一种高压宽范围输入辅助电源的设计
一种宽输入电压范围反激电源的研究与设计
一种宽输入电压范围反激电源的研究与设计李文豪;廖建军【摘要】当前针对小功率开关电源输入宽电压范围、输出高电压的要求日趋普遍.实现高压输出的方式很多,但电源产品研发需要综合考虑性能、可靠性、可生产性及成本等多方面因素.着重介绍一种采用双绕组变压器的电源设计思路,每个绕组分别整流后再叠加升压,以此获得直流高压输出.分析了该方法在器件选择、频率设定以及电路体积重量等方面的优势.最后运用该方案研制了一款电路,通过仿真和实测结果表明设计满足要求.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2018(018)011【总页数】4页(P18-21)【关键词】高效率;反激;双绕组变压器;叠加倍压;TL431【作者】李文豪;廖建军【作者单位】中国电子科技集团公司第二十四研究所,重庆400060;中国电子科技集团公司第二十四研究所,重庆400060【正文语种】中文【中图分类】TN4021 引言当下DC/DC开关电源技术持续演变发展，宽范围电压输入、高压输出的小型化开关电源模组应用越来越广泛，例如军事应用领域的电子对抗、雷达探测、电磁脉冲武器和科研院所机构使用的回旋式电子加速器等，在民用领域诸如机场、高铁站、会议中心等公共场所人员密集区域的安检以及各类工业探伤、医疗诊断检测等方面也有大量应用。
本文基于某应用场景，需研究设计一款特殊环境下使用的高压小功率输出的低成本电源模块电路。
经查询参考资料[1-2]及相关学术文献，发现当前的研究偏重于高压大功率领域，对高压小功率输出的研究较少，且多采用直升高压或倍升高压等传统的高压输出方式，在本文研究的特定条件下存在一定局限性。
2 电路总体方案现有开关电源模组的重量、体积等关键指标很大程度上取决于内部变压器，而在固定的转换功率约束条件下，工作频率的高低直接决定了变压器的体积和重量大小（轻重）。
因此为了获得更小的体积和更轻的重量，最有效的技术途径就是尽力提高变压器的工作频率。
这就是开关电源小型化技术的基础。
一种宽范围270V转28V机载计算机电源设计
信息通信INFORMATION & COMMUNICATIONS2020年第02期(总第206期)2020(Sum. No 206)一种宽范围270V 转28V 机载计算机电源设计刘卫华，闫稳,滕国飞，赵 刚(中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，陕西西安710065)摘要:机载270V 转28V 计算机电源具有宽范围输入的特点，且负载往往也存在大范围变化，使软开关电源设计难度提升。
针对该问题提出一种应用buck+LLC 电路的设计丄LC 工作在定频的开环控制状态，并在buck 电路中引入电感电流闭环,在保证软开关效果的同时，增强了对输入电压和负载变化的抗扰性。
在Matlab 中的仿真结果证明了其有效性。
关键词:计算机电源;buck ；LLC ；闭环控制中图分类号:TM743文献标识码:A 文章编号:1673-1131(2020)02-0102-03Design of avionics computer 270V to 28V power supply with the wide range of input voltageLiu Weihua, Yau Wen, Teng Guofei, Zhao Gang(AVIC COMPUTING TECHNIQUE RESEARCH INSTITUTE, Shaanxi, Xi'an, 710065)Abstract: The Characteristics, including wide-range variation of input voltage and load condition, increase the difficulty of de sign for avionics computer 270V to 28V power supply. To solve this problem, a design based on the buck+LLC circuit is pro posed. In this strategy, LLC converter works at the open-loop-controlled soft-switching condition with the invariant switching frequency. Furthermore, inductor current feedback is employed for suppressing the disturbance of the input and load variation.Simulating results in Matlab testify the validity of the design.Keyword: Computer power supply, Buck, LLC, Closed-loop control.0引言当前大型机载计算机功耗超过lkw,多釆用270V 高压直 流供电,而应急电源及内部母线均为28V,则270V 转28V 电源必不可少叫同时，为满足供电兼容性,270V 转28V 电源往往具有宽输入范围的特点,输入范围可达190V-450V,使得应用软开关的LLC 型DC-DC 电路增益范围宽，设计难度增加。
大功率、宽范围调压开关电源的方案
⼤功率、宽范围调压开关电源的⽅案Vol.19No.3红 外 技 术43 <新电源>⼤功率、宽范围调压开关电源林 燕 林杰才(汕头⼤学电教中⼼,汕头,515063)(汕头⼤学电⼦信息⼯程系)【摘要】介绍⼀种⼤功率、调压范围宽的开关稳压电源。
主电路采⽤单端正激式结构,控制电路简单,⼯作可靠,维修⽅便。
【关键词】场效应管变换器脉宽调制图1 ⼤功率、宽调压开关电源电路原理框图Fig.1Block 2diagram of a high 2power ,wide 2range regulationswitching power supply收稿⽇期:1996-09-191 概述开关电源具有体积⼩,重量轻、效率⾼、成本低等优点,因此,在航天、计算机、汽车、现代化家电、仪表、通讯和⾃动控制等⽅⾯获得⼴泛应⽤。
然⽽⽬前市售开关电源,多系输出电压固定,或者调节范围⼩,为此我们研制了⼤功率直流输出电压稳定、⼤范围连续可调(0～150V ),主电路结构和控制电路简单,⼯作安全可靠,具有过流和短路保护、开关频率为20kHz 的稳压电源。
电路原理框图如图1。
由图可见,来⾃电⽹的220V 单相交流电,经晶闸管单相半控桥式整流、LC 滤波,再经DC/AC 变换器、整流、LC 滤波(称DC/DC 变换器),获得0～150V 连续可调的直流稳定输出电压U o ,此外,本机还由辅助电源,PWM 控制器,放⼤、隔离驱动电路,过流和短路保护等部分组成。
2 主电路为提⾼⼤范围可调输出电压稳定度,降低主开关元件耐压要求,⼜能减⼩整机体积和重量,本机采⽤晶闸管单相半控桥式整流滤波(此实⽤电路,见作者发表于本刊1995年第6期39页⼀⽂),为DC/DC 开关电源变换器提供直流稳定输⼊电压U i 。
本机变换器采⽤两功率场效应管、⼆极管箝位的单端正激式结构,主开关元件为功率V 2MOSFET 模块,电路如图2所⽰。
功率场效应管驱动功率⼩,⼯作速度⾼,⽆⼆次击穿,安全⼯作区宽,管耗⼩。
超宽供电电压(18-260V)开关电源设计
12 μH (maximum)
表 1. 变压器参数。（NC = 无连接，TIW = 三层绝缘线）。
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基于VIPER22A的辅助电源设计
基于VIPER22A的辅助电源设计董冠杰;谢意;陈戢;赵春洋;杜东【摘要】在电力变换装置中，二次回路中的辅助电源对系统的稳定性起着关键的作用。
目前的辅助电源通常输入电压范围窄或效率低等问题。
为此，利用VIPER22A芯片设计了一款输入交流电压范围为70～254 V，输出直流电压为12V的单端反激式开关电源，具有体积小，功率密度高等优点。
并且进行实验的验证，对实际应用有一定的参考作用。
【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2015(000)032【总页数】1页(P95-95)【关键词】VIPER22A;辅助电源;反激式电源【作者】董冠杰;谢意;陈戢;赵春洋;杜东【作者单位】哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150000;哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150000;哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150000;哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150000;哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150000【正文语种】中文1 VIPER22A芯片介绍Viper22a是一个单封装的产品，在同一个芯片上整合了一个专用电流式PWM控制器和一个高压功率场效应MOS晶体管。
这种方法可以减少组件数量，降低系统成本，简化电路板设计。
其引脚图和内部结构如图1和图2所示。
由图1可知芯片1、2脚为SOURCE，即功率MOSFET的源极，通常与电路的地相连。
芯片3脚为FB,即输出电压反馈脚，通常用于扩展0～1V反馈控制电压范围,同时可限定MOSFET的漏极电流峰值。
芯片4脚为VDD，即自给电源端,也是芯片外自激电源端，它是给芯片内部控制电路提供电源,同时它与漏极高压电流源相连。
此引脚电压的可用范围为8V～42V。
芯片5、6、7、8脚为漏极，即功率MOSFET的漏极，它可用于内部高压电流源和充电。
最高耐压为730V[1]。
图1图2 电路2 辅助电源电路原理本文利用VIPER22A芯片设计的开关电源,同时利用三端稳压器TL431和光耦隔离器件PC817实现了对电源电压的隔离、反馈以及控制。
高压直流宽范围输入辅助电源设计
２．１ 主 回路设 计 该 辅助 电源主 电路 主要 由欠压 启 动 电路 、输入 保护 电路 、主 电
路 、高频变 压 器 、整流 输 出电路 、辅助 供 电 电路和采 样反 馈 电路等 七 部分 组成 ，如 图２所 示 。
１．方案 设 计
在 张北 ±５００ｋＶ架 空线 柔性直 流输 电换流 阀工程 中，对辅 助 电源 提 出３２０￣３６００Ｖ范 围内可正常工 作、输 出功 率８８Ｗ 、高可 靠性 、多保 护等 要求 。针对 其特征小功率 、宽范 围，选择 使用反激 电路 拓扑 。
输 入 直 流 源
图 １双管反激拓扑结构原理图 基于此原理 图，使用双管反激拓 扑，对输入 电压范围３２０￣３６００Ｖ、
图２辅助 电源 主电路 ２．１．１控 制 芯片 选择
根 据设 计要 求 、母线 状态 、工 况温 度等 综合 考虑 ，本 设计 主控 芯 片选 择使 用 ＴＩ公 司生 产 的ＵＣＣ３８Ｃ４４芯 片 。该芯 片是 电流 控 制型 ＰＷＭ调 制器 ，采 用ＢｉＣＭＯＳＴ艺 ，具有较 低 的功率 消耗 ，有效 提高 工 作效 率 。芯片 内部 电路 具有 可微 调 的振荡 器 、能进 行精 确的 占空 比控 制 、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 柱式 输 出，是 驱动 功率 ＭＯＳＦＥＴ的理 想器 件 。较少 的外 部 电路 ，能获 得 成本 效 益高 的解 决 方 案 与可 靠性 能 。芯 片提 供 ８脚 双 列贴片 塑料 封装 ，可 减少ＰＣＢ布板 面积 。 ２．１．２ ＭＯＳ管 的选取
ＭＯＳＦＥＴ是辅 助 电源核 心 器件 ，通 过驱 动 电路 的ＰＷ Ｍ对 其 进 行通 断控 制 ，将母 线直 流 电转 换成 高频 脉冲 电压 ，为 了保 证工作 在 最高 电压 下Ｄ．ｓ之 间不被 击 穿，考 虑设 计１．５倍的裕 量 。此时 应有 ：
宽输入范围大功率双管反激辅助电源设计
宽输入范围大功率双管反激辅助电源设计徐纪太;黄传东;夏东伟;高斌【摘要】传统单管反激变换器由于开关管电压应力大、效率低等缺陷,难以应用于高压宽范围输入、大功率电源中.而双管反激变换器主开关电压应力为输入电压的一半,变压器原边无需RCD吸收电路,具有宽输入范围、高压、大功率、高效的优点.文中设计了一款输入100 V～400 VDC、输出24 V/6 A直流的高效率电源,并通过样机实验验证了上述特点.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2015(032)006【总页数】3页(P117-119)【关键词】双管反激;宽输入;变换器【作者】徐纪太;黄传东;夏东伟;高斌【作者单位】青岛大学自动化工程学院,山东青岛266071;青岛大学自动化工程学院,山东青岛266071;青岛大学自动化工程学院,山东青岛266071;青岛大学自动化工程学院,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】TN861 概述反激变换器由于其结构简单、成本低廉等优点，广泛应用于中小功率辅助电源中。
但是，反激变换器开关管两端电压约为输入电压的2倍；并且反激变换器的输出中有较大的纹波电压，限制了其在高压输入以及大功率场合中的应用。
双管反激电路开关管电压应力仅为输入电压，变压器漏感能量回馈到输入侧，无需RCD缓冲电路。
这使其可应用于输入高压、宽输入电压范围、大功率、对效率性能要求较高的辅助电源中。
本文基于双管反激电路设计的辅助电源技术参数为：输入电压直流100 V～400 V；单路输出24 V／6 A；输出电压精度K≤1%；开关频率f s=130 k Hz；效率η=90%；具有输出短路、过压保护功能。
2 主电路设计图1为设计开关电源的主电路拓扑。
两个场效应管S1、S2将直流输入与高频变压器连接起来。
S1、S2同时导通、关断；导通时将能量储存在磁路中；关断时，将能量传送到负载。
变压器漏感能量通过交叉连接的二极管D1、D2反馈回输入中，并把S1、S2两端的电压钳位到输入电压值与二极管导通电压之和。
一种高压宽范围输入辅助电源的设计
一种高压宽范围输入辅助电源的设计张翔郑晟张军明浙江大学，电气工程学院，浙江杭州３１００２７摘要：基于输入串联输出并联（ＩＳＯＰ）变换器和多路输出反激变换器，提出了一种应用于中大功率系统的辅助电源。
该电源采用一种初级电流反馈的输入均压输出均流的控制方法，保证了输入电压均压与输出电流均流，提高了初、次级电路之间的绝缘等级，省掉了光耦。
分析了电源系统的控制方法和变压器的设计等问题，实验结果验证了控制和设计的正确性。
变换器；电源；输入串联输出并联ＴＭ４６Ａ１０００－１００Ｘ（２０１１）０７－０１２７－０３Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ｗｉｔｈ Ｗｉｄｅ Ｒａｎｇｅ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｉｎｐｕｔ Ｖｏｌｔａｇｅ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｇ ＺＨＥＮＧ Ｓｈｅｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎ－ｍｉｎｇ ２０１１－０１－１０作者简介：张翔（１９８７－），男，四川自贡人，硕士研究生，研究方向为电力电子中大功率系统辅助电源。
１２８＠＠［１］赵中原，吕征宇，金高先，等．固态限流器晶闸管多路 隔离驱动触发系统研制［Ｊ］．高电压技术，２００４，３０（４）： ４６－４８．＠＠［２］ Ｊａｎｇ Ｙｕｎｑｔａｅｋ，Ｊｏｖａｎｏｖｃ Ｍｉｌａｎ Ｍ．Ｃｏｎｓｔａｎｔ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ＡＣ－ｂｕｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ［Ａ］． ＡＰＥＣ［Ｃ］， ２００５ （３） ： ８６４－８７０．＠＠［３］ Ｄｅｓｈａｎｇ Ｓｈａ，Ｚｈｉｑｉａｎｇ Ｇｕｏ，Ｘｉａｏｚｈｏｎｇ Ｌｉａｏ．Ｃｒｏｓｓ Ｆｅｅｄ ｂａｃｋ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｉｎｐｕｔ－ｓｅｒｉｅｓ Ｏｕｔｐｕｔ－ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｏｄｕｌａｒ ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ｌＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ２０１０，２５ （ １１ ） ： ２７６２．＠＠［４］ Ｇｉｒｉ Ｒ， Ｃｈｏｕｄｈａｒｙ Ｖ， Ａｙｙａｎａｒ Ｒ， ｅｔ ａｌ．Ｃｏｍｍｏｎ－ｄｕｔｙ－ｒａ ｔｉｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｉｎｐｕｔ－ｓｅｒｉｅｓ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｍｏｄｕｌａｒ ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｗｉｔｈ Ａｃｔｉｖｅ Ｉｎｐｕｔ Ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ Ｌｏａｄ－ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｈａｒｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００６， ４２（４） ： １１０１－１１１１．＠＠［５］ Ｒ Ｗ Ｅｒｉｃｋｓｏｎ，Ｄ Ｍａｋｓｉｍｏｖｉｃ．Ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｗｉｎｄｉｎｇ Ｍａｇ ｎｅｔｉｃｓ Ｍｏｄｅｌ Ｈａｖｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｍｅａｓｕｒａｂｌｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ［Ａ］． ＩＥＥＥ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．１９９８： １４７２－１４７８．＠＠［６］ Ｋｕｓｕｍａｌ Ｃｈａｎｇｔｏｎｇ．Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｃｒｏｓｓ－ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｆｌｙｂａｃｋ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｄ］． Ｂｏｕｌｄｅｒ： Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｌｏｒａｄｏ， １９９９．一种高压宽范围输入辅助电源的设计作者：张翔， 郑晟， 张军明， ZHANG Xiang， ZHENG Sheng， ZHANG Jun-ming 作者单位：浙江大学,电气工程学院,浙江杭州310027刊名：电力电子技术英文刊名：Power Electronics年，卷(期)：2011,45(7)本文链接：/Periodical_dldzjs201107046.aspx。
宽范围输入双管正激变换器的辅助供电方法
宽范围输入双管正激变换器的辅助供电方法张杰;刘翠翠;黎良杰;赵威【摘要】针对供电问题的分析,提出将buck电路应用于辅助绕组的稳定供电方案.研制一款300 V≤Vin≤800 V,输出VDC=24 V/5 A的双管正激变换器.辅助绕组加入buck电路前后供电电压实验结果及分析,验证本方案适合应用于宽范围高输入变换器.【期刊名称】《湖北工业大学学报》【年(卷),期】2018(033)002【总页数】4页(P36-39)【关键词】双管正激变换器;宽范围输入;辅助绕组供电;buck电路【作者】张杰;刘翠翠;黎良杰;赵威【作者单位】湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北武汉 430068;湖北邮电规划设计有限公司,湖北武汉 430024;湖北省电力公司随州供电公司,湖北随州,441300【正文语种】中文【中图分类】TN86双管正激DC/DC变换器以其隔离性能好、抗桥臂直通、开关管应力小等优点被广泛应用在输入电压较高的场合。
因此，在各种逆变器中，双管正激变换器是逆变器辅助电源的常用解决方案。
高电压、宽范围输入的双管正激辅助电源在国内外被广泛研究，文献[1]用新颖谐振复位技术的不对称双管正激变流器，将占空比拓宽至50%以上,但是该方案下变换器的输入电压很窄。
文献[2] 针对军用特种车载系统中遇到的宽范围输入电压问题，提出由双管 Buck Boost电路与双管正激变换电路级联的两级式 DC/DC 变换器的解决方案，只适用于85～450 V,其驱动控制复杂。
文献[3] 针对高电压宽范围输入双管反激辅助电源驱动具有高电压隔离、高频率、低延时和无外接电源等特点,建立了驱动器等效电路模型。
文献[4]上下管驱动采用分时自供电技术的驱动芯片，简化驱动电路基于双管反激电路，研制一个输入范围80～800 V，24 V输出的辅助电源样机；文献[5]设计的辅助电源启动支路在电源工作后可自动断开，将电源输入范围扩展至300～2500 V，低电压24 V输出的DC/DC 辅助电源样机，解决了双管反激的反馈电路问题；以上文献分别从辅助电源的工作模式、连接方式、驱动电路、启动电路、反馈方式等方面对宽范围高电压输入双管正激或反激电路进行了研究，却都没发现其供电部分对电路的影响。
一种超宽输入范围的开关电源的设计
一种超宽输入范围的开关电源的设计陈丹江;张伟;肖质红;叶银忠【摘要】A new switching power supply with super wide voltage input range based on boost and flyback circuit was presented in this paper. The boost circuit was controlled by L6561 and flyback circuit was controlled by TOPSwitch. When input voltage was low, this voltage was stepped up by boost circuit and then converted by flyback circuit. ff input voltage was high, this voltage was connected to flyback circuit directly. These two modes were controlled by a hysteresis comparator. The experimental results show that when input AC voltage changes from 25 to 265 V, the output voltage is very stable.%介绍了一种基于升压电路和反激电路的超宽输入范围的开关电源电路.其中升压电路采用PFC控制芯片实现,反激电路采用TOPSwitch控制.在输入电压较低的情况下,采用先升压再DC/DC变换的工作模式;在输入电压较高的情况下,直接采用DC/DC变换的模式.两种模式的切换采用迟滞比较器进行控制.实验结果表明,当输入范围达到交流约25 V~265 V的超宽范围时,该电路仍然能够保持良好的性能.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】3页(P65-67)【关键词】超宽输入范围;开关电源;升压电路;反激电路;迟滞比较【作者】陈丹江;张伟;肖质红;叶银忠【作者单位】上海海事大学,上海200135;浙江万里学院,浙江宁波315100;浙江万里学院,浙江宁波315100;浙江万里学院,浙江宁波315100;上海应用技术学院,上海200235【正文语种】中文【中图分类】TM460 引言随着开关电源的大量应用，对其要求也在不断的提高，要求其效率高、功率因数高、功率密度高、可靠性高等。
基于单片机的高压驱动电源设计
基于单片机的高压驱动电源设计
引言
压电陶瓷作为一种微位移器件，在精密工程应用领域里有着广泛的应用前景。
压电陶瓷材料的工作特性很大程度上取决于驱动电源的性能，驱动
电源必须输出稳定性好的高幅值电压，并具有较好的动态性能，可适应外界
条件的突变。
传统的高压驱动电源通常以模拟脉宽调制芯片为核心控制开关
电路、整流电路等完成稳定电压输出。
随着数字控制技术的发展，单片机、
数字信号处理器等数字芯片也逐渐参与到开关电源的设计，带来了可编程性、高集成度、高扩展性等优点。
本文提出了一种基于MC68HC9O8JK3芯片的高压开关电源，在低压（9～18 V）输入下能输出高精度频率可调输出电压，可满足压电陶瓷驱动电源的应用需求。
1 高压开关电源的设计
高压电源输入9～18 V，输出150 V方波电压，频率可控。
电路结构采用单片机控制开关电源的方式，原理框图如图1所示。
主功率回路采用准
谐振反激式开关电源拓扑结构，控制芯片为MC33O60，直流电压经H 桥逆变电路转换后得到150 V方波电压。
负载电压和电流采样信号经A/D转换后，。
用于高压电力电子装置的辅助电源的设计
电力 电子 装置 有利 于减 少线 路 中的 电流 ． 降低 线 路 损耗 。尤 其是 在 当前 所变 换和输 送 的功率不 断 换器 的重要 挑 战 。选择 这
合适 的吸收 电路是必 要 的。［ １ ｌ
的情 况 下 ，使用 高压 的 电力 电 子装 置成 效 尤 为 显
本低 ， 可 以直 接从直 流母线 侧取 电ｌ 。 且 ｌ １ ２ １ 在 高压 的工 作条 件 下 ， 换器 的寄 生参 数 影响 变 变大 ， 直接 影 响变 换器 的正 常工 作并 对 开关 管 构成
直 流输 电 、 阳 能发 电站 、 能 发 电站 中大 量采 用 太 风
了高压大 功率 的 电力 电子变 换装 置 。采用 高电压 的
摘 要 ： 电压 宽 范 围输 入 的 辅 助 电 源在 中 大功 率 电力 电子 装 置 中被 广 泛应 用 。 出 了采 用 工作 在 ＤＣ 状 态 下 高 提 Ｍ
单 管反 激 电路 的 方 案 设 计 高 压输 入 辅 助 电 源 ， 算 了变换 器 的 电路 参 数 ； 据 输 入 电 压 高 的 特 点 ， 化 设 计 了变 压 计 根 优 器 的 变 比和 二 次 侧 的 反 射 电 压 ， 虑 到 变压 器 的 绝缘 和爬 电效 应 ， 出 了一 种 高 电压 输入 变压 器 的 绕 制 方 法 ； 计 考 提 设
了 ＲＣ 吸 收 电路 ． 大地 减 小 了主 开 关 管上 关 断 时 的 电压 尖 峰 。 Ｄ 极
关键词 ： 高压 输入 ； 助 电 源 ； 管反 激 电路 ； Ｄ 吸收 电路 辅 单 ＲＣ
中 图 分类 号 ： Ｍ４ Ｔ ６ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５ ２ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ２ ０ ２ ９ — ８ ５ ２ １ ） １０ １— ６
双管反激变换器适用于高电压宽输入场合的原理
双管反激变换器适用于高电压宽输入场合的原理摘要：根据高电压宽输入电力电子变换器的供电需求，设计了一种双管反激辅助电源。
分析了双管反激变换器的工作原理；针对宽输入电压范围带来的电流环次谐波振荡问题，设计了斜坡补偿电路；提出了一种电流控制型双管反激变换器的低损耗启动电路。
实验证明所设计的高电压宽输入双管反激辅助电源有效可行。
0 引言各种电力电子变换器系统离不开集成芯片与功率开关，因而需要辅助电源为其中的控制电路、驱动电路、调理与采样电路以及传感器等提供+5 V、±15 V等各种等级的辅助工作电压，辅助电源已成为电力电子变换器的重要组成部分。
辅助电源的输入由电力电子变换器母线电压提供，为了保证电力电子变换器的稳定运行，不论母线电压如何变化，辅助电源均要稳定工作，即辅助电源应能在高电压和宽输入范围内输出稳定的电压，保证电力电子变换器的正常工作。
文献[1]中辅助电源使用LLC谐振变换器拓扑，该拓扑对谐振参数较为敏感，且仅在谐振点附近效率较高，不适合应用于宽电压输入场合。
相比其他拓扑，反激变换器结构简单、体积小、占空比变化范围宽，是辅助电源的理想选择。
文献[2-4]中高电压宽输入辅助电源均采用了单端反激拓扑结构，但单端反激变换器开关管关断时承受的电压等于最大直流输入电压、副边折射电压以及漏感尖峰电压之和，在高输入电压时开关管电压应力很大，导致开关管成本大大增加。
文献[5]采用两个反激变换器串联来解决单管电压应力大的问题，但是需要额外增加两串变压器绕组，这增加了变压器体积，产生的损耗也是单管反激变换器的两倍，随着风力发电与光伏发电等高电压宽输入电力电子变换器应用范围的不断扩大，急需研发与高电压宽输入电力电子变换场合相适应的辅助电源。
双管反激电路开关管所承受的电压应力仅为直流输入电压，开关管关断时的漏感能量通过二极管回馈到直流输入电源，不需加入RCD吸收电路，是高电压宽输入辅助电源的理想选择[6]，本文对此进行研究与设计。
XD308H 18~600V超宽电压输入DC_DC降压电源芯片手册
XD308H 18-600V 超宽电压输入DC_DC 降压电源芯片手册1.1产品概述：1.2产品特性：•18-600VDC 超宽输入电压,可适应12-380VAC超宽电压输入；•典型待机功耗小于40mW；•输出电压最大24V，可设定3.3V，5V，12V，24V等单一电压；•输出最大持续电流500mA （峰值800mA),无音频噪音、发热低；•全面的保护功能：✓过流保护（OCP）✓过流保护（OCP）✓过温保护（OTP）✓过压保护（OVP）•SOP8贴片封装；1.3典型应用（非隔离）：•替代低效率的阻容降压供电电路(如低压电器，智能电表，自动化仪表电源等)；•小家电电源•工业控制电源•无刷直流电机电源•LED驱动电源•其他非隔离辅助电源1.4输入电压/输出电流表（典型值）：序号输入电压范围（DC 单位：V）输出电压（DC 单位：V）持续工作输出电流（Max 单位：mA)短时间可承受峰值电流（单位：mA)118-600 3.3500800218-600 5.0500800345-60012500800445-60024500800XD308H 是一款18-600V 超宽范围输入的高压降压型DC-DC 转换器电源芯片，可适应12-380VAC 超宽电压输入(外部加整流滤波)，输出持续电流高达500mA（最大800mA)，无音频噪音、发热低，内部集成全面完善的保护功能（短路保护，过载保护，输出过压保护、输出欠压保护，过热保护等）。
该电源芯片以较低的BOM 成本（外围元件数目极少）方便的实现宽电压高压降压小功率电源解决方案,广泛应用于非隔离型家电产品和工业产品等领域。
1.5封装参考：1.6引脚功能：编号名称描述备注1VCC/BP所有控制电路的电源。
外部旁路电容连接点2GND/S芯片参考地。
内部功率MOSFET的源极。
3FB反馈输入4CS电流检测5,6,7,8DRAIN内部功率MOSFET的漏极1.7功能框图：1.8典型应用电路1)典型应用电路之一（输出电压<12Vdc）：2)典型应用电路之二（输出电压>=12Vdc）：1.9绝对最大额定值(备注1)：1.10推荐的工作条件(备注2)：参数数值单位工作环境温度-40to85°C1.11电气特性：除非特别注明，环境温度T=+25℃。
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ｌ胁 － Ｄ ） ２
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直 接采 样 初 级 开 关 管 的 电流 作 为 电流 内环 反 馈 的 控 制 方法 。 图 ２示 出初 级 电流 反馈 控 制 的 多路 输 出 反激
ｌ 扣 户 盎２而 ｎｄｓ 一 ； ２（Ｌ Ｄｓ２ ｕ １ ． ）
图 ４ 两 个 模 块 组 成 的 Ｉ ＯＰ 系 统 的 小 信 号 模 型 Ｓ
机验证该方案的有效性。
进 行 一 系列 变 换 ， 电路变 得 复杂 ； 使 电压 型 然 存 】 虽 在 系统 高压 下 的绝 缘 及 可 靠 隔 离 的 问题 ．但 无 论
是 交流 电压 母 线还 是 直 流 电压 母 线 ．仅 需 直 接 从
２ 初 级 电 流 反 馈 控 制 方 法
Ｉ
模 块 输 出 电流 的三 环 控 制 ．采 样 各 模 块 输 入 电压
或输 出 电流 的双 环 或 主 从 控 制 ． 以采 样 一 个 模 块
输 出 电压 和 输 出 电流 的控 制 方 法 。 这 里 采 用 适 合 于 串联 模 块 大 功 率 系 统 的 电压
定 稿 日 期 ：２ １ ０１ Ｏ ０１ — —１
输 入 电容 均 压 。但 其 采 样 输 出 电感 电流 作 为 电流
内环 的 反馈 ， 限于 只 有 １路 的输 出情 况 ， 仅 当输 出 为 多路 时 ． 仅 采 样 其 中 １路输 出 的 电感 电流 ， 若 由
于 漏 感 的影 响 。开 关 管 初 级 电流 大 多 数 会 传 递 到 漏 感 最 小那 １ ， 致采 样 不准 确 ， 路 导 因此 提 出一 种
模 块构 成 的 ＩＯ Ｓ Ｐ系 统 。
： 变换器１
一 一 一 ’ 一 一 一 一 。 一 一 ＇ Ｉ Ｉ一 一 一 ‘ 一 。 一 一 ‘ 。 一 ’ ’
根 据 图 ４的 模 型 ， 于 电路 原 理 得 ： 基
㈤ － ＝ ｆ ㈤ 巷 ＋
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图 １示 出 ＩＯ Ｓ Ｐ整 流 器 系 统 的主 结 构 图 。
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… … … … … …
主 功 率 电路 取 电 即 可
ＩＯ Ｓ Ｐ变 换 器 适 用 于 高 输 入 电压 的功 率 变 换 场
。
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… … … …
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… … …
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合 ， 关键 问题 是保 证 各 模 块 的输 入 均 压 和 输 出均 其 流 。目前 ， 针对 各 种 变 换 组 合 结 构 ， 展 了研 究 １ 开 。 控 制 方法 除输 出 电压 环 外 还 有 采 样 输 入 电压 和 各
ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎ ａ ｇ，Ｚ ＨＥＮＧ ｈ ｎ Ｓ ｅ ｇ，Ｚ ＨＡＮＧ ｕ — ｎ Ｊ ｎ ｍｉｇ
（ ｈｊ ｎ ｎ ｅｓ ｙ Ｚ ｅｉ ｇ Ｕ ｉ ｒｉ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ２ ，Ｃ ｉａ ａ ｖ ｔ ｎ ｚ ｏ １ ０ ７ ｈｎ ）
Ａｂｔａｔ Ｂ ｓｄｏ ｎ ｕ－ｅ ｅ ｎ ｕ ｕ—ａａｌ （Ｓ Ｐ ｏｖｒ ｒａｄ ｍ ｌｐｅｏｔｕ ｙａｋ ｃｎｅｔｒａｋｎ ｆ ｓ ｃ ： ａｅ ｎ ｉｐ ｔ ｒ ｓａｄ ｏｔ ｔｐｒｌ ｌＩＯ ）ｃｎｅｔ ｎ ｕｔ ｌ ｕ ｔ ｂｃ ｏｖｒ ， ｉｄ ｏ ｒ ｓｉ ｐ ｅ ｅ ｉ ｐ ｆ ｌ ｅ
Ａ Ｃ
作者简 介 ： 张 翔 （ ９ ７一）， ， 川 自贡 人 ， 士 研 究 生 ， １８ 男 四 硕 研 究 方向为 电力 电子 中大功 率 系统辅 助 电源 。
图 １ ＩＯ Ｓ Ｐ整 流 器 系 统 主 电 路
每 个 整 流 器 模 块 由一 个 全 桥 不控 整 流 加 一 个
为 恒 定值 ， 后 将 转 换 为 输 入 稳 态 电压 ， 然 所 有 受控 电压源 转 换 为 受控 电流源 ， 并都 移 到变 压器 的 一边 。 掉 了变 压 器 。 过变 换 可 得 如 图 ４所 示 省 通 的 由两 个 反 激 模 块 组 成 的 ＩＯ Ｓ Ｐ系 统 小 信 号模 型 。
第４ ５卷 第 ７期
２ １年 ７ 月 ０１
电 力 电 子 技 术
Ｐ ｗｅ ｅ ｔｏ ｉ ｓ ｏ ｒＥｌｃ ｒ ｎ ｅ
Ｖｏ． １４５．Ｎｏ． ７
Ｊ ｌ ０１ ｕｙ２ １
一
种高压宽范围输入辅助 电源的设计
张 翔 ，郑 晟 ，张 军 明
（ 江 大 学 ， 气 工 程 学 院 ，浙 江 浙 电 杭 卅Ｉ ３０ ２ ） １０ ７
Ｋｅ ｙｗｏｒ ｓ： ｏ ｅｔ ｒ； ｐ ｗｅ ｕｐ ｌ ｄ ｃ ｎｖ ｒｅ ｏ ｒ ｓ ｐ ｙ； ｉ ｕｔｓ ｉｅ ｎｄ ｏ ｐ — ｒ ｌ ｅ ｎｐ ・ｅｒ ｓ ａ ｕｔｕｔｐａ ａｌ ｄ ｅｌ
１ 引 言
随着高压 大 功率 电力 电子装置 的广 泛应 用 ． 对 系统 辅 助 电源 小 型化 、 靠 性 、 离 等 级 的 要 求 可 隔 也越 来越 高 。目前 ， 压 大 功 率 辅 助 电源 方 案 大 致 高
１７ ２
第４ ５卷 第 ７期
２１ ０ １年 ７月
电力 电子技 术
Ｐ ｗｅ ｅ ｔ ｎ ｃ ｏ ｒＥｌｃｒ ｉｓ ｏ
Ｖｏ． ５，Ｎ ． １ ４ ｏ７
Ｊ ｌ ０ １ ｕｙ２ １
Ｄ 变 换 器 组 成 ， Ｃ变 换 器 选 择 有 电 气 隔 离 性 质 Ｃ Ｄ 的拓 扑 。 所 有模 块 的开 关管 都 使用 同一 个 占空 比 若 信 号 来 驱 动 ，根据 系 统 的 自适 应 调 节 原 理 可实 现 一源自糯ｊ ． （） １
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由式 （ ） 式 （ ） ： １和 ２得
ｉ１ｓ 一；（ ） ｉ（ ） ｉ２ ｓ ＝ ． ｎ
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『 ａ １ｌ Ｉｎ ｎ
提 高 了 初 、 级 电 路 之 间 的 绝 缘 等 级 ， 掉 了 光 耦 。 分 析 了 电 源 系 统 的 控 制 方 法 和 变 压 器 的 设 计 等 问 题 ， 验 次 省 实 结果验 证 了控制 和设 计 的正确 性 。 关 键 词 ： 换 器 ：电源 ：输 入 串 联 输 出 并 联 变
（） ３
由式 （ ） 知 ，ｉ如 果 出 现 扰 动 ， 各 输 入 电 ３可 则 容 上 的 电流 也 会 发 生 变化 ， 是 一 个 负 反 馈 过 程 。 这 例如， 当 ｍ有 一 个 正扰 动 ， ‰ 一 个 负 扰 动 ， 则 有
式 （ ） 右 边 为 正 ， 明 ｉ 为 正 扰 动 ， 为 负 扰 ３的 说 ¨
分 为 电压 母 线 和 电流 母 线 供 电两 种 。 电流 母 线 模 式 …虽 然 仅 需 一 根 电流 母 线 ， 为 得 到 该 母 线 需 但
型 取 电方 法 ． 方 法 可从 各 模 块 单独 取 电 。 电 压 该 对 隔 离 的 要 求 相对 较 低 。采 用 多 路 反激 模 块 组 成 的
ａ ｘｌ ｒ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｐ ｌ ａｅ ｏ ｈ ｇ ｏ ｅ ｙ ｔｍ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｓ ｈ ｍｅ， ｎ ｗ ｏ ｔ ｌ ｕ ｉ ａ ｙ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ａ ｐ ｉ ｔｄ ｔ ｉｈ ｐ ｗ ｒ ｓ ｓｅ ｉ ｃ ｓ ｒｐ ｓ ｄＩ ｔｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｃ ｅ ｎ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｍｅｈ ｄ ｏ ｔｏ ｗｉ ｒ ｒ ｉ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｆ ｅ ｂ ｃ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ， Ｏ ｉ ｅ ｓ ｒ ｓ ｉ ｐ ｔ ｖ ｌ ｇ ｈ ｒ ｇ ａ ｄ ｏ ｔ ｕ ｕ ｒ ｎ ｈ ｒ ｇ ｏ ｈ ｔ ｐ ｍａ ｙ ｓｄ ｕ ｒ ｎ ｅ ｄ ａ ｋ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ Ｓ ｔ ｎ ｕ ｅ ｎ ｕ ｏｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｎ ｕ ｐ ｔ ｃ ｒｅ ｔ ｓ ａ ｉ ｆ ｔ ｅ ｈ ｉ ａ ｉ ｎ ｍｏ ｕｅ ｍｏ ｇ ｔ ｅ Ｉ ＯＰ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ｉ ｒ ｖ ｓ ｔ ｅ ｄ ｇ ｅ ｆ ｉｏａｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｒ ｒ ｉ ｅ ａ ｄ ｓ ｃ ｎ ａ ｉ ｅ ａ ｄ ｅ ｄ ｌｓ ａ ｎ ｈ Ｓ ｏ ｖ ｒ ，ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｅ ｒ ｅ ｏ ｓ ｌ ｔ ｅｗｅ ｎ ｐ ｍａｙ ｓ ｎ ｅ ｏ ｄ ｒ ｓ ， ｎ — ｅ ｏ ｉ ｄ ｙ ｄ ｌ ｎ ｔ ｓ ｔ ｅ ｏ ｔ — ｏ ｐ ｅ ｒ ｍ ｈ ｉ ｕ ｔＳ ｍｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ｏ ｈ ｅ ｔ ｏ ｆ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆ ｔ ｎ ｆｒ ｒ ｉ ａｅ ｈ ｐ ｏ ｃ ｕ ｌｒ ｆ ｍｉ ｏ ｔ ｅ ｃｒ ｉ．ｏ ｒ ｂ ｅ ｆ ｔ ｅ ｎ ｗ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｏ ｔｏ ｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｓ ｍｅ ｃ ａ ｏ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ Ｆ ｎ ｌ ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｅ ｉ ｈ ｆ ｃｉ ｅ ｅ ｓ ｏ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｔ ｌ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ． ｒ ｎ ｌｓ ｄ． ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｖ ｒｆ ｔ ｅ ｅｆ ｔ ｎ ｓ ｆｔ ｒ ｐ ｓ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ ｎ ｈ ｅ ｉｎ ｙ ｉ ｓ ｙ ｅ ｖ ｈ ｏ
Ｌ … … … … … … … …
动， 即当 上 电压 增 大 时 ， 上 电流 就 会 减 小 ， 其 充
电变 慢 ， Ｃ 上 电流 增 大 时 ， 电更 快 ， 以最 终 而 ， 充 所
会趋 于稳 定 。
图 ２ 采 用 初 级 电流 反 馈 的 ＩＯ Ｓ Ｐ系 统
可见 ， 只有 第 Ⅳ 模 块 有控 制 系 统 ， 他模 块 均 其
摘 要 ： 于 输 入 串 联 输 出 并 联 （Ｓ Ｐ 变 换 器 和 多 路 输 出 反 激 变 换 器 ， 出 了 一 种 应 用 于 中 大 功 率 系 统 的 辅 助 基 ＩＯ ） 提