备：多路输出开关电源也常用于医疗设备，如医疗仪器、手术器械和检测设备等，以确保这些设备的安全性和稳定性。
4. LED照明：多路输出开关电源常用于LED照明系统，如LED灯带、LED灯具和LED显示屏等，以为这些照明设备提供高效和稳定的电源。
总之，多路输出开关电源是一种常用的电源设计，广泛应用于通信、工业、医疗和照明等领域。
在设计和应用过程中，需要遵循设计原则，并根据不同的应用需求进行选择和配置。
在设计多路输出开关电源时，还需要考虑以下几点：6. 冷却系统设计：多路输出开关电源在工作时会产生一定的热量，因此应设计合适的冷却系统，以确保电源能够在稳定的温度范围内工作。
变频器的开关电源
一、变频器开关电源电路变频器开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
我们公司产品开关电源电路如下图，是由UC3844组成的开关电路：开关电源主要有以下特点:1,体积小,重量轻:由于没有工频变频器，所以体积和重量吸有线性电源的20~30% 2，功耗小，效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管的上功耗小，转化效率高，一般为60~70%，而线性电源只有30~40%二、二极管限幅电路限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。
其特点是：当输入信号电压在某一范围时，电路处于线性放大状态，具有恒定的放大倍数，而超出此范围，进入非线性区，放大倍数接近于零或很低。
在变频器电路设计中要求也是很高的，要做一个好的变频器维修技术员，了解它也相当重要。
1、二极管并联限幅器电路图如下所示：2、二极管串联限幅电路如下图所示：三、变频器控制电路组成如图1所示，控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。
在图1点划线内，无速度检测电路为开环控制。
在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
2)电压、电流检测电路与主回路电位隔离检测电压、电流等。
3)驱动电路为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
4)I/0输入输出电路为了变频器更好人机交互，变频器具有多种输入信号的输入(比如运行、多段速度运行等)信号，还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。
5)速度检测电路以装在异步电动轴机上的速度检测器(TG、PLG等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
UC3846脉宽调制高频开关稳压
课程设计说明书题目 UC3846脉宽调制高频开关稳压（院）系电气与信息工程系专业自动化班级学号学生姓名指导老师姓名完成日期 2008 年 6 月 10 日至2008 年 6 月 20 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：UC3846脉宽调制高频开关稳压电源设计专业班级：学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期2008 年6 月10 日设计完成日期2008 年6 月20 日目录第1章概述第2章系统总体方案确定2.1 电路的工作原理2.2 电路的组成第3章主电路设计与分析3.1 主电路的设计3.2 主电路元器件的计算及选型3.3 主电路保护环节的设计第4章控制电路设计与分析4.1 芯片详情4.2功能单元电路的设计4.3控制电路参数确定第5章总结与体会第6章附录总电路图参考文献课程设计评分表第1章概述在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。
对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。
在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。
高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
开关稳压电源(以下简称开关电源)问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。
早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。
随着脉宽调制(PWM)技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20kHz的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达65%~70%，而线性电源的效率只有30％~40％。
因此，用工作频率为20 kHz的PWM开关电源替代线性电源，可大幅度节约能源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史上被誉为20kHz革命。
基于UC3524的开关电源设计
洛阳理工学院毕业设计（论文）题目：基于UC3524的开关电源设计2013年5月16日基于UC3524的开关电源设计摘要随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。
电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性。
开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。
信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。
开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
本论文是基于芯片UC3524的开关电源系统设计。
关键词：开关电源，半桥，全桥，推挽,UC3524Switching Power Based on UC3524 ChipABSTRACTWith the switch power source extensive use in the field of computer, communicate by letter, aeronautics and astronautics, instrument appearance and domestic appliances etc., people increases by gradually to whose need amounts, have brought forward higher request to aspect such as power source efficiency, bulk factor and reliability.The electric power electronic technology development, specially high efficiency component IGBT and the MOSFET rapid development, enhances the switching power supply operating frequency to the quite high level, enable it to have the high stability and high performance-price ratio and so on the characteristic. One of switching power supply technology main uses is serves for the information industries. The information technology development also set a higher request to the power source technology, thus promoted the switching power supply technology development.Switching power supply in the power adjustment control work in the off state, with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, low temperature rise, and other outstanding advantages of small size, the communication equipment, CNC equipment, Instrumentation, video audio, home appliances so widely used in electronic circuits. High frequency converter switching power supply so many forms of commonly used with push-pull converter, full bridge, half bridge, single-ended forward and the form of single-ended flyback.This paper is based on UC3524 chip switching power supply system design.KEY WORDS: Switching power supply，Half bridg e，The bridge，The push-pull，UC3524目录前言 (1)第1章开关电源的基础知识 (2)1.1 开关电源的概述 (2)1.1.1 开关电源的组成 (2)1.1.2 开关电源的工作原理 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关电源主要结构 (4)1.2.1 串联式结构 (4)1.2.2 并联式结构 (5)1.3开关电源的电路 (6)1.3.1开关电源电路 (6)1.3.2 多电源电路的特点 (7)1.4开关器件的选择与驱动 (7)1.4.1电力二极管 (7)1.4.2 电力场效应管 (9)1.4.3绝缘栅双极晶体管 (10)1.4.4 缓冲电路 (11)第2章开关电源的变换电路 (13)2.1 基本变换电路 (13)2.1.1 自激型推挽电路 (13)2.1.2 桥式变换电路 (17)2.1.3 半桥变换电路 (18)2.1.4 正激变换电路 (19)2.1.5 反激变换电路 (20)2.2 不同电路的特点 (21)第3章双端输出驱动器UC3524 (23)3.1 UC3524的简介 (23)3.1.1 UC3524的概述 (23)3.1.2 UC3524结构介绍 (23)3.2 UC3524的工作原理 (26)第4章基于UC3524的电源设计 (28)4.1 基于UC3524的高压电源结构 (28)4.2 各电源结构的分析 (29)第5章开关电源技术的发展 (34)5.1直流稳压电源市场概况 (34)5.2开关电源的应用前景 (35)5.2.1开关电源的发展动向 (35)5.2.2 我国的开关电源市场 (36)结论 (38)谢辞 (39)参考文献 (40)附录 (41)外文资料翻译 ...................................................... 错误!未定义书签。
UC3844组成的变频器维修技术之开关电源电路图和维修技巧
]UC3844组成的变频器维修技术之开关电源电路图及维修技巧2011-03-19 11:37转载自分享最终编辑欧陆变频器020-3720^116R1I one i com cnUC33+U变频IS开关电翠坏.肖黃修复，单价100 800元± EnePC617广东容济机电科技J5限公司开关电源简化电路图变频器的开关电源电路完全可以简化为上图电路模型，电路中的关键要素都包含在内了。
而任何复杂的开关电源，剔除枝蔓后，也会剩下上图这样的主干。
其实在检修中，要具备对复杂电路的“化简”的能力，要在看似杂乱无章的电路伸展中，拈出这几条主要的脉络。
要向解牛的庖丁学习，训练自己的眼前不存在什么整体的开关电源电路，只有各部分脉络和脉络的走向一一振荡回路、稳压回路、保护回路和负载回路等。
看一下电路中有几路脉络。
1、振荡回路：开关变压器的主绕组N1、Q1的漏--源极、R4为电源工作电流的通路；R1提供了启动电流；自供电绕组N2、D1、C1形成振荡芯片的供电电压。
这三个环节的正常运行，是电源能够振荡起来的先决条件。
当然，PC1的4脚外接定时元件R2、C2和PC1芯片本身，也构成了振荡回路的一部分。
2、稳压回路：N3、D3、C4等的+5V电源，R7—R10、PC3、R5、R6等元件构成了稳压控制回路。
当然，PC1芯片和1、2脚外围元件R3、C3,也是稳压回路的一部分。
3、保护回路：PC1芯片本身和3脚外围元件R4构成过流保护回路；N1绕组上并联的D2、R6、C4元件构成了IGBT的保护电路；实质上稳压回路的电压反馈信号一一稳压信号，也可看作是一路电压保护信号。
但保护电路的内容并不仅是局限于保护电路本身，保护电路的起控往往是由于负载电路的异常所引起。
4、负载回路：N3、N4次级绕组及后续电路，均为负载回路。
负载回路的异常，会牵涉到保护回路和稳压回路，使两个回路做出相应的保护和调整动作。
振荡芯片本身参与和构成了前三个回路，芯片损坏，三个回路都会一齐罢工。
一种基于TL2844B的变频器用反激式开关电源设计
• 176•一种基于TL2844B的变频器用反激式开关电源设计天地（常州）自动化股份有限公司 蒋德智本文设计了一种基于德州仪器公司电流模式控制器TL2844B 的多路输出单端反激式开关电源。
该电源用于660V160kW 矿用变频器，采用DC-DC 变换方式，具有5路输出，通过稳定性良好的双环路反馈控制初级回路震荡脉冲占空比，以适应直流输入电压在较大范围内变化。
介绍了TL2844的工作原理及外围电路、电压反馈和电流反馈及保护电路、高频变压器设计、初级回路MOSFET 选型、输入输出滤波电路，旨在改善输出直流电源电能质量。
样板实验表明，该电源输出电压纹波在可以接受范围内，能够适应直流输入电压的大范围波动，为变频器持续运行稳定供电。
引言：矿用变频器产品是比较复杂的电力电子变流产品，其内部电路复杂、存在强弱电结合点，以及要考虑整机的散热问题，因此对为其控制回路供电的电源效率、输出纹波特性、输入电压范围适应能力要求较高。
因为开关电源相对于线性稳压电源效率大大提高，在开关器件合理选型的基础上，其电压输入范围也比线性电源更宽，因此在解决好滤波问题的前提下，相比于线性电源，开关电源具有很大的优越性。
随着电源技术的不断进步，开关电源朝着控制集成化、整体小型化发展，这得益于PWM 芯片的功能集成化，例如本文设计所提到的TL2844B 。
该控制器为离线或DC-DC 固定频率电流控制方案提供了必要的功能，并以数量最少的外围器件实现控制方案。
而且该器件成本较低，使用方便，可直接驱动晶体管和MOSFET ，其结构上的电压电流双环反馈调节系统可有效提高开关电源的电压调整率、负载调整率、系统稳定性和瞬态响应特性。
1 电源输入和输出要求为了满足变频器对电机的可靠控制，在电压电流采样电路稳定工作的前提下，实现转矩控制算法的运行，为电动机提供持续高质量的电能，需要开关电源为主控板、电压电流采样模拟电路及IGBT 驱动电路板提供稳定洁净的电源。
风电变频器开关电源设计
风电变频器开关电源设计方院生;吕跃刚;王琦【摘要】在已有开关电源技术的基础上,结合变频器的特点,研究变频器开关电源相关器件的选取,并采用基于UC3844的反激式方法实现变换器开关电源的设计.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P40-43)【关键词】变频器;开关电源;脉宽调制;硬件设计;节能【作者】方院生;吕跃刚;王琦【作者单位】广东电网公司电力科学研究院;华北电力大学;华北电力大学;广东电网公司电力科学研究院【正文语种】中文一引言随着双馈式风机和永磁直驱式风力发电机的应用越来越广泛，作为其中核心部件的大功率变频器越来越受到重视。
因此，变频器对其低压电源的设计性能要求亦越来越高。
与线性稳压变压器电源相比，开关电源具有以下优点：(1) 节能环保。
绿色开关电源的效率一般可达85%，质量好的可达到95%，而铁芯变压器的效率只有40%～50%。
(2) 体积小，重量轻。
(3) 开关电源具有各种保护功能，不易损坏。
铁芯式线性变压器由于本身原因或使用不当，发生短路或断路的事故较多。
(4) 改变输出电压、电流较容易，且稳定、可靠。
风力发电变流器对低压电源的要求较高，如自身功耗小、输出功率大，体积小、质量轻，且须有我自保护功能；同时，风力发电变频器还要有相互隔离的多通道电源。
这些是铁芯式变压器所不能满足的，却是开关电源更适合变频器电源的原因所在。
二变频器开关电源的原理1开关电源的基本原理开关电源(Switching Power Supply)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源的工作过程主要是让功率晶体管工作在导通和关断状态。
在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏安乘积总是很小(导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小)。
功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件所产生的损耗，故能在低损耗下实现多直流电源供给。
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宽输入变频开关电源设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：科信学院课程设计说明书（2017/2018学年第一学期）课程名称：《电力电子技术应用设计》课程设计题目：宽电压输入变频开关电源的设计专业班级：电气工程及其自动化1425学生姓名：学号：指导教师：刘增环、杜永、路巍等设计周数：两周设计成绩：2018年1月5日引言开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。
开关电源具有以下特征：①电源电压和负载在规定的范围内变化时，输出电压应保持在允许的范围内或按要求变化；②输出与输入之间有良好的电气隔离；③可以输出单路或多路电压，各路之间有电气隔离。
常用的开关电源多采用固定开关频率，当输入电压过高时，占空比过小,开通时间太短,可能引起开通脉冲丢失，造成电源工作不稳定。
常用的开关电源输入是市电经整流后的稳定电压，但一些供电不稳定的场合或因某些设备导致市电局部不稳定，输入电压会存在大范围的波动, 为了适应这种情况,本课程设计了一款50v-260v的交流输入,多路输出的具有自主改变开关频率的辅助电源。
根据输入电压大小改变开关频率,保证电源在宽输入电压范围内,可靠的为系统供电。
在本课题设计开发过程中,我们使用Matlab数学仿真及Altium Designer软件,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。
关键字;宽输入变频开关电源目录一、开关电源现状和发展 (4)1.1 开关电源现状 (4)1.2 开关电源类型 (4)二、设计方案 (4)2.1 设计要求 (4)2.2 设计思路 (5)三、方案设计 (5)3.1 控制电路设计 (5)3.2 误差放大器设计 (9)3.3 过/欠电压保护 (9)3.4 过流/过载保护 (9)3.5反激变压器设计 (10)3.6反馈回路设计 (10)3.7 设计小结 (11)四课程设计总结 (12)参考文献 (13)一、开关电源现状和发展1.1 开关电源现状目前，开关电源正在向“四化”的方向发展：应用技术的高频化、硬件结构的模块化、软件控制的数字化和产品性能的绿色化。
开关电源最突出的优点是体积小，重量轻。
这一优点是和系统的高频工作状态相关的。
进一步提高工作频率，电源的体积和重量将更加小，从而实现更高的功率密度。
使开关电源进入更广泛的领域。
开关电源的控制已经由模拟控制，模数混合控制，进入到全数字控制阶段。
全数字控制作为开关电源的发展趋势，已经在许多功率变换设备中得到应用。
近两年来，高性能全数字控制芯片相继开发，费用也降到比较合理的水平，欧美已有很多公司开发并且制造出开关变换器的数字控制芯片及软件。
1.2 开关电源类型开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。
前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。
另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。
同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作方式多用于开关稳压电源。
根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。
其中，变压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种；根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种；如果从用途上来分，还可以分成更多种类。
二、设计方案2.1 设计要求设计一个宽电压输入变频开关电源（1）认真查阅选用器件的技术资料，参考教材中相关内容，选择合适的构成方案，绘制总体结构框图。
（2）设计并绘制完整的电路原理图（3）按照计算电路参数和仿真波形的需要绘制仿真电路图或建立仿真模型并进行电路的计算机仿真（4）通过计算和仿真，选择电路图中所有元件，列出器件清单，包括器件名称，型号和规格，封装形式，数量等；对变压器要说明原副边绕组的构成以及每个绕组的电压和电流。
（5）在选择电路参数下通过仿真获取至少9个主要点的波形，建议如下：核心控制芯片振荡器的波形和控制输出的波形，主开关管承受电压和流过电流的波形，变压器原边绕组电压和电流的波形，变压器各副边绕组中电流的波形。
（6）通过仿真验证控制电路器件参数的合理性，说明在选定的参数下输入电压低至多少时电源仍能正常工作。
（7）总结设计工作，撰写设计说明书。
2.2 设计思路开关电源大致由主电路操控电路、检测电路、辅助电源四大部份组成1.主电路冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。
传出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2.控制电路一方面从传出端取样，与设定值进行比较，然后去操控逆变器，改变其脉宽或脉频，使传出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供操控电路对电源进行各种保护措施。
3.检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
4.辅助电源实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和操控电路（PWM等芯片）工作供电。
三、方案设计3.1 控制电路设计UC3845是高性能固定频率电流模式控制器，为离线和直流至直流变换器应用而设计，为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。
该集成电路的特点是：具有振荡器、温度补偿的参考、高增益误差放大器，电流取样比较器和大电流图腾柱输出，是驱动功率MOSFET 的理想器件。
其它的保护特性包括带滞后的输入和带滞后的参考欠压锁定逐周电流限制单个脉冲测量锁存，以及每隔一个振荡周期将输出消隐的触发器。
允许将输出静区定为50%至70%。
这些器件可提供8 管脚双列直插塑料封装和14管脚塑料表面贴装SO-14封装SO-14 封装的图腾柱式输出级有分离的电源和接地管脚。
UC3845是电流控制集成芯片,其工作原理见图1，是在电压控制型电路的基础上增加了一个电流反馈环节,当采样电压Vs与Ve相同时,PWM比较器的状态翻转,锁存器置零,VT截止。
因而误差信号Ve实际上控制的是电感峰值电流。
其它的保护特性包括输入和参考欠压锁定，各有滞后、逐周电流限制、可编程输出静区时间和单个脉冲测量锁存。
这些器件可提供8脚双列直插塑料封装和14脚塑料表面贴装封装（SO-14）。
SO-14封装的图腾柱式输出级有单独的电源和接地管脚。
图1 电流控制型电路原理图电流控制型特点：电流控制型较之电压控制型的优点主要有如下几点:1)对输入电压的响应快。
当输入电压发生变化时,控制电路无需经过误差放大器即能进行调节,因而电路线性调节好。
误差放大器即能进行调节,因而电路线性调节好。
误差放大器被设计成专用来进行负载变化的调节2)对负载变化响应快,回路稳定性好。
变换器中电感电流是连续的,控制峰值电流就相当于控制平均电流。
在电流控制型电路中,可把电感器当作一个误差电压控制的电流源,误差放大器构成的闭环控制的响应频带比电压控制型3)电流控制型电路中由误差放大器构成的调节器可以简化。
图4(a)为电压控制型电路的调节器,由于电感电路滞后因素,电感电流已达预定值,而Ci在调节过程中充的电压却要过一段时间才能放完;(b)为电流控制型电路的调节器。
因电流控制型电路本身具有一个电流反馈,调节器就无需RiCi,电路得以简化。
4)限流电路简单。
只要限制误差放大器的输出电压即可达到限制峰值电流。
电压控制型电路常会因输入电压的浪涌而产生很大的尖峰电流损坏晶体管。
电流控制型电路则可避免这类故障的发生5)对模块结构并联工作系统具有自动电流分配和均流功能。
图2 UC3845内部电路框图及引脚图带滞后的输入欠压锁定。
封装引脚图：其特点为(1)电流模式工作，输出开关频率为500 kHz。
(2)输出占空比可从50％～70％调节。
(3)自动前馈补偿。
(4)逐个周期的限流保护，锁定式脉冲宽度调制(PWM)。
(5)有欠压锁定的内部调整参考源。
(6)高电流图腾柱式输出。
3.2 误差放大器设计这种拓扑结构不仅外接元器件较少，而且在电压采样电路中采用了三端可调稳压管，使得输出电压在负载发生较大的变化时，输出电压基本上没有变化。
实验证明与上述三种反馈电路相比，该电路具有很好的稳压效果图3误差放大器构成的调节回路3.3 过/欠电压保护当系统输入电压过压或者欠压时（过/欠压判断电路略），可使图5中的过/欠压输入端为低电平，光耦OP1输出高电平，因此，就会通过加速电容C6和二极管D6对UC3845的脚16施加正脉冲，从而使图3所示的UC3845芯片内部晶闸管导通，通过内部电路使脚1电平被拉至接近地电平，电路进入保护状态，UC3845芯片输出脉冲封锁。
另外，光耦OP1输出的高电平使三极管Q407饱和导通接地。
由于电容C6的加速作用，三极管Q407比前述晶闸管导通稍微迟后。
由于三极管的导通压降小于晶闸管的导通压降，晶闸管不能维持导通即晶闸管恢复关断。
当过/欠压故障消除后，三极管Q407截止，系统重新输出脉冲。
图4 过/欠电压保护电路3.4 过流/过载保护当过流或者过载时，比较器LM393输出7加在脚16，同样会封锁脉冲输出。
由于晶闸管维持导通，所以系统当不过流不过载时，必须重新启动才能有脉冲输图5 过流/过载保护电路3.5反激变压器设计变压器技术规格：1 开关频率180kHZ,最大占空比50%2 N2功率：15V，3A3 N3功率，-15V, 1A变压器参数的设计对电源装置的性能有至关重要的影响，变压器设计得当，电路才能够稳定运行。
其设计要求有：①一、二次绕组电压的变比应满足要求值。
当输入电压降至规范允许的最低电压时，输出电压仍能满足规定的额定值。
②当输入电压及占空比最大时，变压器磁芯不允许出现饱和。
③当输出功率最大时，变压器温升应在规范要求之内。
④应满足一、二次侧铜耗相等、铜损耗与铁损耗相等的原则，以使总损耗最低，获得较高效率。
⑤一、二次侧漏感、分布电容应限制在最小值。
3.6反馈回路设计图3.5 电路原理图3.7 设计小结可以根据具体要求选取不同的反馈方式。
但对于多路输出的反馈电路，由于对于每个输出应用场合的不同，要求输出精度不同，所以在反馈中各个正极性输出端占反馈量的比例也不同。
要根据具体要求具体设计以满足应用要求。
四课程设计总结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。