200kV高压开关电源研制
大功率开关电源的研制
大功率开关电源的研制摘要：文中针对大功率开关电源在设计和批产生产过程中出现的技术难题和组装工艺进行阐述，并进一步论证电源在调试和组装过程中出现的问题和解决方案。
关键词：大功率开关电源；同步整流电路；1概述该电源模块参考VICOR四分之一砖结构电源自主开发研制的新品，该产品采用有源钳位技术，通过对28V电压隔离转换为输出+5V/20A，起到为系统中相关部位隔离供电的作用，满足市场需求。
产品的主要技术参数如下：1.输入电压： 18V～36V；2.输出电压：+5V±0.1V；3.输出电流：20A；4.输出功率：100W；5.电压调整度、电流调整度：≤50mV；6.效率：≥89％；7.温度系数：-0.02%/℃～0.02%/℃；8.短路功耗：≤50W；9.待机功耗：≤4.8W；2设计原理本产品要求在仅有54.9mm×25mm×10mm的有效空间内进行研发，输出功率达到100W，功率密度高达60W/in3，要保证产品的可靠性和满足各种动态指标参数为设计条件下，产品的设计思路遵循可靠、实用的原则，在满足性能指标的前提下，集中保证军用产品的高可靠本质，故设计思路采用有源钳位PWM技术实现了开关零电压开通与关断，减少了开关损耗；引入同步整流技术，用MOSFET取代整流二极管，大大减少了其导通损耗，是低压大电流不二选择。
要以设计线路简洁，在元器件选用方面，对于特别重要的关键元件，在慎重考虑其失效模式的前提下，增强元器件性能的冗余设计，并立足国内采用国产器件。
该电路采用PCB板结合铝质基板进行设计组装，将产品的输入、输出功率回路以及发热元器件等设计在铝基板上，利用铝基板进行散热，为了将产品的热量及时散发出去，采用灌封工艺。
该电源模块是将输入电压18～36V的直流电压，转化为具有稳定的5V/20A 直流输出能力，产品具有输入欠压、过压、输出过流、短路保护功能，且故障排除后，可自动恢复。
该产品采用有源钳位同步整流正激式DC/DC的拓扑结构，由输入滤波电路、倍压整流电路、功率变换电路、同步整流滤波电路、PWM控制电路、取样和反馈稳压电路、辅助电源供电电路和保护电路组成。
一个新的200kHz200W环保型开关电源
一个新的200kHz-200W环保型开关电源一个新的200kHz/200W环保型开关电源1引言当今，对额定功率200W以上的高频实用型开关电源在进行环保性能评估方面都或多或少地存在一些麻烦。
它们要么EMI噪声较大，要么输入电流谐波超标或者在一定的功率封装密度下温度特性不好，可靠性差等等。
要解决这些问题，一个途径是找寻新的性能更先进的变换器拓扑，另一途径就是选择新工艺，新器件以尽可能满足环保性能评估的要求。
近年来国外某些知名半导体公司花了不少力气进行器件技术的改造并研发出一系列有针对性的性能优越的新器件。
例如前身为Siemens的Infineon公司近年陆续地推出专用于解决高频开关电源上述问题的一揽子器件。
它们包括耐高压600V，低导通电阻（Rdson）的CoolMOS管（高频运用时温升极低，适用作Boost开关），大电流低耐压且小Rdson 的OptiMOS管（特适用于Buck变换器），PFC PWM双合一ICTDA16888（可节省空间和元件），耐高压（600V）SiC肖特基二极管（特适用于作Boost二极管）等等。
这些器件都有专门特性，如果在开关电源设计中使用得当，就会事半功倍地解决问题，而且成本也得到控制。
作为范例，本文拟向读者介绍利用上述器件综合制成的一个工作频率为200kHz，功率为200W的符合环保要求的实用型开关电源。
它采用第二代的CoolMOSC2作为PFC和PWM的功率开关，采用SiC肖特基二极管作为PFC二极管，OptiMOS作为同步整流开关，PFC和PWM的控制由同一块ICTDA16888实现。
该电源具有宽的输入电压范围(90V～275V)，80％以上的AC/DC变换效率。
输出电压有两组:＋5V/20A和＋12V/8.3A，带有输出过载保护和输出短路保护。
所有功率器件均无须加散热片，也不要求接最小的输出负载。
2电路方块图图1示出整体电源的工作框图。
它是由PFC和PWM两部分组成。
200kV透射电子显微镜高稳定度高压电源研制最新进展
高压电源研制
创新点
场发射枪电源功耗比普通W或LaB6电子枪电源消耗功率 大几倍，因此必须研制出能够为场发射枪电源提供大功 率供电的电源（简称“场枪供电电源” ）。 通过大量的实验和反复地研究，采用创新性思维的 全新设计，突破了技术难点，大幅度地提高了“场枪供 电电源”输出功率，大大提高了功率传输效率。研制成 功的“场枪供电电源”完全能够满足200kV场发射电子枪 电源对 高功率供电的需求。
高压电源研制
关键技术
高压电源的关键技术是升压、整流电路。该电路是高压 电源的核心电路。因此，升压、整流电路的设计、研制水平 直接影响到高压电源的稳定度等性能指标，同时也影响到场 发射透射电子显微镜的性能指标。 因此，升压、整流电路是“场发射透射电子显微镜研制” 课题的关键技术的关键。 以考克洛夫—瓦尔特（CW）的倍压、整流电路原理为基 础，采用平衡式倍压、整流电路，其特点是通过测试、调整 交流端的部分电路找到最佳谐振频率，能有效地抑制噪声、 消除杂波、提高振荡波形的质量，辅以倍压、整流各级电路 的电场分布均匀、电位平衡、稳定，反馈回路中各个装置的 电路噪声低、工作稳定、反馈深度适当、调整有效，使得倍 压、整流电路升压平稳、高压端输出电压平衡、稳定。要达 到上述这些目的需克服诸多困难、做大量的实验研究工作。
在5.6.项任务中采用了光电隔离技术成功地实现了对高压的测控和调整 课题执行时间:2006.12-2009.12
高压电源研制
设计思想
跟踪国际上研制场枪透射电镜技术前沿 建立先进的具有自主知识产权的核心技术 研制我们自己的200kV场枪透射电镜的
高稳定度高压电源。
高压电源研制
关键技术 高稳定度的高压电源是透射电子显微 镜获得高分辨率的基础和保证。换句话说， 透射电子显微镜首先要配备有高稳定度的 高压电源才有获得高分辨率的可能。因此， 高压电源是场发射透射电子显微镜的研制 课题的关键技术之一。
高压大功率开关电源的研制
高压大功率开关电源的研制发布时间：2021-05-17T11:12:41.000Z 来源：《科学与技术》2021年4期作者：邢变丽[导读] 文中针对一种厚膜混合集成高压大功率开关电源电路进行了电路原理邢变丽陕西华经微电子股份有限公司，西安 710065）摘要：文中针对一种厚膜混合集成高压大功率开关电源电路进行了电路原理、产品特点理论分析，并进一步论证高压开关电源在调试过程中出现的问题及解决方案，同时也对行业特点及其发展方向进行了相关探讨。
关键词：高压大功率开关电源；厚膜混合集成电路；1 概述随着军事斗争的复杂化，军用电子工业核心关键元器件供给形式日益严重。
尤其是军工领域实现关键元器件 “自主可控，国产替代”，已经上升到国家战略层面。
在国产化替代的大背景下，厚膜混合集成电路DC/DC变换器，是我公司研制的国产化设计的电源新品，该电源的主要功能是将输入电压16～40V转化成稳定输出电压28V，输出电流4.5A的电源，同时具有欠压、过压、过流、短路等功能，为整机系统提供稳定的电源。
2设计原理该产品采用有源钳位正激式DC/DC的拓扑结构，由输入滤波电路、功率变换电路、整流滤波电路、PWM控制电路、取样和反馈稳压电路、辅助电源供电电路和保护电路。
其电路原理图如图1所示：图1 电路原理图该产品由有源钳位控制芯片U1产生PWM脉冲波形，初级开关管、钳位管实现零电压开通与关断（ZVS）降低开关损耗；次级采用肖特基二极管整流技术；选择综合考虑开关损耗和导通损耗兼顾开关管和整流管。
通过合理布局减少开关管和整流管开关损耗。
对主电路采取变压器或输出电感反馈供电的方式减少电路自身损耗，提高电源模块整体工作可靠性。
通过变压器输出电感参数设计和电路参数精确设计更好的实现MOSFET的ZVS开关。
过程经过以上几项措施将变换器效率提升到88%左右，以满足效率技术指标。
3热设计和工艺设计该产品的输出功率高达125W，为了使产品的热量及时散发出去和防止产品的在做随机振动的试验过程中，基片出现裂缝等问题，将该产品的基板分为三部分，输入回路，控制电路和输出回路；输入和输出回路采用导热性更好的氧化铍作为基板，开关管、整流管、续流管再流焊在上面，再将基板再流焊到外壳底座上，产品热传导途径为：芯片到基板，基板自身、基板到底座、底座自身，达到快速散热的目的。
新型高压开关电源的研制
第34卷第2期原子能科学技术Vol.34,No.2 2000年3月Atomic Energy Science and Technology Mar.2000新型高压开关电源的研制戴晓明,李振国(中国原子能科学研究院核技术与计算机应用研究所,北京 102413)摘要:介绍为负氢多峰离子源及注入系统而研制的一套新型高压开关电源。
该套电源采用新型脉宽调制技术、先进的准谐振半桥式变换原理,组件式、倍压线路模块化结构,整体性能优良。
关键词:高压电源;PWM2ZVS;组件式;模块化中图分类号:TL50315 文献标识码:A 文章编号:100026931(2000)022*******正在研制的负氢多峰离子源及注入系统需要1套高压电源,它包括1台离子源高压电源(0～-35kV,10mA)、1台静电透镜电源(0～-20kV,2mA)和2台注入偏转板电源(0～±10kV,5mA)。
本工作采用脉宽调制、准谐振半桥变换原理(PWM2ZVS),研制这套高压电源。
1 主要设计指标为掌握此类高压电源技术,研制出性能可靠的高压电源,先以0～-40kV电压连续可调、具有0～10mA范围电流输出限制(可作为稳流源)、011%稳定度为指标来设计可接受计算机等外部远程控制的实验电源,覆盖小于该指标的电源。
而后完成小于该指标的其余高压电源的设计。
2 原理及设计特点电源原理框图示于图1。
AC 220V主板转换组件高压组件HV2OU T驱动组件图1 电源原理框图Fig.1 Function block diagram of the power supply收稿日期:1999208219;修回日期:1999209225作者简介:戴晓明(1964—),男,辽宁兴城人,高级工程师,加速器专业(1)采用脉宽调制、准谐振半桥式变换原理,使得电路结构简单,驱动电路也大为简化。
整个功率变换部分在一块印刷线路板上(为电源的组件之一),磁芯选用软磁铁氧体,工作频率为30kHz左右,功率管选耐压、耐电流冲击、散热好的大功率开关三极管,并加有反向吸收快恢复二极管,保护集电极和发射极。
基于DSP的高压直流开关电源的研制
基于DSP的高压直流开关电源的研制一、本文概述随着现代电力电子技术的飞速发展，高压直流开关电源在电力、能源、通信、工业控制等领域的应用越来越广泛。
其优良的电气性能、高效率、高可靠性以及易于实现智能化控制等特点，使得高压直流开关电源成为现代电源技术的重要发展方向。
本文旨在研究并开发一种基于数字信号处理器（DSP）的高压直流开关电源，以期提高电源系统的整体性能，满足日益增长的电力需求。
本文将首先介绍高压直流开关电源的基本原理和关键技术，包括开关管的控制技术、PWM调制技术、电源效率的提升等。
接着，文章将详细阐述基于DSP的高压直流开关电源的设计思路，包括DSP的选择、电源主电路的设计、控制算法的实现等。
在此基础上，本文将重点探讨如何通过DSP实现电源的高精度控制、快速动态响应以及智能化管理。
文章将给出实际研制的高压直流开关电源的测试结果，并对其性能进行分析和评价。
通过本文的研究，我们期望能够为高压直流开关电源的设计与开发提供新的思路和方法，推动其在各个领域的广泛应用。
也希望本文的研究成果能够对相关领域的科技工作者和研究人员具有一定的参考价值和指导意义。
二、高压直流开关电源理论基础高压直流开关电源（High-Voltage DC Switched-Mode Power Supply，简称HVDC SMPS）是现代电力电子技术的核心组成部分，其理论基础主要涉及到电力电子变换技术、控制理论和电磁兼容等多个领域。
HVDC SMPS的基本工作原理是通过高频开关动作，将输入的交流电或直流电转换为高频交流电，再经过高频变压器升压或降压，最后通过整流滤波电路输出稳定的直流电压。
电力电子变换技术：电力电子变换技术是高压直流开关电源的核心技术，主要包括PWM（脉冲宽度调制）控制、PFM（脉冲频率调制）控制等。
PWM控制技术通过改变开关管的导通时间，实现对输出电压和电流的控制。
PFM控制技术则通过改变开关管的开关频率，实现对输出电压和电流的稳定。
200kV高压开关电源研制
２ ０ｋ 高压 开关 电源 研 制 ０ Ｖ
周长庚 ， 李 彦 ， 娄本超， 伍春雷， 胡永宏
（ 国工 程 物 理 研 究 院 核 物 理 与 化 学 研 究 所 ，四川 绵 阳 ６ １ ０ ） 中 ２ ９ ０
摘 要 ： 采 用 软 开 关 电源 技 术 和叠 层式 倍 压 器 方 法 ， 制 成 一 台 ２ ０ｋ 高 压 发 生 器 ， 绍 了 其 工 作 原 理 研 ０ Ｖ 介
相 控制 ， ｓ 为超前 臂 ，。 ｓ Ｓ ，。 Ｓ ， 为滞后 臂 。借助 开关 管 的输 出电容 Ｃ ～ｃ 充 放 电 ， 输 出电容放 电结 束 （ 在 电压 为 ０Ｖ） 的状 态下 完成 开关 管零 电压 导通 ， 率损 耗最 小 ， 功 这就 是软 开关 过程 。软 开关 过程 使整 个高压 开关 电
压发生 器 ） 。 ， ＿ ］ 采用 中频 逆变 技术 ， １ 具有 体积 小 、 量轻 、 重 稳定 度 高等 特点 。但 目前 国 内许 多科 研单 位研 制生 产
的高压 开关 电源 主要应 用 于 医疗 设 备 、 压 材料 和设 备 的绝 缘 性 能检 测 等 领 域 。 作 连 续 时 间一 般 不 超 过 ｌ 高 工 ｈ 由于工作 频率 只有 ７ｋ 左右 ， ， Ｈｚ 整体 体 积 偏 大 ， 负载 运行 时 噪音 较 大Ｉ ， 满 不适 合 在 专 用 氘 离 子加 速 器 方
面 的 应 用 和 发 展 。 为 此 ， 们 采 用 软 开 关 电 源 技 术 和 叠 层 式 倍 压 器 方 法 ， 制 成 一 台 ２ ０ｋ 高 压 发 生 器 ， 我 研 ０ Ｖ 采
用 空气绝 缘 ， 高 压部分 不必 放置 在绝 缘油 内 ， 修方 便 。 其 维
ｌ 高 压 开 关 电源 的原 理 和 结构
程控200 kV脉冲发生器的研制
程控200 kV脉冲发生器的研制作者：米伦张鹏来源：《现代电子技术》2010年第04期摘要:为满足脉冲功率技术应用研究的需要,研制以Tesla变压器为核心组成的200 kV脉冲发生器,由可调直流高压电源、储能器、高压脉冲变压器、高压开关、控制器、工控机、打印机、存贮示波器、限流电阻箱、极性转换器和高压脉冲分压器等构成。
采用计算机控制技术高压脉冲的产生、输出幅度、“+/-”极性和限流电阻转换进行程序控制,高压脉冲输出幅度和输出频率连续可调,其性能指标满足技术要求,且操作简单、安全、性能稳定可靠。
关键词:高压脉冲发生器;高压脉冲变压器;工控机;自动控制中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)04-201-03Development of 200 kV Pulse Voltage GeneratorMI Lun,ZHANG Peng(Institute of Electronic Engineering,China Academy of EngineeringPhysics,Mianyang,621900,China)Abstract:The 200kV pulse voltage-generator based on Tesla transformer is made for the research on high voltage pulse technology.The program controlled equipment is made up of adjustable high-voltage direct current power,energy store part,high-voltage pulse transformer,high-voltageswitch,controller,industrial computer,printer,oscillograph,current limiting resistor,pulse polarity transfer and high-voltage distribute.Based on program control technology,the high-voltage pulse is generated and computer can switch "+/-" polarities and the current-restricted resistance.The range and frequency of the output pulse can be continuous adjusted.The generator is reliable and easy to operate.Keywords:high-voltage pulse generator;high-voltage pulse transformer;industrycomputer;automatic switch0 引言随着脉冲功率技术的研究与应用工作的深入开展,对高压脉冲发生器的自动化及相关技术提出了更高的要求。
高压开关电源设计
T R1I毪一一口一厂[]、士C=二图1.1整流电路这类整流电路优点是接线简单,缺点是所用设备、组件的电压较高,体积、重量和占地面积大,一般只能作为试验室内使用。
上述高压整流线路所能获得的最
高直流电压,只能是接近变压器输出
7.电压的峰值。对于要获得比峰值更高
的直流电压,而且电流比较小的情况,
就要采用倍压整流电路,如图l_2所
元,只要调整控制单元的设定电压,就可调节直流高压的输出电压。其中整流单元通常采用不可控桥式整流,结合电感和电容加以滤波;逆变单元根据所含开关管数量,可以分为单管、双管(半桥式和推挽式和四管(H桥式,根据开关频率和电流电压参数不同,开关组件多用IGBT和MOSFET;高频变压器最重要的参数是频率,通常频率在几KHz至几十I(Hz之间。
of s“tch power supply technology(SPST, dircct current power supplies in difrerent use are iIldined t0adopt SPST,Switch power Se跏of power supply indus虹y due to its chamctcristics and advantage wim whjch linear power supply cannot be compared.SPS applies in the field of HVDCPS,n makes HVDCPS be small,lig蛾,11i曲e撬ciency and be雠er perfonrmce.
200kV低纹波高稳定度直流高压电源
第28卷第1期 强激光与粒子束V I 28, N o. 1 2016 年1 月H IG H POWER LASER A N D P A R T IC LE BEAMS Jan. , 2016200 k V低纹波高稳定度直流高压电源李亚维，谢敏，蓝欣，刘云涛，马成刚，吴烈(中国工程物理研究院流体物理研究所，脉冲功率科学与技术重点实验室，四川绵阳621900)摘要：直流高压电源在科学实验和工业生产中有着广泛的运用，传统高压直流电源是通过工频变压器 直接升压，再经整流滤波得到所需要的高压，普遍存在精度低、调整复杂、纹波系数大等诸多缺陷。
本系统基于全桥逆变、倍压整流和脉宽控制技术，设计了用于电子束离子阱装置的直流高压电源，采用高频逆变、正负双向倍压整流、电压电流双环控制等方法，实现了直流高压输出。
结果表明，所设计的直流高压电源具有稳定性好、纹波小、可靠性高、系统安全等特点，最终输出的电压在0〜200 k V连续可调，纹波和稳定性都小于0.01%，满足实验需求。
关键词：直流高压电源；双向倍压；低纹波；高稳定度中图分类号：T P2 文献标志码：A doi：10.11884/HPLPB201628.015016高压电源的应用十分广泛，不仅应用于雷达对抗、电磁炸弹、电子回旋加速器，同时还应用于安全检查（机 场、车站、码头和重要公共场所等）医疗检测和工业探测中的x光机[-2]、表面处理中的静电喷涂、环境保护中的静电除尘[34]，也应用于日常生活中的阴极射线管显示器、显像管电视机、电蚊拍、臭氧发生器等领域[56]。
目前，高压大功率电源已普遍应用开关电源技术，但受高频高压变压器分布参数不易控制、大功率半导体开关速度低损耗高、高压硅堆反向恢复时间慢等因素的制约，国内研制的此类电源的开关频率普遍在20 k H z左右，较低的开关频率限制了高压电源及其用户设备的小型化和轻量化工作。
成都理工大学研制了 25k V高精度直流负高压电源。
高压开关电源的设计与研究
计方案。实验结果表 明该 电源结构简单， 率和可靠性高。 效
关键词
中 图 分 类 号 Ｔ ９ Ｍ１
文 献 标 识码
Ａ
高压充 电电源广泛应 用于等离 子体物理 、 高功率
激光 、 大功 率微 波 、 子速 武 器等 等精 密 电子 系统 领 粒
域。要求 电源 系统具 有 重量 轻 、 响应 速度 快 、 定 性 稳
’ ： Ｄ Ｂ ； ｉ ． Ａ 一 三
与 Ｄ ．
图 ２ 电路 拓 扑 结 构 图
Ｄ１
与普通移相全桥 电路相 比， 增加 了一个谐 振 电感 和 ４个二极 管 。变压 器原副 边 电流是 不连续 的， 电 在 流截止期 间 Ｚ Ｓ开通 是通过二 极管 Ｄ 、 ６ Ｄ 、 ８分 Ｖ ５Ｄ 、７ Ｄ
１８ ６
东堪茬 愀
２１年 期 ０ 第３ ２
高 压 开 关 电源 的设 计 与 研 究
赵 延 波
（ 龙矿 集团热 电有限公司， 山东 龙 口 ２ ５ ０ ６ ７０）
摘
要
该文分析 了高压开关电源的特 点和 电路原理 ， 设计了一种新型高压开关 电源 ， 尤其是对 重要的设计要 点进行 了深入描述， 并给 出了设
压， 会导致点晕和飞弧 ， 以在较 高的电压 运用 中通 常 所
不 考 虑输 出 电感 。
电路拓扑结构和主要工作波形如 图 ２ 图 ３ 、 。
（） ２ 变压器副边存在 较大 的分 布 电容 。变 压器 副 边 匝数多 ， 绕组之间存 在较大 的分布 电容 ， 影响开关 电 源 的工作状态 。要 么采用分 布 电容的 电路形式 ， 么 要
如图 １ 所示 。高压 电源 的输 入信 号来 自 ２０ ２ Ｖ的
200W开关电源设计PFC双管正激
学位论文200W开关电源设计——基于双管正激变换器摘要开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流－直流或直流—直流电能变换，通常称其为开关电源。
其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。
开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。
本设计的交流输入电压范围是85V～265V，输出电压24V，输出功率200W。
该设计能够同时实现输入欠压保护、输出过压保护、功率因数校正等功能。
本设计主要采用单片开关电源芯片L6562D，NCP1015和NCP1217，线性光耦合器PC817A及可调式精密并联稳压器TL431等专用芯片以及其它的分立元件相配合，使设计出的开关电源具有稳压输出功能。
主要用到的开关电源电路拓扑有BUCK电路，BOOST电路和正激电路。
关键词：开关电源，功率因数校正，电路拓扑ABSTRACTThe switching power supply is a power conversion device for AC-DC or DC-DC conversion,which is consist of switching circuits controled by duty cycle.Its power varies from a few tenths of watts to tens of kilos watts,and it is widely used in life,production,scientific research, military and other fields.The core of the switching power supply is power electronic circuit.According to the request of steay output voltage or flow characteristics of power from the load,it can use feedback control circuit with duty cycle control method to control the switching circuit. The AC input voltage of this design ranges from 85V to 265V and the output voltage is 24V,the output power 200W.The design can simultaneously realize functions of input under-voltage protection, output overvoltage protection and power factor correction. The design mainly adopts dedicated chips ,such as single switching power supply chip L6562D, the NCP1015 and NCP1217A, a linear optocoupler PC817 and adustable precision shunt regulator control TL431 ,which is matched with other discrete components to make the switching power supply with voltage regulator output function. The main switching power supply circuit topology are Buck Circuit, the Boost Circuit and a Forward Circuit.Key words：the switching power supply,power factor correction,circuit topology目录第1章开关电源简介 (1)1.1 开关电源的发展简史 (1)1.2 开关电源的发展趋势和前景展望 (1)1.3 本文的主要工作 (2)1.3.1 基本要求 (3)1.3.2 发挥部分 (3)第2章开关电源的分类和基本工作原理 (4)2.1 开关电源的分类 (4)2.2 开关电源的基本工作原理 (4)2.3 PFC原理 (5)2.4 双管正激式变换器工作原理 (6)第3章交流输入部分电路的设计与实现 (8)3.1 原理图设计 (8)3.2 元件参数与选择 (8)3.2.1 压敏电阻 (8)3.2.2 安规电容 (8)3.2.3 泄放电路 (9)3.2.4 共模扼流圈 (9)3.2.5 整流桥和滤波电容 (9)第4章基于L6562D的连续型APFC电路设计与实现 (10)4.1 L6562D功能特点及其工作方式 (10)4.2 设计要求 (10)4.3 工作原理 (10)4.3.1 概述 (10)4.3.2 FOT峰值电流模式分析 (11)4.3.3 FOT峰值电流模式的输入电流畸变 (12)4.3.4 输入电流尖峰畸变的补偿电路 (12)4.4 原理图设计 (14)4.5 参数设计 (14)4.5.1 升压电感的设计 (14)4.5.2 确定电流取样电阻 (17)第5章基于NCP1217A双管正激变换器电路的设计与实现 (19)5.1 NCP1217A功能特点 (19)5.2 设计要求 (19)5.3 原理图设计 (19)5.4 参数设计 (21)5.4.1 变压器和输出电感的设计 (21)5.4.2 确定次级侧的整流二极管 (22)5.4.3 确定输出电容器 (23)5.4.4 脉冲驱动电路的设计 (23)5.4.5 稳压反馈电路设计 (24)第6章基于NCP1015的辅助电源设计与实现 (25)6.1 NCP1015功能特点 (25)6.2 设计要求 (25)6.3 原理图设计 (25)6.4 工作原理 (25)第7章测试报告 (26)7.1 概述 (26)7.1.1 输出电压精度 (26)7.1.2 线性调整率 (26)7.1.3 负载调整率 (27)7.1.4 工作效率 (28)7.1.5 PF值 (30)7.1.6 纹波 (31)7.2 毕设完成指数 (33)7.2.1 基本要求 (33)7.2.2 发挥部分 (33)第8章调试总结 (34)8.1.1 基于NCP1654的PFC调试 (34)8.1.2 基于NCP1217A的双管正激调试 (34)8.1.3 基于L6562D的APFC电路的调试 (34)8.1.4 联调 (35)8.1.5 心得体会 (35)参考文献 (37)附录A 原理图 (38)A.1 APFC设计部分 (38)A.2 双管正激部分 (39)A.3 交流输入部分 (40)A.4 NCP1217A设计部分 (40)A.5 辅助电源设计部分 (40)附录B 器件清单 (41)B.1 交流输入部分参数 (41)B.2 辅助电源设计部分参数 (41)B.3 NCP1217A设计部分参数 (41)B.4 APFC设计部分参数 (42)B.5 双管正激设计部分参数 (42)附录C APFC电路PCB (44)附录D 双管正激电路PCB (45)第1章开关电源简介1.1 开关电源的发展简史开关电源是相对线性电源说的。
大功率开关电源设计
2016届毕业设计方案课题名称：《大功率开关电源的设计》所在学院牵引与动力学院班级动车134班姓名李升学号 ************指导老师2016届毕业设计任务书一、课题名称：多路输出单端反激式开关电源设计二、指导老师：邓小木三、设计内容与要求：1、课题概述:开关电源是通过控制开关晶体管开通和关断时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达80%一90%，比普通线性稳压电源效率提高近一倍。
本课题是设计多路输出单端反激式开关稳压电源。
主电路采用多路输出单端反激变换器结构，采用控制芯片UC3844实现电压电流双闭环控制，系统工作频率在50kHZ，输出+/-5V/0.5A（共4路），+/-12V/1A,，24V/1A 共7路隔离的电压。
2、设计内容与要求：1. 设计任务1）多路输出高频开关变压器设计；2）UC3844外围电路设计；3）开关电源保护电路设计；4）用PROTEL DXP绘制电路原理图，并制作PCB；5）开关电源焊接、调试；2．技术指标1）开关电源的输入电压：AC 185~250V2）开关电源输出电压及电流：+/-5V/0.5A（共4路），+/-12V/1A,，24V/1.5A3）开关电源的开关频率：50kHZ4）开关电源的效率：≥80%四、设计参考书1）张占松，蔡宣三．开关电源的原理与设计[M]，北京：电子工业出版社，2004．2）周志敏，周纪海，纪爱华．开关电源实用电路[M]，北京：中国电力出版社，2006． 3）黄继昌．电源专用集成电路及其应用[M]，北京：人民邮电出版社，2006．4）王增福，李昶，魏永明．新编常用稳压电源电路[M]，北京：电子工业出版社，2006． 5）黄俊，王兆安．电力电子变流技术[M]，北京：机械工业出版社，2006．五、设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要(200-400字左右，中英文)4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
200kV高压开关电源研制_周长庚
第23卷第3期强激光与粒子束Vol.23,No.3 2011年3月H IGH POWE R LASE R AND PARTICLE BEAMS M ar.,2011 文章编号: 1001-4322(2011)03-0761-04200kV高压开关电源研制＊周长庚, 李 彦, 娄本超, 伍春雷, 胡永宏(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900) 摘 要: 采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法,研制成一台200kV高压发生器,介绍了其工作原理和结构。
高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。
其主要技术指标为:高压200kV,输出电流10mA,工作频率20kH z,电压稳定度1%,纹波系数2%,连续工作时间为8h。
测试结果表明,该高压开关电源的性能指标达了设计要求。
关键词: 功率变换; 倍压; 高压; 中频; 连续工作时间 中图分类号: T L503.5 文献标志码: A doi:10.3788/HP LP B20112303.0761 200kV以上的高压电源是氘离子加速器的关键设备之一。
与线形高压电源相比,高压开关电源(也称高压发生器)[1-3],采用中频逆变技术,具有体积小、重量轻、稳定度高等特点。
但目前国内许多科研单位研制生产的高压开关电源主要应用于医疗设备、高压材料和设备的绝缘性能检测等领域,工作连续时间一般不超过1 h,由于工作频率只有7kH z左右,整体体积偏大,满负载运行时噪音较大[4-6],不适合在专用氘离子加速器方面的应用和发展。
为此,我们采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法,研制成一台200kV高压发生器,采用空气绝缘,其高压部分不必放置在绝缘油内,维修方便。
1 高压开关电源的原理和结构 如图1所示,高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。
高压开关电源工作过程为:AC/DC电路把交流220V电压转换成直流电压,功率变换器中的桥式开关电路将直流电压变换成幅值约为220V的中频脉冲电压信号,中频变压器把脉冲电压转换成正弦波,并将正弦波峰值升至9kV,经过中频高压整流、中频滤波和12级倍压,形成大于200kV直流高压,当加满负载时,保证输出电压为200kV。
2001 200kV高压直流开关电源
2001 年 8 月 高 压 电 器 第 37 卷 第 4 期 ·27 ·
IGBT 的前级控制电路采用了 TL494 专用开关
控制器 ,它含有的震荡器的震荡频率为
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1 CT
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RT、CT 均为外接电阻和电容 。电源的多次研究实
高频高压脉冲变压器的这种设计成功地隔离了 高电压 ,并且增加了变压器原付边高频信号的耦合 , 降低了高频信号在传输过程中的损耗 ,从而提高了 高频脉冲信号的传输效率 。
5 调试和运行结果
200 kV 高压直流开关电源调试时曾进行了模拟 负载试验 ,模拟负载采用了大功率的线绕电阻 ,总阻 值为 2. 091 MΩ。由于受到模拟负载功率的限制 ,实 验电压加到 150 kV ,电流加到 75 mA 时 ,电源的前级 直流输出电压为 240 V ,电流为 58 A ,因此直流高压 变换器的效率为 81 %。
当 200 kV 高压直流开关电源接入 200 keV 离子 束生物工程装置中的加速管时 ,由于受到加速管耐 压的限制 ,只能加到 160 kV 的电压 。当离子源的氩 气弧电流为 5 A ,引出电压 40 kV 、引 (下转第 37 页)
变压器铁芯的中心几何尺寸为 : 长 605 mm ,宽 310 mm ,截面为 50 ×40 mm。
变压器原边线圈如图 2 所示 。图 2 中有两个原 边线圈 Xy1′和 Xy2′,它们分别绕在相对的两个铁芯柱 上 ,为 了 避 免 集 肤 效 应 , 每 个 线 圈 均 由 线 径 为 0. 69 mm高强度漆包线 40 根并绕 20 匝 ,然后将每个 线圈中的 20 根绕成线圈的漆包线取出 ,并且将其头 尾分别并联连接 ,从而分别组成了各 20 匝的原边线 圈 Xy1和 Xy2 。这样绕制首先增加了原付边线圈的耦 合并且使得两个原边线圈参数完全一致 ,另外这样 绕制还方便了电源的调试 ,即在调试过程中 ,如果选 用推挽型的开关电路 ,则只须将两个原边线圈的头 和尾相串联即可 ,而在桥式开关电路中 ,仅需用其中 的一个线圈即可 。研究实验表明 ,电源输出的效率 随着变压器原边绕组匝数的增加而降低 ,因此 ,变压 器原边线圈的匝数要尽可能少一些 。
200kV高压开关电源研制
200kV高压开关电源研制周长庚;李彦;娄本超;伍春雷;胡永宏【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2011(23)3【摘要】采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法,研制成一台200 kV高压发生器,介绍了其工作原理和结构.高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成.其主要技术指标为:高压200kV,输出电流10 mA,工作频率20 kHz,电压稳定度1%,纹波系数2%,连续工作时间为8 h.测试结果表明.该高压开关电源的性能指标达了设计要求.%A 200 kV high voltage switch power supply has been developed, based on soft-switching power supply technology and cascading voltage multiplier.Its working principle and structure are presented.The high voltage switch power supply mainly consists of power convertor, intermediate frequency transformer and high voltage multiplier.Its main indices are high voltage up to 200 kV, output current up to 10 mA, working frequency of 20 kHz, high voltage stability of 1％, voltage ripple coefficient of 2 ％ and continuous working time up to 8h.The performance of the high voltage switch power supply has met the design requirements.【总页数】4页(P761-764)【作者】周长庚;李彦;娄本超;伍春雷;胡永宏【作者单位】中国工程物理研究院,核物理与化学研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,核物理与化学研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,核物理与化学研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,核物理与化学研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,核物理与化学研究所,四川,绵阳,621900【正文语种】中文【中图分类】TL503.5【相关文献】1.基于SG3525的新型高压开关电源的研制 [J], 冷雄春;刘百芬;赵晓霞2.紧凑型-100kV/10kW直流高压开关电源研制 [J], 谭志远;任先文;刘平;甘孔银3.3.2kV高压开关电源的研制 [J], 李自成;袁保山4.高压小功率开关电源研制 [J], 李刚5.200kV高压直流开关电源 [J], 胡素华;余增亮;王绍虎;叶是杰;连燕国;黄建荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第２３卷
源的可靠性大大增强。相位控制的特点体现在ＵＣ３８７５的ＯＡ，ＯＢ，０Ｃ，０Ｄ四个输出端口，它们通过分别驱 动由ＩＧＢＴ开关管Ｓ。～Ｓ。的导通和截止。Ｓ。与Ｓ。，Ｓ２与Ｓ４之间都能进行死区时间的调节控制，在该死区时 间内，确保Ｓ。截止到Ｓｌ导通，Ｓ。截止到Ｓ２导通的时间间隔内，与Ｓ。和Ｓ：相并联的输出电容Ｃ。，Ｃ。放电完 毕，为即将导通的开关管提供零电压开通条件。
压值，￡为时间。
３高压倍压器
高压倍压器电路主要由中频高压变压器Ｔ和１２级层叠式倍压模块等组成。每级产生幅值约９ ｋＶ的高 压。以图５所示的２级倍压为例说明高压倍压电路的工作过程。
万方数据
第３期
周长庚等：２００ ｋＶ高压开关电源研制
Ｃ２
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７６３
当高压变压器Ｔ的次级处在中频正弦波的正半周时，整 流硅堆Ｄ，～Ｄ：导通，辅助电容ｃ３被充电到交流电压的幅值 Ｖ。，当变压器次级处在中频正弦波的负半周时，主电容Ｃ。经Ｄ７
ｋＨｚ。
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圈４实际测量到的死区时间
由于分布参数的影响，滞后臂Ｓ：，ｓ４难以实现零电压导通。由Ｌｚ，Ｃ。，Ｃｅ，Ｄ。，Ｄ。组成的滞后臂辅助谐振
网络增加了电路的存能和放能效率，可以顺利实现滞后臂Ｓ。，Ｓ。零电压导通‘７’８１。图４中Ｋ为输出波形的电
［１］戴晓明，李振国．新型高压开关电源的研制［Ｊ］．原子能科学技术，２０００，３４（２）：１２５—１２７．（Ｄａｉ Ｘｉａｏｍｉｎｇ，Ｌｉ Ｚｈｅｎｇｕｏ．Ｄｅｖｅｌｏ．ｐｍ“ｔ ｏｆ
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Ｄ３～Ｄ４充电到２ Ｖ；，同理，主电容Ｃ：经Ｄ，～Ｄ。充电到４ Ｖ；。
依次类推得到
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式中：Ｋ为平均输出电压；Ｊ为负载电流；，是变压器次级输 出脉冲频率；Ｃ为等效电容，其值与Ｃ。，Ｃ２，Ｃ。和Ｃ。相同，为 Ｏ．０３３肛Ｆ。利用式（２）求得１２级倍压电路的平均输出电压 （即直流电压）Ｋ。为
ｘｉｏｎｇｃｈｕｎ，Ｌｉｕ
［３］冷雄春。刘百芬。赵晓霞．基于ＳＧ３５２５的新型高压开关电源的研制［Ｊ］．华东交通大学学报，２００７，２４（１）；２０一２５．（Ｌｅｎｇ
Ｂａｉｆｅｎ，Ｚｈａｏ Ｘｉａｏｘｉａ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｕｎｆｗ＂如ｙ，２００７，２４（１）：２０一２５）
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芯；次级线圈耐压２０ ｋＶ；绝缘层材料为聚四氟乙烯薄膜，每层耐压１０ ｋＶ。
图６为变压器测试电路，其中ＵＡ为交流调压器输出电压峰值，Ｌ，ｅ为变换器脉冲电压幅值，Ｕｃ为变压器 输出交流电压峰值。测得指标如表１所示。 广———————＿１ 以广————＿１
仉广———————————————１
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在倍压电路中设置了中频滤波器，减少了变压器输出波形严重失真现象，从图７中可看到，加入中频滤波 后的变压器输出波形形态较好，输出电压稳定。研制成功的２００ ｋＶ高压开关电源主要技术指标如表２所示。
表ｌ
Ｔａｂｌｅ ｌ
高压变压器测试指标
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［４］张文利，彭燕昌．孙广平，等．高压开关电源的研制［Ｊ］．高电压技术，２００２，２８（１１）：６０一６５．（ｚｈａｎｇ ｗｅｎｌｉ，Ｐｅｎｇ Ｙａｎｃ｝ｌａｎｇ，ｓｕｎ
７６４
强
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第２３卷
４结
论
高压开关电源特点主要体现：（１）试制成功性价比高的中频高压变压器，实现了中频整流滤波，减少了高 压开关电源的体积和重量；（２）采用１２级叠层式倍压器，每层能单独拆装，形成积木式结构。并在每级间采取 均压、防振、补偿电感等措施，解决了耐压、尖端放电问题；（３）采用大气绝缘，进一步减小了体积和重量；（４） 采用软开关技术，使开关管功耗降低、可靠性增加，连续工作时间可达８ ｈ。但是，高压开关电源在实际使用中 还存在放电（打火）现象，主要原因是各层电路元件连接处毛刺还没有清除干净，引起尖端放电，需要提高整体 工艺水平。另外高压锻炼时间不充分，也是打火原因之一。 参考文献：
第２３卷第３期
２０１１年３月
文章编号：
强
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激
光
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Ｖ０１．２３，Ｎｏ．３
ＰＯＷＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＢＥＡＭＳ
Ｍａｒ．。２０１１
１００１—４３２２（２０１１）０３一０７６ｌ—０４
２００
ｋＶ高压开关电源研制。
李 彦， 娄本超， 伍春雷， 胡永宏
周长庚，
（中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳６２１９００） 摘 要： 采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法，研制成一台２００ ｋＶ高压发生器，介绍了其工作原理
１
高压开关电源的原理和结构
如图１所示，高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。高压开关电源工作过
程为：ＡＣ／ＤＣ电路把交流２２０ Ｖ电压转换成直流电压，功率变换器中的桥式开关电路将直流电压变换成幅值
约为２２０ Ｖ的中频脉冲电压信号，中频变压器把脉冲电压转换成正弦波，并将正弦波峰值升至９ ｋＶ，经过中频
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图６高压变压器测试电路方框图
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［２］钟和清，徐至新，邹旭东，等．软开关高压开关电源研究［Ｊ］．高电压技术，２００３，２９（８）：２３—２５．（ｚｈｏｎｇ Ｈｅｑｉｎｇ，ｘｕ ｚｈｉｘｉｎ，Ｚ０ｕ
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和结构。高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。其主要技术指标为：高压２００
ｋＶ。输出电流１０ ｍＡ，工作频率２０ ｋＨｚ，电压稳定度１％，纹波系数２％，连续工作时间为８ ｈ。测试结果表明。
该高压开关电源的性能指标达了设计要求。
关键词：
功率变换；倍压；
ＴＬ５０３．５
高压；
中频；
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图ｌ
２００
ｋＶ高压开关电源原理方框图
２功率变换器
功率变换器是高压开关电源关键部件。如图２所示，功率变换器是由整流器、滤波器、过流保护电路、全桥 开关、取样电路、电源控制器和驱动器等组成。其工作原理是：交流２２０ Ｖ电压经整流、滤波后形成＋２２０ Ｖ和
一２２０
Ｖ的直流电压，通过过流保护电路加到全桥开关。电源控制器产生的脉冲调制信号通过驱动器控制全
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图７加滤波电感时的变压器输出波形 表２高压开关电源主要技术指标
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