高压高频开关电源分析(张翔)
高频开关电源电路原理分析
高频开关电源电路原理分析开关电源微介绍开关电源具有体积小、效率高的一系列优点。
已广泛应用于各种电子产品中。
然而，由于控制电路复杂，输出纹波电压高，开关电源的应用也受到限制。
它电源小型化的关键是电源的小型化，因此必须尽可能地减少电源电路的损耗。
当开关电源工作在开关状态时，开关电源的开关损耗不可避免地存在，损耗随着开关频率的增加而增大。
另一方面，开关电源中的变压器和电抗器等磁性元件和电容元件的损耗随着频率的增加而增加。
它在目前市场上，开关电源中的功率晶体管大多是双极型晶体管，开关频率可以达到几十kHz，MOSFET开关电源的开关频率可以达到几百kHz。
必须使用高速开关器件来提高开关频率。
对于开关频率高于MHz的电源，可以使用谐振电路，这被称为谐振开关模式。
它可以大大提高开关速度。
原则上，开关损耗为零，噪声非常小。
这是一种提高开关电源工作频率的方法。
采用谐振开关模式的兆赫变换器。
开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。
对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。
随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。
这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。
需要说明的是，我们经常所说的开关电源其实是高频开关电源的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。
开关电源分类介绍开关电源具有多种电路结构：（1）根据驱动方式，存在自激和自激。
它2）根据DC／DC变换器的工作方式：（1）单端正激和反激、推挽式、半桥式、全桥式等；2）降压式、升压式和升压式。
它（3）根据电路的组成，有谐振和非谐振。
它（4）根据控制方式分为：脉宽调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）、PWM和PFM混合。
（5）根据电源隔离和反馈控制信号耦合方式，存在隔离、非隔离和变压器耦合、光电耦合等问题。
这些组合可以形成各种开关模式电源。
通信用高频开关电源整流模块效率分析
平稳 （ 于以上３ 型号 的模 块 ，其效率 降幅 对 个
在 ０５ ． ％以 内 ）。 ・整 流 模 块 在 ４ ％以下 负 载 率 工 作 时 ，效 ０
高频 开关 电源 一般 将 交流 电直 接 经二 极
管 整 流 、 滤波 成 直 流 电 ，再 经 过 高 频 开 关 变 换
用是滤除 电网存在 的杂波 ，同时阻碍本机产 生
的 杂 音 反 馈 到 公 共 电 网 。 整 流 的 作 用 是 将 从 电
网输 入 的 交流 电转 化 为 直 流 电并 输 出 。 逆变 的 作 用 是 将 整 流 后 的 直 流 电 变 为 高 频 交 流 电 ，通
载 率 范 围 内 ，而不 是 工 作 在 １０ ０％负 载 率 时 。
事业的高速发展和通 信设备的不断更新 ，通信
系 统 对 电源 的 要 求 越 来 越 高 。 通 信 用 高 频 开 关
电 源 是 一 种 将 输 入 的 交 流 电 转 换 为 直 流 电并 输
出 的 供 电设 备 ，是 通 信 供 电 系 统 的 重 要 组 成 部
目
通信 用高 频开 关 电源整 流 模块 效率 分析
负载率
１ ０％ ２ ０％ ３％ ０ ４ ０％ ５ ０％ ６ ０％ ７ ０％ ８０ ％ ９ ０％ １０ Ｏ ％
动 对 冗 余 模块 进 行 软 关 断 或 软开 启 ，使
工 作 模 块 工作 在 效 率 值 比 较 高 的点 ，从 而 提 高 系 统 的工 作 效率 。
通 信用 高舞开关 电源 整流模块效率分析
刘 亦珩
工 业和信 息化部 邮电工业 产 品质 量监督 中心
高频开关电源的日常维护
高频开关电源的日常维护
王章政
【期刊名称】《农村电气化》
【年(卷),期】2001()3
【总页数】1页(P18-18)
【关键词】高频开关电源;维护;相控电源元件
【作者】王章政
【作者单位】安徽省含山供电局
【正文语种】中文
【中图分类】TM44
【相关文献】
1.高频开关电源系统简介及维护管理 [J], 高楷轩;郑明红
2.铁路通信系统中高频开关电源原理及使用维护分析 [J], 韩友
3.变电站智能高频开关电源系统的维护 [J], 黄一哲
4.变电站智能高频开关电源系统的维护探讨 [J], 刘海龙
5.从变电站角度研析智能高频开关电源系统的维护工作 [J], 李晓苹
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3kW高功率因数高频开关电源的设计
取 CF = 0. 1μF, RF = 2. 1 kΩ。 (2) 死区时间的研究 。为了防止同一桥臂 的两个开关管同时导通 ,同时给开关管提供软开 关时间 ,两个开关管的驱动信号之间应设置一死 区时 间 。在 A 2B 死 区 设 置 脚 DELAY SET A 2B ( P IN15 ) 和 C2D 死 区 设 置 脚 DELAY SET C2D ( P IN7 )与信号地之间并联不同的电阻和电容 ,即 可设置不同的死区时间 。本文采用 UC3875 芯片 在死区设置脚与信号地之间并联一电阻 RAB和一 电容 CAB可设置死区时间的方法 。其公式如下 :
电感电流出现最大峰值时的占空比为
D = Udc - U in (m in) = 500 - 2 ×198 = 0. 44
U dc
500
计算所需要的升压电感值为
L1
=
U in m in D
fSΔIL
=
2 20
×198 ×103
×0. ×4.
44≈ 76
1.
3 mH
取 L1 = 1. 3 mH。 2. 5 功率因数校正开关管的选择
2 电路设计
2. 1 EM I滤波器 EM I滤波器基本结构如图 2所示 ,它由 C1 ～
C4 和 L组 成 。其 中 L表 示 绕 在 同 一 铁 芯 上 的 共
图 1 总体结构框图
— 41 —
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采用 EE65 铁氧体磁芯 ,原边 21 匝 , 副边 1
匝 ,用多根直径 0. 45 mm 高强度漆包线并绕 (原
大功率高频开关电源节能技术的运用与研究
电源与节能技术大功率高频开关电源节能技术的运用与研究常宝平（兖州煤业榆林能化有限公司，陕西榆林电源是设备运行的重要动力来源，随着人们对电力资源需求的提升，电源优化逐渐向节能环保的方向发展。
大功率高频开关电源作为稳压电源中的典型，如何通过技术实现节能目的是技术人员需要关注的重点。
基于此情况，重点围绕大功率高频开关电源节能技术的运用开展研究，并结合现阶段行业现状，提出运用绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）逆变整流方式与数字化管控技术强化电源节能效益的理念，有效处理传统可控硅电源运用过程中的低效问题。
目前，此类电源已经被广泛运用在电子铜箔等生产工作中，成为电子信息可减少资源消耗，帮助企业提高经济效益，大功率高频开关电源；节能技术；电源优化Application and Research of Energy-Saving Technology of High-Power and High-Frequency Switching Power SupplyCHANG Baoping(Yanzhou Coal Industry Yulin Chemical Co., Ltd., Yulin左右，而输。
此外，传统可控硅整～0.85，会带来资源浪费，加大设备运行成本。
尤其是在负载电压较小的环境下，功率会进一步降低。
通过大功率高频开关电源的使用，可有效解决以上问题。
目前，此类电源生产和相关技术研究已经成为开关电源发展交流输电电压通过整流电路后会进一步提升， kHz 的能量通过滤波器完成滤波操作，最终得到可以达到标准的输出电压。
该过程中，将信局部维修更换的目的，减少对周围零件的影响。
在此基础上，技术人员可以直接通过使用自动均流管控技术强化开关电源的运行效果。
与传统的技术相比，自动均流控制技术的应用，这也是我国现阶段大功率高频开关电源使用均流控制技术的主要原因为有效解决单元并联过程中的均流问题，还能使用可变电源虚拟的形式进行电压反馈，高效完成输出管控工作，有效提升设备的多场景适应能力。
高压高频开关电源分析张翔
研究生课程考试答题册得分：学号姓名考试科目现代电源变换技术考时日期2010.1.8西北工业大学研究生院第一章引言1概述广义地讲, 电源变换就是通过电子线路或其它手段使已有的某一频率、某一电压的电源成为所需的频率和电压的电源所进行的变换。
它包括（1）DC一AC变换—将一种直流电压变换为另一种直流电压;(2)AC一DC 变换—将交流电压变为直流电压;(3)DC一AC变换—将直流电压变为所需的交流电压;(4)AC一AC变换—将一种频率的交流电压变为另一种频率的交流电压。
目前, 电源变换大多采用电力电子技术。
电源变换技术的发展, 是以现代微电子技术和电力电子技术的发展为前提的, 是依托现代的电力电子器件及推陈出新的电子线路, 伴随日益提高的生产应用需求而发展的。
由于新型的电力电子器件不断涌现, 不断成熟, 加之新型的脉宽调制电路、双零开关谐振电路的不断完善, 新型电源变换技术获得了越来越广泛的应用。
相应地, 新型电源变换装置正在向大功率、小体积、高频率、高可靠性和模块化、数字化、智能化的方向发展。
2 开关电源文献综述2.1 历史发展1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端；1957年美国人查赛（Jensen)发明了自激式推挽双变压器；1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径；到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。
2.2 目前现状目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOSFET制成的500kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。
3500W与6000W高档开关电源的剖析
更多电子资料请登录赛微电子网3500W与6000W高档开关电源的剖析摘要：剖析了直流输出48V/70A与350V/10A两种3500W和48V/112A与350V/17A两种6000W高档开关电源的电路设计与元器件应用特点，并提出了有待继续分析的问题。
关键词：功率因数校正；Buck Boost变换器；分段式控制1 引言在2001年7月，有位电源技术爱好者送来了两种据称是“军用绝密级”的高档电源各2台，希望我能作专题解剖，深入分析，以消化吸收其先进技术。
该电源铁壳上的铭牌标明，是IBM公司的“Bulk”大型舰船专用电源。
一种是直流输出48V/70A的长型通信电源，长×宽×高=70cm×22cm×12cm，重量约14kg。
电网输入三相380～415V（电流13A），也可降低输入200～240V（电流24A），频率50～60Hz。
这种电源装有电风扇强迫风冷，还在外壳上安装了一只三相高压大开关。
电网输入先经大屏蔽盒滤波。
另一种是直流输出350V/10A的短型特种电源，长×宽×高=40cm×30cm×8cm，重约10kg，无强迫风冷，散热器也较短。
其铁壳上铭牌标明为电网三相输入，有三种输入范围：200～240V、380～415V、460～480V。
低电压时IIN=25A(MAX)；其输出直流为350V/12.5A(MAX)。
电网频率50～60Hz。
2 3500W电源解剖解剖工作第一步是拆焊两种（两台）电源主板上的大功率元器件，共有三类：1）最重的大号磁性组件主功率变压器和Boost储能电感器，铁粉芯磁环电感5只；2）大号MOSFET、IGBT功率开关管模块，和两只电网整流器模块P425等；3）大号高压铝电解电容器940μF/450V4只，220μF/450V2只，以及多个CBB高频、高压、无感、无极性聚丙烯大电容器，都是优质的突波吸收元件。
高压大功率开关电源技术的分析
高压大功率开关电源技术的分析摘要：随着社会各领域快速发展，对电力能源需求量越来越大，且提出了更多个性化要求，其中高压在民用、军用等领域受到了关注，使得高压供电呈现规模化趋势发展。
当前，高压直流电源内容研究涉及内容较多，且取得了良好的成果，为实践提供了极大的支持。
但针对高压大功率开关电源技术的研究尚处于空白，有待进一步完善。
文章梳理了开关电源发展，并结合当前高压大功率开关电源设计难点探讨开关电源的设计，最后以实际应用情况进一步验证了开关电源技术的优势，旨在为有关领域持续发展提供更多支持。
关键词：高压；大功率；开关电源前言目前，高压大功率电源使用范围较广，涉及高功率激光、等离子物理等多个方面。
但现用的高压大功率开关，主要利用LC谐振充电方法与高工频电压，虽然此类开关设计简单，但是其自身体积较为庞大，且稳定性不尽人意。
在实践应用中，由于开关引发的故障较为常见，不仅影响实际生产持续开展，严重情况下，还会威胁到工作人员的生命安全，因此加强对高压大功率开关电源技术的研究至关重要，促使高压大功率电能综合效益有效发挥。
1、开关电源发展开关电源规模化应用前，常见的电源主要有直流、稳流电源。
在应用中，开关电源主要是将工频电压通过整流滤波、线性稳压处理后，输出纹波电压、稳定性能的直流电压。
此类电源具有诸多优势，如电源稳定性、输出电压纹波较小且响应速度快。
但同时也存在一些确信，如功耗大、体积大等。
随着社会不断发展，各领域对于电源提出了更高的要求，为此，为了克服线性电源自身不足与缺陷，专家和学者研发了开关电源，在大功率晶体管BJT、GTR的支持下，为开关电源问世提供了极大的支持。
21世纪，节能环保理念下，绿色电源得到了推广，并朝着小型化、智能化等方向转变。
其中高频化趋势，能够由最初的几十kHz提升到MHz级。
全数字趋势，即电源控制由模拟到全数字阶段，使得控制策略更加灵活、且具有较高保密性，为开关电源普及奠定了坚实的基础。
直流屏实验报告
篇一：直流屏调试报告试验日期:2004年6月28日－2004年9月28日●微机控制高频开关电源直流系统1、铭牌：4、报警保护功能：●微机控制高频开关电源直流系统5、交流自投功能检测：6、电池巡检仪功能检测：7、绝缘监测仪功能检测：8、电池组放电试验：(放电数据见附表。
注：本装置安装了batm30-2v电池巡检仪，放电全过程观测装置所检测的每个电池的电压，在放电结束前所有单只电池的电压均不低于技术要求规定的1.8v。
)7、试验用仪器仪表： fzy—40/110 智能蓄电池组负载测试仪 tx3 true rms multimeter 万用表 8、试验结果：合格。
试验人员：试验负责人：篇二：直流稳压电源实验报告直流稳压电源的设计实验报告电子系统设计专题实验一信息24班赵恒伟 2120502099一、电源稳定问题的提出:各种用电设备对供电质量都有一定要求，这些要求包括供电电源为交流还是直流、电压额定值及其变化范围、最大功率等。
这里研究对象是输出为直流的稳压电源。
该作用由下图说明：r 当出入电压ui变化或负载r变化时，稳压电源的输出都应保持稳定。
对于大多数功率较小的直流电源大多数都是将50hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。
整流电路用来将交流电变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定. 在本设计中,可以实现将220v的交流电压经过整流，滤波，稳压最终可实现输出电压+5v的直流稳压电源。
本设计的主要内容是围绕着如何设计和实现各个部分而展开的。
二、实验原理框图概述通过我们模拟电子技术理论课的学习我们知道，单相交流电要经过电源变压器、整流电路、滤波电路还有稳压电路才能转换成稳定输出的直流电压。
它的总体功能方框图和各个电路部分输出电压的波形如下1图和图2所示：(图1，直流稳压电源总体功能框图）u uu3（a）(b) (c)(d) (e)（图2，各个电路部分输出电压波形）其中，（a）为输入的220v电压波形；（b）为电压器降压后的波形；（c）整流后的电压波形；（d）滤波后的电压波形；（e）最后输出的直流稳压电源波形。
高压直流通信电源中高频开关整流模块分析
高压直流通信电源中高频开关整流模块分析作者：陈宏亮来源：《中国新通信》2016年第15期【摘要】随着我国通信事业的不断发展，通信电源作为通信系统中最为重要的一部分，不仅肩负着维护通信系统的安全、可靠、稳定的运行的功能之外，而且还必须保证能够持续不断的向通信设备提供稳定、高效的电源。
只有这样才能够保证通信系统和设备能够正常的运行。
在目前我国的主流直流通信电源机房主要采用的是UPS和48v低压直流电源混合供电的方式，但是随着计算机和通信行业的飞速发展，这种混合的供电方式在安全性、可靠性以及耗能方面都存在着很多的问题，而且越来越明显，所以高压直流供电系统就顺势成为了取代传统混合式供电系统的可靠保障。
而且与传统的低压直流电源相比家里来说，高压直流通信电源更具有安全运行、效率高、建设成本低等优点，所以在未来的通信系统电源发展中是主要的发展方向、一般情况下来说，高压直流供电系统常常包括交流配电、高频开关整流单元、直流配电部分、监控单元等共同组成。
【关键词】高压直流供电系统 VIENNA 整流器三电平半桥 DC-DC 变换器零电压开关一、高压直流通信电源中高频开关整流模块工作原理我国目前的主流电压都是220V的交流电压，并且通常会保证220V服务器介入到UPS用电系统的电源中。
AD/DC蒸馏电路以及AC/DC整流电路也包括了服务器内部电源而共同组成。
其中，服务器中的滤波器、全桥蒸馏电路、平滑滤波电路共同构成了服务器。
高频逆变电路、隔离变压器、蒸馏滤波电路也是构成DC变换电路的主要构成。
所以在一般情况下，服务器能够适用的电压在220V左右，也就是165—275V之间。
本文针对通信高压直流供电系统中的高频开关整流模块进行了全面的分析，其中整流模块的主要功率就是变换部分，也是决定系统工作效率的最关键因素。
二、DC/DC 变换器关键控制环路DC/DC变换器控制作为开关通信电源产品，所以说最为关键的一点指标就是可靠的性能，为此必须将电源设置具有保护措施的结构，通常情况下的保护措施包括过温保护、过载保护以及短路保护等功能。
高压高频开关电源研究(张翔)
研究生课程考试答题册学号姓名考试科目现代电源变换技术考时日期 2018.1.8西北工业大学研究生院第一章引言1概述广义地讲,电源变换就是通过电子线路或其它手段使已有的某一频率、某一电压的电源成为所需的频率和电压的电源所进行的变换。
它包括<1）DC一AC变换—将一种直流电压变换为另一种直流电压。
(2>AC一DC变换—将交流电压变为直流电压。
(3>DC一AC变换—将直流电压变为所需的交流电压。
(4>AC一AC变换—将一种频率的交流电压变为另一种频率的交流电压。
目前,电源变换大多采用电力电子技术。
电源变换技术的发展, 是以现代微电子技术和电力电子技术的发展为前提的, 是依托现代的电力电子器件及推陈出新的电子线路, 伴随日益提高的生产应用需求而发展的。
由于新型的电力电子器件不断涌现, 不断成熟, 加之新型的脉宽调制电路、双零开关谐振电路的不断完善, 新型电源变换技术获得了越来越广泛的应用。
相应地, 新型电源变换装置正在向大功率、小体积、高频率、高可靠性和模块化、数字化、智能化的方向发展。
2 开关电源文献综述2.1 历史发展1955年美国罗耶<GH.Roger>发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端；1957年美国人查赛<Jensen>发明了自激式推挽双变压器；1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径；到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。
2.2 目前现状目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
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6kV F+C开关分合闸异常分析
6kV F+C开关分合闸异常分析王劲松;孙洵;王鹏【摘要】介绍了一起6 kV F+C开关异常分合闸事故.通过对装置的检查和分析,确定了事故的原因,提出了在F+C开关、控制逻辑和继电保护配合中需要采取的整改措施,以避免开关出现异常时造成相关电气设备的损毁事故.【期刊名称】《电力安全技术》【年(卷),期】2014(016)012【总页数】3页(P23-25)【关键词】异常分合闸;F+C开关;控制逻辑;继电保护【作者】王劲松;孙洵;王鹏【作者单位】淮沪煤电有限公司田集发电厂,安徽淮南232098;淮沪煤电有限公司田集发电厂,安徽淮南232098;淮沪煤电有限公司田集发电厂,安徽淮南232098【正文语种】中文与真空断路器相比，F+C开关具有结构简单、占用空间小、使用维护方便等诸多优点，因此在现代大型发电厂中被广泛使用，常见为高压电动机的电源开关。
随着分合次数的增加，尤其是在频繁启、停的电动机(如输煤系统皮带机)中，F+C开关暴露出一系列问题。
这些问题必须引起足够重视，并采取相应补救措施，以避免造成电气设备的损毁。
2011-11-18，在启动某厂区6 kV A段输煤皮带机7 A电动机时，维护人员发现该开关间隔继电保护装置出现跳闸信号，而此时开关仍处于合闸状态，电动机正常运行。
在检查继电保护装置(GE F650)内跳闸记录，分析开关跳闸时电流、电压的波形和幅值变化趋势及保护动作事件记录后可知，皮带机7 A采用两相式电流保护，仅记录了A，C两相电流的变化趋势(电流互感器变比为：150 A/5 A)，B相电流未接入保护装置。
由其电流波形变化图可以看出：保护动作(50/51P TRIP)前， Ia(A相电流)一直为0，Ic(C相电流)为305A；开关跳开后，Ic消失，延时188.3 ms后A，C相重新出现启动电流(Ia为360 A，Ic为390 A)。
该段母线电压互感器采用V型接线，电压通道实际接入线电压。
由电压波形变化图可以看出，在电流变化的过程中，3个电压值均维持在100 V(二次值)，无明显变化。
隔离开关开合母线充电电流方式3试验电压升高问题分析
隔离开关开合母线充电电流方式3试验电压升高问题分析
李强;苏春强;王春杰;王露;张弦
【期刊名称】《高压电器》
【年(卷),期】2016(52)4
【摘要】在隔离开关开合母线充电电流试验方式3电流开合能力试验中,由于试验变压器的阻抗高,会出现试验电压明显升高的现象,标准规定电压升高不应超过10%。
为了使试验条件满足标准要求,理论分析了方式3试验电压升高的原因;采用EMTP-ATP软件对提出的并联电容和并联电感两种不同试验回路进行了仿真研究。
研究
结果表明:在并联电容试验回路中选取合适的并联电容,使负载电容接入前后回路工
作在工频串联谐振点两侧合适位置,可使输出电压压升满足标准要求,但要求变压器
额定输出电流较大;在并联电感试验回路中利用并联电感和负载电容发生工频并联
谐振呈现出无限大阻抗的特性,可以限制输出电压升高,但必须满足关合同期性。
【总页数】6页(P210-215)
【关键词】方式3试验;并联电容试验回路;并联电感试验回路;电压升高
【作者】李强;苏春强;王春杰;王露;张弦
【作者单位】西安高压电器研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM403
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研究生课程考试答题册得分: 学号西北工业大学研究生院第一章引言1 概述广义地讲, 电源变换就是通过电子线路或其它手段使已有的某一频率、某一电压的电源成为所需的频率和电压的电源所进行的变换。
它包括 ( 1)DC 一AC 变换—将一种直流电压变换为另一种直流电压;(2)AC 一DC 变换—将交流电压变为直流电压;(3)DC 一AC 变换—将直流电压变为所需的交流电压;(4)AC 一AC 变换—将一种频率的交流电压变为另一种频率的交流电压。
目前, 电源变换大多采用电力电子技术。
电源变换技术的发展, 是以现代微电子技术和电力电子技术的发展为前提的, 是依托现代的电力电子器件及推陈出新的电子线路, 伴随日益提高的生产应用需求而发展的。
由于新型的电力电子器件不断涌现, 不断成熟, 加之新型的脉宽调制电路、双零开关谐振电路的不断完善, 新型电源变换技术获得了越来越广泛的应用。
相应地, 新型电源变换装置正在向大功率、小体积、高频率、高可靠性和模块化、数字化、智能化的方向发展。
2 开关电源文献综述2.1 历史发展1955年美国罗耶(GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端；1957 年美国人查赛( Jensen) 发明了自激式推挽双变压器；1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径；到了1969 年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。
2.2 目前现状目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOSFET制成的500kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。
要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。
然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。
这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。
其中，为防止随开关从开启-关闭，所发生的电压浪涌，可采用R-C 或L-C 缓冲器；而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。
不过，对1MHz 以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。
这种开关方式称为谐振式开关。
目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。
当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。
2.2.1可关断晶闸管（GTO）GTO是一种可以借助负的门极电流脉冲关断的晶闸管，它除具有普通晶闸管耐压高、电流大、耐浪涌能力强、造价便宜等优点外，还具有自关断能力，且工作频率较高，控制线路较简单。
进入80年代后，它在高电压、大电流应用方面取得了很大的进步。
2.2.2电力晶体管（GTR）GTR是一种大功率、高反压的巨型晶体管，，它具有开关时间短、饱和压降低等优点，近年来被广泛用于交流电机调速和中频电源等装置中。
2.2.3静电感应晶闸管（SITH）它是一种在栅极上加反向偏压即处于阻断状态, 除去反向偏压即处于导通状态的常开器件。
它具有动态特性均匀、导通电阻小、正向压降低、开关速度快、开关损耗低、耐量大等优点。
2.2.4功率场控晶体管(Power MOSFET)它是一种单极型的电压控制器件, 具有输入阻抗高、控制方便、热稳定性好、抗干扰能力强、开关速度快、无二次击穿等优点。
2.2.5静电感应晶体管(SIT)它是一种具有非饱和输出特性的器件，既可以工作在开关状态，也可工作在放大状态。
它具有工作频率高、输出功率大、失真小、输入阻抗高、开关特性好、抗辐射能力强等优点。
2.2.6绝缘门极晶体管( IGBT )它集MOSFET电压激励和达林顿功率管大电流、正向饱和压降低的特性于一体, 具有工作频率高、可靠性高、开关损耗低、脉冲拖尾电流低、工作安全区大等优点，应用在电机控制、50kHz以上的中频电源、各种开关电源以及其它要求高速度、低损耗的领域。
2.2.7MOS 晶闸管(MTC)MTC是晶闸管与MOSFET相结合的产物，主导元件是SCR，控制元件是MOSFET。
MCT具有高电压、大电流、低通态压降、高电流密度、高输入阻抗、低驱动功率和高开关速度、高dv/dt与di/dt耐量等优点,是一种很理想的电子开关器件，是目前人们评价最高的一种混合器件。
2.2.8功率集成电路(PIC)它是功率器件与驱动电路、控制电路以及保护电路的集成，它将成为机与电的关键接口和机电一体化的关键部件，PIC 的发展和应用将使电力电子技术进入智能化时代。
目前，以IPM等为代表的第三代智能功率模块正在大规模地占领市场。
2.3 未来发展趋势模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统针对开关电源运行噪声大的缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。
电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。
要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。
第二章高频高压开关电源的工作原理分析2.1推动高频高压开关电源发展的主要技术2.1.1功率半导体器件20世纪90年代，用在电力电子变换的功率半导体器件[91有许多新的进展，如:⑴功率MOSFET和IGBT已完全取代功率晶体管(GTR)和中小电流的晶闸管，使实际开关电源高频化有了可能。
超快恢复二极管和MOSFET同步整流技术的开发，也为研制高效率的开关电源创造了条件。
(2) 功率半导体器件的水平超过预测，电压、电流额定值分别达到:IGBT，330OV，1200A和25O0V，1800A;PowerMOSFET, 500V，24OA;GCT(Gate eommutatedTurr一offThyristor)4.skv，3kA;二极管，s000V，4000A。
(3) 功率半导体器件的晶片理想材料是碳化硅，已作出25mm，40mm晶片，并试制出一批碳化硅器件样品。
如肖特基二极管，175OV，70n 1A，正向压降VF一1.3V。
但是SIC器件要达到实用化，还需要一定时间。
碳化硅(SIC) 是功率半导体器件晶片的理想材料，其优点是禁带宽、工作温度高(可达600r )、热稳定性好、通态电阻小、导热性能好、漏电流极小、PN结耐压高等，有利于制造出耐高温的高频大功率半导体器件。
(4) 20世纪80年代，将功率器件与驱动、智能控制、保护、逻辑电路等集成封装，称为智能功率模块(IPM)或智能功率集成电路。
IPM工作电压可高达15V;环境温度达+125 C。
20世纪90年代，随着大规模分布电源系统的发展，将IPM的设计观念推广到更大容量、更高电压的集成电力电子电路，并提高了集成度，称为集成电力电子模块( I PEM ) 。
将功率器件与电路、控制，以及检测、执行元件集成封装，得到标准的、可制造的模块，既可用于标准设计，也可用于专用、特殊设计。
优点是可高效为用户提供产品，显著降低成本，提高可靠性。
2.1.2软开关技术PW开关电源按硬开关模式工作，开关过程中，开关器件的电压和电流波形有交叠，因而开关损耗大。
PWI开关电源高频化可以缩小体积重量，但频率越高，开关损耗越大，为此必须研究开关电压和电流波形不交叠的技术，即所谓零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)技术，或称软开关技术。
软开关技术的开发和利用提高了开关电源的效率。
1994年2月，IEEE电力电子学会组织会议曾指出，高功率密度DC一DC零电压开关变换器与开关器件性能、无源器件性能、封装技术等有很大的关系。
并预测不久，在保证可靠性增加一倍的基础上，功率变换器成本将降低一半，功率密度可提高一倍。
现在，有的开关变换器产品已达到这一目标。
由于DC/DC变换电路中的功率开关管不是理想器件，在开通时开关管的电压不是立即下降到零，而是有一个下降过程，同时它的电流也不是立即上升到负载电流，有一个上升时间。
在这段时间里，电流和电压有一个交叠区，产生损耗，我们称之为开通损耗( Turn-on Loss )。
当开关管关断时，开关管的电压不是立即上升到电源电压，电流也不是立即下降到零，同样存在交叠区，产生损耗，我们称之为关断损耗( Turn-off Loss )[4] 。
因此在开关管工作时要产生开通损耗和关断损耗，我们统称为开关损耗( Switching Loss )。
在一定条件下，开关管在每个开关周期内的开关损耗是恒定的，变换器总的开关损耗与开关频率成正比，开关频率越高，总的开关损耗越大，变换器的效率就越低。
开关损耗的存在限制了变换器的开关频率的提高，从而限制了变换器的小型化和轻量化。
开关管工作在硬开关状态时还会产生高dv dt和di dt，从而产生电磁干扰EMI问题。
并且如果不改善开关管的开关条件，其开关轨迹很可能超过安全工作区，导致开关管损坏。
所谓“软开关”通常是指功率器件工作在零电压开关ZVS( Zero Voltage Switching )模式或零电流ZCS( Zero Current Switching ) 模式［5］。
软开关技术的实质就是通过电感L和电容C的谐振，使开关器件中的电流或两端电压按正弦或准正弦规律变化，当电流自然流过零时，使器件关断；当电压下降到零时，使器件导通。
功率器件在零电压或电流条件下完成导通与关断过程，将使功率器件的开关损耗理论上为零，从而提高变换器的工作频率，减小变换器的体积和重量。
图2—1给出了硬开关和软开关的电压与电流波形示意图，可以对比分析。
由于为了解决硬开关全桥变换带来的一系列负面影响，我们采用合适的软开关技术来进行相应的设计。
U U二I \ IU UIa硬开关波形b软开关波形图2 —1开关管的硬开关和软开关的理想波形2.1.3控制技术由于开关变换器的强非线性，以及它具有离散和变结构的特点、负载性质的多样性，主电器的性能必须满足负载大范围变化，所以这些使开关变换器的控制问题和控制器的设计较为复杂。
一些新的控制方法，如自适应、模糊控制、神经网络控制、以及各种调制策略在开关电源中的应用，已引起人们的注意。