高频开关电源范文
时间：2023-03-15 23:04:50
高频开关电源范文第1篇
【关键词】高频开关电源；节能；效率；污染；产品质量；清洁生产
以往电镀电源主要采用硅整流器及可控硅整流器，但是由于两种电源存在的缺陷：设备体积笨重、效率低、功耗大、输出的直流品质不高、纹波大等原因，严重影响了表面处理工艺中产品质量的提高。公司渴望能有一种高品质、高效率、体积小的新型电源来应用到生产中去。高频开关电源的出现满足了公司的要求。
在国内高频开关电源在电镀上的普及推广从99年开始，它的主要特点：效率高、功耗小、体积小、重量轻、精度高、输出直流纹波小。它使金属表面处理的效果达到几近完美的程度，因而迅速为客户所接受，并在市场上推广使用。它表现的优点主要有：
1 电镀表面质量的提高
（1）能得到致密、均匀和导电率高的镀层；在使用高频电镀时，晶核形成的速度大大高于晶核成长的速度，使得沉积层的晶粒细化，这就是采用高频电镀能获得细致光滑镀层的本质原因。
（2）降低浓差极化，提高阴极的电流密度，提高镀速；
（3）深镀能力好，能适应各种不同的零件：
输出为方波，具有脉冲效果，频率在20KHZ左右，纹波系数能达到1%；
（4）减少镀层的孔隙率，增强镀层的抗蚀性；
（5）减少了电镀原材料的使用量，降低了电镀成本，特别是在贵金属的电镀上效果非常明显。
2 节能，转化效率高，效率在90%以上
高频开关电源因其制作采用高频铁氧体磁芯、高频开关管等新型技术材料，运用高频逆变、整流技术，使输出频率达到20KHZ，从而大大提高了其能量转换效率，使效率达到90%以上，节约了大量电能。
下面就规格为5000A/12V的可控硅整流器和高频开关电源的效率作一下比较：
（1）两条重载线实际使用时的省电区分表1
（2）两条轻载线实际使用时省电区分表2
由以上两表可以看出高频开关电源在满载或带载情况下的效率明显比可控硅要高的很多。
我们可以根据公司实际使用整流器的电能进行分析四条不同线的正常使用电能的情况：
1）表1二条重载线来比较直观的估算一下它的价值：以规格同为5000A/12V和2000A/12V的可控硅整流器和高频开关电源做比较，实际使用均为4000 A/9V和1500A/9V作参考，一天工作24小时，一年工作300天，1度电的电价为0.5元。
一台5000A可控硅整流器：48.5度×24 ×300×0.5元/度=174600
一台2000A可控硅整流器：8.2度×24 ×300×0.5元/度=65675
一台5000A高频开关电源：36度×24 ×300×0.5元/度=129600
一台2000A高频开关电源：14.8度×24 ×300×0.5元/度=53406
对我公司来讲：一年二条线10台高频开关电源可以省电费：（174600-129600）×8+（65675-53406）×2 =384538元，对国家来讲一年二条线就可以节约384538÷0.5=769076度电。
2）表2轻载线来比较直观的估算一下它的价值：以规格同为5000A/12V和2000A/12V的可控硅整流器和高频开关电源做比较，实际使用均为用2500A/10V和1000A/10V作参考，一天工作24小时，一年工作300天，1度的电价为0.5元。
一台5000A可控硅整流器：33度×24 ×300×0.5元/度=118800元
一台2000A可控硅整流器：13.2度×24 ×300×0.5元/度=47556
一台5000A高频开关电源：27.5度×24 ×300×0.5元/度=99000元
一台2000A高频开关电源：11度×24 ×300×0.5元/度=39600
对我公司来讲：一年二条线10台高频开关电源可以省电费：（1118800-99000）×8+（47556-39600）×2 =174312元，对国家来讲一年二条线就可以节约174312÷0.5=348624度电。
3 结论
（1）两条重载线和两条轻载线使用可控硅一年共用电费：174600×8+ 118800×8 +65675×2+47556×2= 2573662元
（2）两条重载线和两条轻载线使用高频电源一年共用电费：129600×8+ 99000×8 +53406×2+ 39600×2= 2014812元
（3）四条线一年一共可以省电费：2573662-2014812=558850元
由此可见在表面处理行业上高频开关电源可以为公司和国家节约很多的电能。尤其现在国家缺电比较严重的情况下，它的作用就更加重要，市场推广和应用更具迫切性。
四条镀锌线如果换成高频开关电源：1）一次性设备投入：45000×16+12000×4=768000（5000A/12V可控硅整流器16台换成16台高频开关电源，2000A/12V可控硅整流器4台换成4台高频开关电源，5000A/12V高频开关电源45000元/台，2000A/12V高频开关电源12000元/台），2）旧设备回收：15000×16+6000×4=264000，3）实际设备一次性投入：768000-264000=504000，所以初步估计11个月就能把投资的整流器款进行回收。是企业寻找新的经济增长点的一条良好途径。
大功率高频开关电源已处于批量生产和使用阶段。由于高频开关电源电气化集成度高，电子元件抗污蚀能力差，所以对使用环境的要求较高。由于电镀表面处理行业一般环境都相对比较差，我公司大功率高频开关电源冷却方式采用油浸水冷方式，这样有利于避免恶劣环境对设备的破坏作用，从而保证高频开关电源的长期可靠运行.。
4 减少了对电网的污染
高频开关电源对电网的污染主要是高次谐波，频率集中在150KHZ～30MHZ，要处理污染问题可加装一定规格的电源滤波器，它的主要器件为电容和电感，价格低廉，对设备的生产成本影响不是很大。而相对于可控硅整流器对电网污染的处理则主要集中在功率因数的补偿，成本高，且控制比较困难。
目前高频开关电源正在向高频化、数字化、智能化方向发展。随着电镀要求的提高和清洁生产的要求，高频开关电源凭其自身无可比拟的突出优越性彻底取代传统电源将成为一种必然趋势。
高频开关电源范文第2篇
关键字：高频开关电源； 发展
对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高频开关电源技术,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，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。
由于科学技术的不断发展，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。其主要有以下4种发展方向：
1 高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统"整流行业"的电镀、电解、电加工、充电、浮充电等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为"开关变换类电源",其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
2 模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于"标准"功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了"智能化"功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了"用户专用"功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,这样的模块经过严格、合理的热、电、 机械方面的设计,达到优化完美的境地。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。
3 数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC) 问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
4 绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
总而言之,开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着开关电源技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
参考文献：
[1]刘胜利,高频开关电源实用新技术[M].
[2]王家庆,智能型高频开关电源系统的原理使用与维护 [M].
高频开关电源范文第3篇
1 引言
在发电厂和变电所中，为了给控制、信号、保护、自动装置、事故照明和交流不停电电源等装置供电，一般都要求有可靠的直流电源。为此，发电厂和110kV以上的变电所通常用蓄电池作为直流电源，但要求上述电源具有高度的可靠性和稳定性，并且其电源容量和电压能在最严重的事故情况下保证用电设备的可靠工作。
另外，目前由于半导体功率器件、磁性材料等方面的原因，单个开关电源模块的最大输出功率只有上千瓦，而实际应用中往往需用几十千瓦甚至几百千瓦以上的开关电源为系统供电，因此，要通过电源模块的并联运行来实现。大功率电源系统需要采用若干台开关电源并联的形式，以满足负载的功率要求。在并联系统中，每个变换器应处理较小的功率以降低应力，还应采用冗余技术来提高系统的可靠性。电源并联运行是电源产品模块化、大容量化的一个有效方法，同时也是实现组合大功率电源系统的关键。
2 常用的均流方法
由于大功率电源负载需求的增加以及分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性也日益增加。但是并联的开关变换器在模块间通常需要采用均流（Current sharing）措施。它是实现大功率电源系统的关键，其目的在于保证模块间电源应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台模块运行在电流极限（限流）状态。因为并联运行的各个模块特性并不一致，外特性好（电压调整率小）的模块可承担更多的电流，甚至过载，从而使某些外特性较差的模块运行于轻载状态，甚至基本上是空载运行。其结果必然加大了分担电流多的模块的热应力，从而降低了可靠性。
开关电源并联系统常用的均流方法有：
（1）输出阻抗法
（2）主从设置法
（3）按平均电流值自动均流法
（4）最大电流自动均流法（又叫自主均流法）。
直流模块并联的方案很多，但用于电力操作电源，都存在着这样或者那样的缺陷，其主要表现在：输出阻抗法的均流精度太低；主从设置法和平均电流法都无法实现冗余技术，因而并联电源模块系统的可靠性得不到很好的保证；外加均流控制器法使系统变得过于复杂，不利于把这一技术转化成实际的产品。而自主均流法以其均流精度高，动态响应好，可以实现冗余技术等特点，越来越受到产品开发人员的青睐。
所谓自主均流技术，就是在n个并联模块中，以输出电流最大的模块为主模块，而以其余的模块为从模块。由于n个并联模块中，一般都没有事先人为设定哪个模块为主模块，而是通过电流的大小自动排序，电流大的自然成为主模块，“自主均流法”因此而得名。
3 220/10A整流模块
笔者设计了一个220V/40A高频开关电源，可用于发电厂、变电所、变电站等电力控制的直流屏系统。该设计方案采用4个220V/10A模块并联来实现模块间的自主均流，从而为电力系统提供了一种重量更轻、体积更小、效率更高、安全性更好的整流模块实现方案。由于篇幅所限，本文只介绍220V/10A整流模块的实现方法。
高频开关电源性能优于相控整流电源，它能否得到广泛工业应用的关键是其可靠性，特别是当输出直流电压较高时应能可靠工作。除元器件及生产工艺等因素外，开关电源的可靠性主要取决于其主电路拓扑结构及控制方法。在设计该电源模块时，笔者选用了可靠性很高的三相电流型PWM整流器来完成三相功率因数校正及移相全桥谐振拓扑，从而实现DC/DC转换；PWM控制则采用电流型控制方法来实现。
3.1 三相PWM整流器
图1所示是一种三相PWM整流器的主电路，该电路的每个桥臂均由2只IGBT和2只二极管组成。其中IGBT的驱动脉冲采用正弦PWM调制脉冲，这样，输入电流和输出调制电压Vd中就只含下式所示的谐波：
式中：Id为输出电感中的电流；Vl为输入线电压有效值：P为0～60°区间内的脉冲数；M为调制系数，M=Uo/Um。
PWM整流器具有输入功率因数高，输入电流的低次谐波电流含量少，PWM调制脉冲易实现以及成本低等优点。
3.2 全桥DC/DC变换器
a.主电路拓扑
根据该高频开关电源的输出功率较大(220V、10A)且工作频率较高(100kHz)等实际情况，笔者选用了全桥隔离式PWM变换器，图2是其电路图。
这种线路的优点有二：一是主变换器只需一个原边绕组，通过正、反向电压即可得到正、反向磁通，副边绕组采用全桥全波整流输出。因此变压器铁芯和绕组可得到最佳利用，从而使效率密度得到提高。二是功率开关可在非常安全的情况下运行。
b.控制与保护
DC/DC变换器采用峰值电流型PWM控制，并采用自主均流法实现多个模块并联运行时的均流控制。这种均流控制方法与电源模块数目无关，且任意1个模块发生故障或退出运行时，均不影响其它模块的均流功能，从而真正实现了N+1冗余运行。
PWM脉冲宽度调制开关变换器的控制芯片采用UC3875移相专业控制芯片，该芯片主要应用于全桥变换器电路。它有电压型和电流型控制模式可供选择。UC3875具有限流、输入过压、输出过压、输入欠压等保护功能。自动均流电路采用以最大电流自动均流法为原理的集成均流芯片UC3907，应用UC3907可以调节电源模块的电压并实现并联模块间的均流。
用于电力系统中的高频开关电源可满足的技术指标如下：
输入交流电压：380V；
纹波系数：≤0.5%；
电网频率：50Hz；
功率因数：≥0.9；
输出直流电压：220V；
稳压精度：≤0.5%；
模块输出电流：10A；
稳流精度：≤0.5%；
整机输出电流：40A
均流不平衡度：≤0.5%。
4 结束语
高频开关电源范文第4篇
摘要：介绍了高频开关电源的控制电路和并联均流系统。控制电路采用TL494脉宽调制控制器来产生PWM脉冲，用软件的方式实现多电源并联运行时达到均流的方法。
关键词：开关电源；脉宽调制；均流
引言
模块化是开关电源的发展趋势，并联运行是电源产品大容量化的一个有效方案，可以通过设计N＋l冗余电源系统，实现容量扩展。本系统是多台高频开关电源（1000A/15V）智能模块并联，电源单元和监控单元均以AT89C51单片机为核心，电源单元的均流由监控单元来协调，监控单元既可以与各电源单元通信，也可以与PC通信，实现远程监控。
1PWM控制电路
TL494是一种性能优良的脉宽调制控制器，TL494由5V基准电压、振荡器、误差放大器、比较器、触发器、输出控制电路、输出晶体管、空载时间电路构成。其主要引脚的功能为：
脚1和脚2分别为误差比较放大器的同相输入端和反相输入端；
脚15和脚16分别为控制比较放大器的反相输入端和同相输入端；
脚3为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端，输出时表现为或输出控制特性，也就是说在两个放大器中，输出幅度大者起作用；当脚3的电平变高时，TL494送出的驱动脉冲宽度变窄，当脚3电平变低时,驱动脉冲宽度变宽；
脚4为死区电平控制端，从脚4加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制，使其不超过180°，这样可以保护开关电源电路中的三极管。
振荡器产生的锯齿波送到PWM比较器的反相输入端，脉冲调宽电压送到PWM比较器的同相输入端，通过PWM比较器进行比较，输出一定宽度的脉冲波。当调宽电压变化时，TL494输出的脉冲宽度也随之改变，从而改变开关管的导通时间ton，达到调节、稳定输出电压的目的。脉冲调宽电压可由脚3直接送入的电压来控制,也可分别从两个误差放大器的输入端送入,通过比较、放大,经隔离二极管输出到PWM比较器的正相输入端。两个放大器可独立使用,如分别用于反馈稳压和过流保护等，此时脚3应接RC网络，提高整个电路的稳定性。
如图1所示，PWM脉冲的占空比有内部误差放大器EA1来调制，而内部误差?大器EA2则用来打开和关断TL494，用于保护控制。脚2和脚15相连，并与公共输出端脚3相连通，因脚3电位固定，所以，TL494驱动脉冲宽度主要由脚1（PWM调整控制端）来控制；脚16是系统保护输入端，系统的过流、过压、欠压、过温等故障以及稳压或稳流切换时关断信号都是通过脚16来控制。锯齿波发生器定时电容CT=0.01μF，定时电阻RT=3kΩ，其晶振频率fosc==36.6kHz。内部两个输出晶体管集电极（脚8和脚11）接＋12V高电平，其发射极（脚9和脚10）分别驱动V1和V2，从而控制S1和S2,S3和S4管轮流导通和关闭。
2软件介绍
2.1电源单元和监控单元的软件
高频开关电源单元主要有数据采集，电压电流输出给定，键盘和LED显示，故障处理以及与监控单元RS485通信等子程序组成。监控单元主要有键盘和液晶显示，EEPROM以及与电源单元和PC机RS485通信等子程序组成。EEPROM用于存放工作参数和其他不能丢失的信息，它采用X5045芯片，X5045有512字节，内涵看门狗电路，电源VCC检测和复位电路。
如果出现故障，电源单元立即做出相应处理，并主动向监控单元申请中断，将故障数据传送给监控单元，监控单元立即调用故障处理程序，如果故障严重将切除故障电源，并启动备份电源，而且将故障情况传送给PC机。
2.2均流处理程序
高频开关电源单元将各自的电压和电流发送给监控单元，监控单元接收到各电源单元的电压和电流信息后，马上进入均流判定处理程序。本程序将根据均流精度的要求，计算出该由哪个电源单元进行怎样的调节以达到均流要求。该程序主要包括下面两个模块：第一个模块主要完成电压的检查工作，发现电源单元电压偏移超过要求，马上进行相应调节，保证其电压为要求值；第二个模块用于进行均流计算，该模块将找出电流偏移平均值超过规定要求的电源单元，并进行相应的调节。均流流程图如图2所示。
由于在实际运用中，各电源单元的电压值并非完全一致，所以本系统对多电源单元并联后的电压有两条要求。
1）多电源单元并联时，若各电源单元之间的最大电压偏差>0.5％，那么并联后的输出电压要求在各电源单元的电压之间；若各电源单元之间的电压偏差均<0.5％，那么并联后的输出电压应为各电源单元电压的中间值加0.25％误差。本要求同时兼顾了尽量提高稳压精度和防止电压调节过于频繁的要求。
2）并联后的输出电压与任一电源单元工作时的电压之差≤1％（本电源要求稳压精度<1％）。
若找不到符合要求的电压点，则程序认为相互并联的电源的电压偏差过大，将停止均流调节，并按要求提出警告。
第二个模块用于对各模块的电流进行均流计算，在本系统中，软件的均流精度定在5％。程序找出大于或小于平均电流的模块，如果超过了精度范围，程序将设置相应标志位，然后启动通信程序，通知相应电源模块启动调节程序。
3结语
高频开关电源范文第5篇
【关键词】变压器；电抗器；磁芯
1.概述
在电力系统中的直流系统，由于普遍采用高频模块，而对于高频模块的设计也是功率越来越大，而体积却是越来越小，这就对其设计提出了一个关键的问题，那就是如何解决磁性元件的损耗及发热问题。
高频开关电源中大量使用各种各样的磁性元件，如输入/输出共模电感，功率变压器，饱和电感以及各种差模电感。各种磁性元器件对磁性材料的要求各不相同，如差模电感希望μ值适中，但线性度好，不易饱和；共模电感则希望μ值要高，频带宽，功率变压器则希望μ值要适中，温度稳定好，剩磁小，损耗低等。在非晶材料出现以前，共模电感主要采用高μ值（6K～10K）Mn-Zn合金，差模电感多采用铁粉芯或开气隙铁氧体材料，变压器则采用铁氧体材料等。
这些材料应用技术成熟，种类也很丰富，并有各种各样的产品形状供选择。随着非晶材料的出现和技术不断成熟，在开关电源设计中，非晶材料表现出许多其它材料无法比拟的优点。几种常用磁性材料基本性能比较如表1。
2.主变压器的设计
对于高频开关电源的主要发热元件，主变压器的设计尤其重要，其尺寸的大小和材料的选择更是重要。
2.1 主变压器的磁芯必须具备的几个特点
①低损耗
②高的饱和磁感应强度且温度系数小
③宽工作温度范围
④μ值随B值变化小
⑤与所选用功率器件开关速度相应的频响
早前高频变压器一般选用铁氧体磁芯，下面对VITROPERM500F铁基超微晶磁芯与德国西门子公司生产的N67系列铁氧体磁芯的性能进行较：
从以上图表可以看出两者有以下区别：
（1）相同工作频率（200KHZ以下），非晶材料损耗明显低于铁氧体，工作频率越低，工作B值越高，非晶材料优势越明显。但在250kHZ以上频段，铁氧体损耗要明显低于非晶材料。
（2）非晶材料损耗随温度变化量大大低于铁氧体，降低了变压器热设计的难度。
（3）非晶材料导磁率随温度变化量大大低于铁氧体，降低了变压器设计的难度，提高了电源运行的稳定性和可靠性。
（4）非晶材料Bs*μ值是铁氧体的10- 15倍，意味着变压器体积重量可以大幅减小。
变压器设计过程中，最困难的是热设计，变压器的产热与多方面的因素有关，如磁芯损耗，铜损等。开关频率增加，变压器的发热呈指数增加。若采用铁氧体磁芯，由于铁氧体的居里点较低，需对变压器磁芯作散热处理，工艺制作比较复杂。若散热处理不当，铁氧体磁材高温下易失磁，导致电路工作异常。若采用非晶做变压器，将工作B由4000高斯提高到10000高斯，开关器件的工作频率则可以降到100KHz以下。非晶材料在16KHZ-100KHZ频率范围内，损耗/Bs值最低，相应的变压器匝数及体积最小，发热量也较小，对提高整机效率，减小模块电源的体积有巨大帮助。在采用软开关控制技术的前提下，可以充分发挥IGBT的低导通压降，大电流，高耐压的优点，大幅度地提高电源的可靠性。由于铁氧体的居里点较低，需对变压器磁芯作散热处理，变压器工艺制作较复杂。若散热处理不当，铁氧体磁材高温下易失磁，导致电路工作异常。
2.2 磁芯的选择
5.结束语
通过对高频电源模块的主要磁性元件的优化设计，并应用在高频电源的生产中，很好的解决了磁性元件的损耗和发热的问题，对高频电源的稳定性有了进一步的提高。
参考文献
[1]赵异波，何湘宁，等.直流电源系统技术综述[J].电工技术，2001：29-30.
[2]刘胜利，严仰光.现代高频开关电源实用技术[J].电力工业出版社，2004，1.
[3]占景辉.非晶材料在开关电源中的应用.
[4]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[J].电子工业出版社，2004，9.
[5]姜桂宾，裴云庆，等.12V/5000A大功率软开关电源的设计[J].电工电能新技术，2003（1）：56-60.
高频开关电源范文第6篇
引言
模块化是开关电源的发展趋势，并联运行是电源产品大容量化的一个有效方案，可以通过设计N＋l冗余电源系统，实现容量扩展。本系统是多台高频开关电源（1000A/15V）智能模块并联，电源单元和监控单元均以AT89C51单片机为核心，电源单元的均流由监控单元来协调，监控单元既可以与各电源单元通信，也可以与PC通信，实现远程监控。
1 PWM控制电路
TL494是一种性能优良的脉宽调制控制器，TL494由5V基准电压、振荡器、误差放大器、比较器、触发器、输出控制电路、输出晶体管、空载时间电路构成。其主要引脚的功能为：
脚1和脚2分别为误差比较放大器的同相输入端和反相输入端；
脚15和脚16分别为控制比较放大器的反相输入端和同相输入端；
脚3为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端，输出时表现为或输出控制特性，也就是说在两个放大器中，输出幅度大者起作用；当脚3的电平变高时，TL494送出的驱动脉冲宽度变窄，当脚3电平变低时,驱动脉冲宽度变宽；
脚4为死区电平控制端，从脚4加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制，使其不超过180°，这样可以保护开关电源电路中的三极管。
振荡器产生的锯齿波送到PWM比较器的反相输入端，脉冲调宽电压送到PWM比较器的同相输入端，通过PWM比较器进行比较，输出一定宽度的脉冲波。当调宽电压变化时，TL494输出的脉冲宽度也随之改变，从而改变开关管的导通时间ton，达到调节、稳定输出电压的目的。脉冲调宽电压可由脚3直接送入的电压来控制,也可分别从两个误差放大器的输入端送入,通过比较、放大,经隔离二极管输出到PWM比较器的正相输入端。两个放大器可独立使用,如分别用于反馈稳压和过流保护等，此时脚3应接RC网络，提高整个电路的稳定性。
如图1所示，PWM脉冲的占空比有内部误差放大器EA1来调制，而内部误差?大器EA2则用来打开和关断TL494，用于保护控制。脚2和脚15相连，并与公共输出端脚3相连通，因脚3电位固定，所以，TL494驱动脉冲宽度主要由脚1（PWM调整控制端）来控制；脚16是系统保护输入端，系统的过流、过压、欠压、过温等故障以及稳压或稳流切换时关断信号都是通过脚16来控制。锯齿波发生器定时电容CT=0.01μF，定时电阻RT=3kΩ，其晶振频率fosc==36.6kHz。内部两个输出晶体管集电极（脚8和脚11）接＋12V高电平，其发射极（脚9和脚10）分别驱动V1和V2，从而控制S1和S2,S3和S4管轮流导通和关闭。
2 软件介绍
2.1 电源单元和监控单元的软件
高频开关电源单元主要有数据采集，电压电流输出给定，键盘和LED显示，故障处理以及与监控单元RS485通信等子程序组成。监控单元主要有键盘和液晶显示，EEPROM以及与电源单元和PC机RS485通信等子程序组成。EEPROM用于存放工作参数和其他不能丢失的信息，它采用X5045芯片，X5045有512字节，内涵看门狗电路，电源VCC检测和复位电路。
如果出现故障，电源单元立即做出相应处理，并主动向监控单元申请中断，将故障数据传送给监控单元，监控单元立即调用故障处理程序，如果故障严重将切除故障电源，并启动备份电源，而且将故障情况传送给PC机。
2.2 均流处理程序
高频开关电源单元将各自的电压和电流发送给监控单元，监控单元接收到各电源单元的电压和电流信息后，马上进入均流判定处理程序。本程序将根据均流精度的要求，计算出该由哪个电源单元进行怎样的调节以达到均流要求。该程序主要包括下面两个模块：第一个模块主要完成电压的检查工作，发现电源单元电压偏移超过要求，马上进行相应调节，保证其电压为要求值；第二个模块用于进行均流计算，该模块将找出电流偏移平均值超过规定要求的电源单元，并进行相应的调节。均流流程图如图2所示。
由于在实际运用中，各电源单元的电压值并非完全一致，所以本系统对多电源单元并联后的电压有两条要求。
1）多电源单元并联时，若各电源单元之间的最大电压偏差>0.5％，那么并联后的输出电压要求在各电源单元的电压之间；若各电源单元之间的电压偏差均
2）并联后的输出电压与任一电源单元工作时的电压之差≤1％（本电源要求稳压精度
若找不到符合要求的电压点，则程序认为相互并联的电源的电压偏差过大，将停止均流调节，并按要求提出警告。
第二个模块用于对各模块的电流进行均流计算，在本系统中，软件的均流精度定在5％。程序找出大于或小于平均电流的模块，如果超过了精度范围，程序将设置相应标志位，然后启动通信程序，通知相应电源模块启动调节程序。
3 结语
高频开关电源范文第7篇
【关键词】通信电源 接地系统 开关电源 直流模块
通信电源是整个通信网络中尤为重要的一个组成部分，被称为通信设备的“心脏”，一旦通信电源发生故障或中断，将直接影响到通信的传输质量或将造成大面积通信中断，所以电源的安全可靠与否将直接影响通信的传输效果。近年来，智能高频开关电源广泛应用在各通信局（站）的通信机械室中，供各通信设备电源之用。作为通信电源系统的主导电源。
1 通信电源系统的构成
通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统、接地系统组成。
1.1 交流供电系统
交流电源是由市电电源（主用交流电源）、油机发电机电源（备用交流电源）、UPS备用交流电源组成。
1.2 直流供电系统
通信电源的直流供电系统由整流器、直流配电屏、蓄电池组、DC/DC变换器和设备电源架、列头柜和相关的配电线路等组成。当市电电源中断时，蓄电池单独给通信设备供电，是直流供电系统供电不中断的基础条件。由于蓄电池组通常处于充足电状态，所以当市电短时中断时，可以由蓄电池对设备保持不间断供电，当蓄电池放电电压降到一定程度时，应该启用备用油机发电机组替代市电作为电源系统的备用输入交流电源。此时蓄电池又进入充电状态（可能是均充电）。根据信息产业部颁布的《通信局（站）电源系统总技术要求》的规定，-48v和-24v为直流供电的基础电源，其中-48v为首选直流基础电源。特殊情况需要用-24v、-12v、-6v等电源时，一般用DC/DC变换器将-48v转换为-24v、-12v等其他电源。
1.3 接地系统
（1）为保证通信系统的安全和信息数据的可靠传输，同时为了抑制电磁干扰，提高信息系统的电磁兼容，通信电源系统应可靠接地。包括交流零线复接地、机架保护接地、防雷接地、直流工作接地、机壳屏蔽接地。（2）通信电源的接地也接合地线的接地方式。联合地线的接地方式是将接地装置用粗铜缆引入通信机房的联合接地汇流排。防雷接地、直流工作接地和保护接地分别用铜芯电缆连接到联合接地汇流排上。交流零线复接地也可以接合接地汇流排入地，但对于谐波严重的供电系统，或三相严重不平衡的系统，交流复接地最好单独埋设接地体，或从直流工作接地线以外的地方接入地网，以减小交流对直流的影响。
2 现有通信机械室设备对电源系统提出了更高的要求
2.1 供电安全可靠不间断
通信电源系统的安全可靠不间断是保障通信各类数据传输能够正常运行的先决条件。为了确保安全可靠不间断供电，由交流电源供电的通信设备都应当采用具备一定后备时间的UPS交流不间断电源；由直流电源供电的通信设备则应当采用交流停电后蓄电池组能够正常放电给通信设备的供电方式。为了提高直流供电系统的供电可靠性，采用多整流模块冗余备份互为备用的工作方式。
2.2 输出电压波动小，不影响通信设备正常运行
各种通信设备都要求输入电压稳定，不能超出设备允许电压波动范围。电压过高会损坏通信设备中的电路板，电压过低易导致通信设备不能正常运行。对于直流供电电源来说，波动小还包括电源中的A/D转换脉动要尽量平滑，不允许有电压突变，否则会严重影响通信设备的正常工作。对于交流供电电源来说，波动小还包括电源频率的稳定和良好的正弦波形，防止波形畸变和频率的变化影响通信设备正常工作。
2.3 供电经济性
通信电源的经济性是指电源系统在满足供电可靠性和供电质量的前提下，基建投资尽可能少，年运行费用尽可能低。随着现有机房通信设备的逐渐增加，电源系统的负荷也在不断加大，为了节省电能，提出了采用效率高的电源设备，以尽可能地节约能量，提高能源的利用率和经济效益。
2.4 供电小型智能化
目前普遍采用的智能高频开关电源设备，由于技术先进、体积小、重量轻、扩容方便，已经在大准铁路通信机械室得到普遍应用。
3 通信用智能高频开关电源的组成
通信用智能高频开关电源，由交流配电单元、直流配电单元、监控单元和整流单元等组成的直流供电电源系统，它和其他电源技术的不同点关键技术在于其中的高频开关整流器，在电源结构模块化的今天，称为高频开关整流模块。主要由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源等组成。
3.1 主电路
是市电输入到直流输出的全过程，是高频开关整流模块的核心部分，包括：市电输入滤波电路、整流滤波、功率因数校正、逆变、输出整流滤波。
3.2 控制电路
（1）经输出端取样，与原定标准进行比较，根据比较结果去控制逆变电路，改变其频率和脉宽，达到输出稳定的目的。（2）保护电路对测试电路提供的数据进行鉴别，鉴别结果反馈给控制电路进行整机各种保护措施。
3.3 检测电路
提供各种面板显示数据供维护人员记录观察维护。
3.4 辅助电源
给高频开关整流模块内部提供所有电路板工作所需的各种不同值不同类电源。
4 开关电源系统简述
目前通信用高频开关整流模块，由交流配电、直流配电、整流单元和监控单元组成智能化的高频开关电源系统。它包括若干整流模块、交流配电单元、直流配电单元和监控模块。
交流配电单元是将输入的交流市电分配给多个整流模块（一般用单相市电居多）。交流输入采用三相五线制，即a、b、c三根相线和一根零线N、一根地线E。首先要接MOA避雷器，保护后面的电气设备免遭雷电压的冲击，再接三个空气开关，最后接入整流模块的输入。
整流模块的功能是将交流市电转变成符合我们通信设备要求的直流电。符合通信设备要求即：输出稳定的的直流电压、直流电压所含交流小、直流输出电压可以调节，能满足蓄电池充电电压的要求。同时，若干整流模块可以相互协调，能合理分配负载电流（即要有均流功能），当其中一个或多个整流模块出现输出高电压时该模块能正常退出而不影响其它模块的工作（即选择性过电压停机功能）等。
一个开关电源系统根据情况配有一组或两组蓄电池，在整流模块输出后，属于直流配电单元。除了串有相应的保护熔丝以外，还串有接触器的常开触点K，称之为蓄电池组的低压脱离（LVD）装置。当电压输出在设定范围内时，触点K是常闭触点，蓄电池组并入开关电源处于充电工作状态；当交流停电整流模块停止工作时，蓄电池组单独对负载放电，随着放电时间的延长，电池的输出电压会越来越低，当电池电压达到一个事先设定的保护电压值时，为了保护电池组不至于过放电而损坏，常闭触点K释放打开，从而断开了电池组与开关电源的连接，此时系统供电中断（事实上如此低的输出电压对其后的通信负载设备也会造成不良的影响）。这种情况将造成重大的通信事故，所以我们应加强日常维护工作，避免蓄电池组长时间放电。
直流配电单元（即DC/DC模块）是将蓄电池组接入开关电源与整流模块的输出并联，再将48v直流电分成多支路分配给各种容量的直流通信负载。为达到可靠性，每个支路均为两个独立的DC/DC模块并联，同时为满足用户各支路做成可插拔式，方便灵活配置。监控单元起着监督控制各个模块的工作情况，调整控制各模块正常工作的作用。拔出监控模块不影响系统的输出，只中断系统的监控作用。监控单元主电路以CPU为核心，采用EPRAM、RAM、EEPRAM等存储各种数据。为实现多设备的连接，设有RS232串口。可实现远程监控，具有I/O接口电路，以连接计算机、LCD模块和输出告警的接点。监控单元软件设计采用面向对象的编程方法。监控单元主要实现对开关电源系统的信息查询、参数设置、系统控制、告警处理、电池管理和后台通信等功能。
监控模块可监控对象有交流配电、整理模块、蓄电池组、直流配电、自诊断和通信等功能。
（1）交流配电监控可监测交流市电输入电压值是否过高、过低，有无缺相、停电、频率大小，电流高低以及MOA避雷器是否保护损坏等情况。当出现上述情况时，蜂鸣器发出声光告警，并存储记录发生故障的详细情况，以备值班人员查询并且处理。（2）整流模块监控可监测各整流模块的输出直流电压、电流及总输出电压、电流，各模块工作状态、故障与否、浮充或均充状态以及限流与否。并存储相关记录事件的详细情况。蓄电池组日常充电一般有两种电压：浮充电压和均充电压，一般以浮充为主，当浮充较长时间后或蓄电池组放电后转入更高电压的均充状态。整流模块一般工作在稳压状态，因为蓄电池组也是一种负载，当蓄电池深度放电完成交流恢复供电时导致负载电流太大时，整流模块会自动进入“稳流状态”，直到蓄电池组充电到一定程度，负载电流减小到正常范围以内后重新进入正常的稳压状态。这种“稳流状态”使得整流模块的输出电流一直稳定在事先设定的一个参考极限值，不随负载的增大而增大，我们称之为限流。（3）蓄电池组监控可监测蓄电池组总电压、充电电流、放电电流，记录放电时间以及放电容量、电池温度等。可调整蓄电池组LVD脱离保护电压值和恢复电压值、蓄电池组均充周期、均充时间和蓄电池组温度补偿等。蓄电池组周期均充指根据蓄电池厂家的建议，一般在“一定时间”浮充之后，要进行数小时的均充，这个“一定时间”即均充的周期。蓄电池温度补偿是指蓄电池充电的最佳电压会随着温度的变化而改变，监控单元能根据温度的变化控制整流模块动态地调整输出电压以满足电池最佳充电电压的要求。（4）直流配电单元监控可监测开关电源系统总输出直流电压、总输出直流电流、各DC/DC模块支路电压、电流以及各支路通断情况。（5）自诊断可监测监控单元本身各部件和功能单元工作情况。（6）通信电源可检测与远端计算机连接的通信参数（包括通信速率、通信端口地址），负责与远端计算机的实时通信。
5 开关电源系统的故障处理与维护
目前的高频开关电源系统具有一定的智能化，不但体现在具有智能接口能与计算机相连实现集中监控，而且当系统发生故障时，系统监控单元能显示故障事件发生的具体部位、时间等等。所以，维护人员利用监控单元的这些信息能初步判断故障的性质。但由于目前高频开关电源系统智能化成都东还远远没有达到真正能代替人的所谓“人工智能”的程度，很多实际故障发生后的判断处理任然需要有经验丰富的维护人员根据故障现象，进行判断，作出正确检查、得到及时处理。
当发生故障时，系统检查维修的基本步骤如下：
（1）首先检查系统有无声光告警指示。由于开关电源系统各模块均有相应的告警提示，如整流模块故障后其红色告警指示灯亮，同时系统蜂鸣器发出声告警。（2）再看具体故障现象或告警信息提示。例如观察具体故障现象与监控单元告警单元提示是否一致，有无历史告警信息等，有时可能会出现无告警但系统功能不正常的现象。（3）根据故障现象或告警信息，对本开关电源作出正确的分析及形成处理故障的检修方法，即可完成故障检修。
开关电源的故障可分为正常告警类故障、非正常告警类故障、功能丧失类不告警故障、性能不良不告警故障，根据系统的实际情况，加以处理判断。正常告警类故障：这一类故障发生时，系统配电模块、整流模块会有相应的故障指示，查看监控单元有相应的告警信息，各监控单元提示的故障信息与实际情况一致。非正常告警类故障：这一类故障发生时，虽然系统有故障灯亮、告警声响等现象，但情况与监控单元告警信息不一致或监控单元无相应告警信息。功能丧失类不告警故障：这一类故障发生时，系统的功能发生异常或丧失，但系统没有任何告警提示。性能不良不告警故障：这一类故障发生时，系统检测的参数不符合系统性能指标，发生检测不准或参数不对等情况。
在实际检修过程中，可根据故障现象归入上述一种或多种情况。
6 应急处理
为了维护系统的直流不间断供电，需要对威胁直流供电的故障采取一些应急措施。电源系统可能出现的造成直流输出中断的故障包括：交流配电电路不可恢复性损坏；直流负载或直流配电发生短路；监控模块损坏造成关机；直流输出过压造成模块封锁等。
6.1 交流配电应急处理
当交流配电故障，引起模块交流供电中断时，可将市电直接引入整流模块输入开关。
6.2 直流配电应急处理
（1）负载局部短路：将损坏负载对应支路模块拔出。（2）配电短路：故障发生后一般按以下步骤进行处理：切断交流供电；将电池强制从系统中分离；利用电池或整流器直接给负载供电。（3）电池保护接触器不正常断开，导致无直流输出。将电池保护“自动/手动”开关置于“手动”位置，电池保护“接通/断开”开关置于“接通”位置，电池保护接触器应合上；如果无效，拔掉电池保护接触器的右侧线圈端子。
6.3 监控模块故障应急处理
监控模块故障影响直流供电安全时，只需拔出监控模块即可。
6.4 整理模块故障应急处理
（1）整流模块内部短路：整流模块内部短路时该整流模块自动退出系统。（2）部分整理模块损坏：部分整流模块损坏后，如果剩余的完好模块能满足负载供电要求，则只需拔出损坏整流模块即可。（3）整流模块输出过压：当负载电流低于单个整流模块容量时，某一个整流模块输出过压将造成系统过压，致使所有整流模块过压保护，过压保护系统不能自动恢复正常。处理方法：拔出所有整理模块，然后逐一插入整理模块。当接通某一模块的交流输入开关时，系统再次出现过压保护时，拔出该整理模块即可。然后接通其它整流模块，系统将正常工作。需要注意的是：关掉故障模块后，需根据正常工作的模块数量重新设置模块数量及相应的模块地址。
6.5 停电应急处理
交流停电是电源系统运行中最常见的情况，当停电时间不长时，设备供电由蓄电池组承担，当停电时间较长，在蓄电池放电到一定程度时可启动油机发电机组引入交流配电单元的空开（发电期间切记关掉开关，谨防反送电）。建议油机发电机启动至少5min后，在切换给电源系统供电，以减小油机启动过度过程可能对电源设备造成的负面影响。
参考文献：
[1] 张雷霆.通信电源[M].北京：人民邮电出版社，2005（2）.
[2] 刘宝贵，张旭.通信电源设备使用维护手册[M].北京：人民邮电出版社，2008（6）.
高频开关电源范文第8篇
关键词: 电力电子技术; 高频开关电源; 功率半导体器件; 功率变换
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
1 电力电子技术概述
电力电子技术以功率处理为对象，以实现高效率用电和高品质用电为目标，通过采用电力半导体器件，并综合自动控制计算机(微处理器)技术和电磁技术，实现电能的获取、传输、变换和利用。电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面。
电力电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（P-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展，使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代末期和90年代初期发展起来的、以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通泰压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。
2高频开关电源概述
高频开关电源是交流输入直流整流，然后经过功率开关器件（功率晶体管、MOS管、IGBT等）构成放入逆变电路，将高压直流（单相整流约300V，三相整流约500V）变换成方波（频率为20kHz）。高频方波经高频变压器降压得到低压的高频方波，再经整流滤波得到稳定电压的直流输出。
高频开关电源的特点[1]：
1、重量轻，体积小
由于采用高频技术，去掉了工频（50Hz）变压器，与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况下，开关电源的体积只是相控整流器的1/10，重量也接近1/10。
2、功率因数高
相控整流器的功率因数随可控硅导通角的变化而变化，一般在全导通时，可接近0.7，以上，而小负裁时，但为0.3左右。经过校正的开关电源功率因数一般在0.93以上，并且基本不受负载变化的影响。
3、可闻噪声低
在相控整流设备中，工频变压器及滤波电感作时产生的可闻噪声大，一般大于60db，而开关电源在无风扇的情况下可闻噪声仅为45db左右。
4、效率高
开关电源采用的功率器件一般功耗较小，带功率因数补偿的开关电源其整机效率可达88%以上，较好的可以做到92%以上。
5、冲击电流小
开机冲击电流可限制在额定输入电流的水平。
6、模快式结构
由于体积小，重量轻，可设计为模块式结构。
3电力电子技术在大功率开关电源中的应用
3.1功率半导体器件
功率半导体器件的发展是高频开关电源技术的重要支撑。功率MOSFET和IGB的出现，使开关电源高频化的实现成为可能；超快恢复功率二极管和MOSFET同步整流技术的开发，为研制高效率或低电压输出的开关电源创造了条件；功率半导体器件的额定电压和额定电流不断增大，为实现单机电源模块的大电流和高率提供了保证。
（1）功率MOSFET
功率MOSFET是一种单极型（只有电子或空穴作但单一导电机构）电压控制半导体元件[8]，其特点是控制极（栅极）静态内阻极高，驱动功率很小，开关速度高，无二次击穿，安全区宽等。开关频率可高达500kHz,特别适合高频化的电力电子装置。
（2）绝缘栅双极晶体管IGBT
绝缘栅双极晶体管IGBT是一种双（导通）机制复合器件，它的输入控制部分为MOSFET，输出极为GTR，集中了MOSFET及GTR分别具有的优点[2]：高输入阻抗，可采用逻辑电平来直接驱动，实现电压控制，开关速度高，饱和压降低，电阻及损耗小，电流、电压容量大，抗浪涌电流能力强，没有二次击穿现象，安全区宽等。
3.2软开关技术
传统大功率开关电源逆变主电路结构多采用PWM硬开关控制的全桥电路结构，功率开关器件在开关瞬间承受很大的电流和电压应力，产生很大的开关损耗，且随着频率的提高而损耗增大。工作频率在20kHz，采用IGBT功率器件的PWM硬开关控制的电源，功率器件开关损耗占总损耗的60%~70%，甚至更大[3]。为了消除或抑制电路的电压尖峰和浪涌电流，一般增加缓冲电路，不仅使电路更加复杂，还将功率器件的开关损耗转移到缓冲电路，而且缓冲电路的损耗随着工作频率的提高而增大。
软开关技术利用谐振原理，使开关器件两端的电压或流过的电流呈区间性正弦变化，而且电压、电流波形错开，使开关器件实现接近零损耗。谐振参数中吸收了高频变压器的漏抗、电路中寄生电感和功率器件的寄生电容，可以消除高频条件下的电压尖峰和浪涌电流，极大地降低器件的开关应力，从而大大提高开关电源的效率和可靠性。
3.3同步整流技术
对于输出低电压、大电流的开关电源来讲，进一步提高其效率的措施是在应用软开关技术的基础上，以功率MOS管反接作为整流用开关二极管，这种技术称为同步整流（SR），用SR管代替肖特基二极管（SBD）可以降低整流管压降，提高开关电源的效率。
现在的同步整流技术都在努力地实现ZVS及ZCS方式的同步整流。自从2002年美国银河公司发表了ZVS同步整流技术之后，现在已经得到了广泛应用[4]。这种方式的同步整流技术巧妙地将副边驱动同步整流的脉冲信号与原边PWM脉冲信号联动起来，其上升沿超前于原边PWM脉冲信号的上升沿，而降沿滞后的方法实现了同步整流MOSFET的ZVS方式工作。最新问世的双输出式P联M控制IC几乎都在控制逻辑内增加了对副边实现ZVS同步整流的控制端子。这些IC不仅解决好初级侧功率MOSFET的软开关, 而且重点解决好副边的ZVS方式的同步整流。用这几款IC制作的DC/DC变换器, 总的转换效率都达到了94%以上。
3.4控制技术
开关变换器具有强非线性、离散性、变结构的特点，负载性质也是多变的，因此主电路的性能必须满足负载大范围的变化，这使开关电源的控制方法和控制器的设计变得比较复杂。
电流型控制及多环控制在开关电源中得到了较广泛的应用；电荷控制、单周期控制等技术使开关电源的动态性能有了很大的提高。一些新的方法，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制及各种调制方式在开关电源中的应用，已经引起关注。
随着微电子技术的发展，微控制器的处理速度越来越快，集成度越来越高，将微控制器或者DSP应用到大功率开关电源的数字控制模块已经成为现实。开关电源的高性能数字控制芯片的出现，推动了电源数字化的进程[5]。
数字控制可以实现精细的非线性算法，监控多部件的分布电源系统，减少产品测试的调整时间，使产品生产率更高。实时数字控制可以实现快速、灵活的控制设计，改善电路的瞬态响应性能，使之速度更快、精度更高、可靠性更强。
4 结束语
高频开关电源作为电子设备中不可或缺的组成部分也在不断地改进，高频化、模块、数字化、绿色化是其发展趋势。高频开关电源上述各技术的实现，将标志着开关电源技术的成熟。电力电子技术的不断创新，将使开关电源产业有着广阔的发展前景。
参考文献
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[4] 李龙文. 开关电源技术的最新进展. 电源应用技术,2006（8）
高频开关电源范文第9篇
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
1、前 言在电力系统中，直流电源作为继电保护、自动装置、控制操作回路、灯光音响信号及事故照明等电源之用，是发电厂和变电站比较重要的设备。因直流电源故障而引发的事故时有发生，所以，对直流电源的可靠性、稳定性具有很高要求。传统的直流电源多数采用可控硅整流型。近几年来，我国电网已经全面采用智能化的高频开关电源，这种电源系统具有许多优点：安全、可靠、自动化程度高、具有更小的体积和重量、综合效率高以及噪音低等，大大降低了运行人员的工作量，适应电网发展的需要，值得推广使用。高频开关电源整流器的工作原理：交流电源接入整流模块，经滤波及三相全波整流器后变成直流，再接入高频逆变回路，将直流转换为高频交流，最后经高频变压器、整流桥、滤波器后输出平稳直流。这种高频开关电源主要由高频开关充电模块、集中监控器和蓄电池组等组成，其中充电模块和集中监控器具有内置微处理器，智能化程度高。高频开关电源系统正常运行时，充电机的输出与蓄电池组并联运行，给经常性负荷供电，同时对蓄电池进行浮充电，以补充蓄电池的自放电。当交流电源输入中断后，由蓄电池组给负荷供电，以保证对负荷连续不间断供电，当交流电源恢复正常后，系统自动对蓄电池进行均充电，对蓄电池大量放电后进行电能的快速补充。
2、高频开关电源的原理和特性
2.1高频电源系统方框图
高频开关整流器一般是先将交流电直接经二极管整流、滤波成直流电，再经过开关电源变换成高频交流电，通过高频变压器变压隔离后，由快速恢复二极管高频整流、电感电容滤波后输出，见图1。
图1
2.2采用高频化有较高技术经济指标
理论分析和实践经验表明，电器产品的体积重量与其供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz时，用电设备的体积重量大体上降至工频设计的（5～10）％。这正是开关电源实现变频带来明显效益的基本原因。逆变或整流焊机、通讯电源用浮充电源的开关式整流器，都是基于这一原理。
那么，以同样的原理对传统的电镀、电解、电加工、浮充、电力合闸等各种直流电源加以类似的改造，使之更新换代为“开关变换类电源”，其主要材料可以节约90％或更高，还可节电30％或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，既可带来显著节能、节材的经济效益，更可体现技术含量的价值。
2.3设计模块化——自由组合扩容互为备用提高安全系数
模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的应力（表现为过电压、过电流毛刺）。为了提高系统的可靠性，而把相关的部分做成模块。
把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），这既缩小了整机的体积，又方便了整机设计和制造。
多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。这样，不但提高了功率容量，在器件容量有限的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，便极大地提高了系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供了充分的时间。
3电力智能高频开关整流器与原始直流设备的性能比较
以前我国各地的发电厂、水电站及500kV、220kV、110kV、35kV等各类变电站所使用的直流电源设备，大部分采用的是相控电源，由于受工艺水平和器件特性的限制，上述电源长期以来处于低技术指标、维护保养难的状况。由于受变压器或晶闸管自身参数的限制，上述电源存在很多不足之处，已远远不能满足飞速发展的电力工程的需要，而以体积小、重量轻、效率高、输出纹波低、动态响应快、控制精度高、模块可叠加输出、N＋1冗余等为特点的高频开关电源逐步取代相控电源已是大势所趋，特别是近十年来电力电子技术的迅猛发展以及功率器件制造技术的提高，更使高频开关电源的可靠性及适用面大大优于前者，所以自上世纪90年代以后，美国、德国等西方发达国家新建电厂和变电站的相关设备已全部采用高频开关电源，并完成了对旧有电源设备的改造。而我国在近几年来也逐步完成了从原始直流设备到高频直流电源的过渡。
表1高频开关电源直流系统与常规电源直流系统的比较
由以上表格我们可以看出，智能型高频开关电源与传统的相控电源比较，主要技术指标均优于部标1～2个等级以上，具有以下优点。（1）相控电源硅整流器采用1+1主从备份方式，而高频开关电源采用N+1模块冗余并联组合方式供电，即如果N个模块的输出电流能满足充电电流需要，则采用N+1模块平均分配，因此，可提高系统运行可靠性。个别模块故障时，可带电更换，不影响系统的正常运行，扩容维护方便。（2）可控硅整流器运行于浮充电方式时，直流输出的纹波系数较大，曾发生中央信号装置误动作和高频继电保护误发信号等事故，按部颁要求纹波系数不大于2%。另外，可控硅整流器与蓄电池并联运行，纹波系数较大时，若浮充电压波动或偏低会出现蓄电池脉动充电放电现象，对蓄电池不利。高频开关电源的充电装置采用多个智能化模块并联组合供电，使得供电质量和技术参数明显提高。模块采用准谐振技术（或脉宽调制技术）和电流电压双环控制技术，提高开关工作频率，开通损耗小，输出电压的纹波系数很小，一般≤±0.1%额定电压，进而可防止蓄电池脉动充电放电，延长蓄电池的使用寿命，可靠性更高。（3）高频开关电源整流模块具有内置微处理器，是提高设备管理水平的基础，在满足直流系统故障信号应尽量完善的前提下，使接线简单，安装调试快捷。除了能在面板上直接显示输出电流和电压及模块的各种运行状况外，还能通过监控模块与电力系统的自动化网或变电工区直流班监控系统通信，进行远程监视和对模块各项操作，实现四遥功能。传统的直流电源一般在屏柜上装设电流、电压表和其它专用装置对设备进行监视，且这些测量值不能经通信口实现远程监视（微机型除外）。即使有遥测，也是采用直流采样方式，采样点不多，对反映各种运行状况的信号也以接点方式接至光字牌或遥信屏，因此，接线繁琐，自动化程度低，实现遥控和遥调功能的难度较大。 （4）按部颁要求，充电时稳流精度误差≤±5%，浮充电时稳压精度误差≤±2%。而高频开关电源稳压、稳流精度更高，其误差一般≤±0.5%，可避免对蓄电池过充、欠充，保证蓄电池运行在最佳状态。阀控式电池容量大、维护量孝放电倍率低，适用于大容量的直流电源。从原理性能看，高频开关模块适合与阀控式电池配套使用。（5）高频开关电源整流模块具有并联运行方式下自动均流功能。同时，设有过流、过压及瞬时短路保护，安全可靠的防雷措施，能有效地承受输出短路冲击。另外，采取多重有效措施，防止高频电源及谐波对交流电网侧的干扰。（6）高频开关电源综合转换效率高，多数厂家的转换效率达到90%以上，而相控电源转换效率一般只有60%～80%。再有一大特点就是这种电源系统设有微机型集中监控装置，可以支持多种通信协议，与调度中心或变电工区的直流班监控系统通信，对直流系统进行四遥监控，具有测量模块的输出电流和电压、直流母线电流和电压、电源的输出电流和电压、电池充放电电流和电压等；控制电源的开关机等；控制高频开关电源实现对蓄电池浮充、均充方式的自动转换；控制硅链的自动或手动投切，保证控制母线的稳压精度等功能。同时，这种系统还设有专用微机绝缘监察装置，能实时显示母线电压和正、负母线对地绝缘电阻的大小及发出异常报警，对各回馈线的绝缘情况进行巡检，指示具体发生故障的回路，这种选线功能为查找直流接地带来极大方便。
4、结束语
目前，我国正大力实施变电站的无人值班管理，因此，对设备的选择将会朝着小型化、少维护或免维护及自动化程度高的方向发展。高频开关直流电源正能适应这种要求，经过这几年的运行考验，这种产品的性能已逐步成熟、稳定。凭着优越的技术性能和良好的价格性能比，高频开关电源将成为直流电源的首选产品。参考文献
[1] 白忠敏，刘百震，於崇干《电力工程直流系统设计手册（第二版）》，2009年，中国电力出版社
[2]DL/T 857-2004《电力用直流电源监控装置》 国家经济贸易委员会
[3]DL/T 781-2001《电力用高频开关整流模块》 国家经济贸易委员会
[4]DL/T 459-2000《直流电源柜订货技术条件》 国家经济贸易委员会
[5] DL/T 5044-2004 《电力工程直流系统设计技术规程》 国家经济贸易委员会
[6] 国家电网公司.《直流电源系统管理规范》.北京：中国电力出版社，2006.
作者简介
高频开关电源范文第10篇
关键词：高频开关电源监控系统 高频开关控制器 传输方式
1 高频开关电源监控系统的组成
高频开关电源监控系统由交流配电部分、整流器、直流配电部分和控制器（又称监控模块）组成，如图1所示：
2 控制器
2.1 高频开关电源系统中的控制又称监控模块或监控单元，它与高频开关电源系统中的交流检测单元、直流检测单元和转接单元等组成本机监控系统，对开关电源系统及蓄电池组进行实时检测、控制和故障告警，并使开端电源能够远程监控，实现少人或无人值守。正是有了这种控制器，才使开关电源设备成为智能电源。
2.2 控制器的主要功能有：
a) 检测：可检测系统交流供电、电池状态、整流器状态、电池电流、主分路电流及故障内容。
b) 控制：系统开机/关机、均充开/关、整流器开机/关机、电池试验开/关。参数设置 如下：
――系统参数：整流器柜数；
――电池参数：均充电压、浮充电压、 过压值、欠压值、充电限流值、转换电流等；
――监控参数：设备编号、通讯接口、拨号方式、电话号码及故障回报开/关等。
通过通讯接口：RS232或RS485与监控中心连接实现“三遥”。
3 智能高频开关电源监控系统应用
3.1 智能高频开关电源监控系统是一个通信电源监控远程监控的集中监控系统，其主要功能是对监控范围内的电压环系统进行遥信、遥测、遥控，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理监控数据，及时检测故障并通知维护人员处理，从而实现通信站的无人或少人值守，以及电源的集中维护和优化管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。
3.2 智能高频开关电源监控系统的基本机构，它一般是由集中监控中心（Supervision Center SC）、区域监控中心（Supervision Station SS）监控单元（Supervision Unit SU）和现场监控模块（Supervision Module SM）构成。
根据用户及监控系统工程规范的要求，监控系统组网方案为三级结构：
a) 集中监控中心。设在最高级监控中心机房内，负责处理、存储、显示、管理各二级单位的监控站点；
b) 区域监控中心。各二级单位监控中心机房内，负责查询、处理、存储、管理各自所辖的监控站；
c) 现场监控单元。各单位所辖单个通信站等监控点，负责采集现场监控单元各个被监控设备的参数。
3.3 监控系统传输方式
3.3.1 任何一种监控系统都必须获取监控数据，传输方式则是达到这一目的不可缺少的手段。智能监控系统的组网、监控系统的规模及监控系统的监控量（内容）与传输方式具有密切的关系。
3.3.2 在监控系统中，不同的网络级别之间，可以采用不同的传输方式。
a) 监控模块（SM）与监控单元（SU）之间的传输方式
监控模块（SM）与监控单元（SU）都处于监控现场，距离较近，一般采用专用数据总线，物理接口与传输速率有以下几种：
――V.11/RS422 1.2-48kbit/s
――V.10/RS432 1.2-48kbit/s
――RS485 1.2-48kbit/s
――RS-232 1.2-19.2kbit/s等。
b) 监控单元(SU)与上级监控中心之间的传输方式
监控单元(SU)与区域监控中心（SS）之间，宜采用两种传输手段，主辅备用，并能自动切换；而对于区域监控中心（SS）与监控中心（SC）之间的传输，可用的传输方式很多，一般应以专线为主，计算机公网或拨号公网电话网为辅，专线和拨号线之间应能自动切换。用于监控的传输网络有以下几种：
――数字数据网（DDN）；
――分组交换网（PSDN）；
――帧中继（Frame Relay）；
――异步传输模式（ATM）；
――话音专线（采用Modem）；
――拨号电话线（采用Modem）。
3.4 监控系统特点
a) 系统结构扩展性强。可根据用户需求进行多级组网，升级平滑无需收取任何软件费用。
b) 现场监控单元采集设备模块化扩展性强。现场采集设备模块化设计有多种形态组合，采集设备有充分扩展接口作为预留。
4 结论
高频智能开关电源监控系统的监控对象一般是电源设备，监控目的是完成三遥量的监控。随着维护需求的不断发展，对监控系统提出了更高更全面的要求。要求监控对象更加全面，监控对象不仅要包括常规的电源设备和环境量，还应增加进出门识别、电池及电缆防盗等监控项目，现场安装警铃、警灯等警示设备，视频设备，空调设备运行状态等。