XRG威思曼高压电源

威思曼XRG系列是高性能19’标准机架式高压电源，它可集成输出直流电压5.5V电流0.3A

电源。高压和灯丝电流可实现线性平稳上升。

电源还可外接电位器实现输出电压和电流的远程控制，

大功率可调开关电源

！ 题目：可调稳压器 大功率可调开关电源 指导老师：陈德胜 队员及年级：罗国颖徐业刘胜玥张军光王凤华李飞（2007级） 学校及院系：陕西理工学院物理系 摘要 本系统稳压与限流部分均用TL494控制，系统层次简洁明了，电路结构简单且所采用电子元件均是常用的，市场上均有销售，使电路实现更具有可行性。本系统电压可调范围0—33V，电流可调范围0—5A，最大输出功率120W，整机效率63.99%。主要适用于对输出电流和输出功率要求大，但对电压调整率和负载调整率不是很高的电子设备。由于采用了开关式控制，为了提高效率,调整管就要用高频开关管。又因为输出电流要求大，所以我们采用复合的方式。经过考虑，我们采用了IRFP9240高频开关场效应管和2SC3320高频开关三极管复合而成。在实际设计过程中，可调电压部分我们采用了LM317作为可调基准与TL494内部的误差放大器构成误差放大环节；可调电流部分，我们利用TL494内部的控制比较放大器和其内部基准电压组成误差放大环节，电路简单而性能优越。在输出电压和电流显示方面，我们采用高精度数字表头；在散热方面我们采用风扇和金属散热板辅助。 一、0V~+33V稳压电源 1、方案选择 （1）串联式稳压电源方式 我们首先想到的是用三端可调稳压器先提供稳定电压和小电流，再经过三极管扩流方式达到大功率输出。且集成可调稳压器具备了各种保护功能，所以外围电路就可简化。但由于本系统要求输出电压范围较大，电流也大，这种方式的输出电流与流过集成可调稳压器电流相同，当输入与输出压差太大时，集成可调稳压器的发热量也相当大，也降低了效率。若选此种方案，应考虑采用换档切换调压方式，以减少输入与输出电压差。但这样未免增加了系统的复杂性，效率同样难以达到理想效果。 （2）开关电源方式 这种方式的电源效率高，但一般纹波较大。而我们要求的重点是高效率，所以根据实际情况，综上后，我们决定采用了方案（2）。经过此选择，开关控制方式采用PWM，而控制IC采用TL494。 电路结构图如下图所示 (电路结构图)

-48V高频开关电源

深圳市普顿电力设备有限公司 48V直流通信电源 （直流变换器-通信电源-高频开关电源）（通信机房基站移动通信专用） 使 用 手 册

一：普顿整流模块简介 (一) 整流模块的工作原理 整流模块的原理框图如图5-1所示，EMI 电路有两个功能： 1）防止市电电网由于负载的开关及闪电造成的尖峰对整流模块造成的危害； 2）阻止整流模块内高频开关产生的干扰电压及电流反灌给电网。 EMI 交流输入 全桥整流 DC/DC 变换电路 输出整流滤波电路 PWM 控制电路 电压、电流检测 监控接口 直流输出 图5-1 普顿-4830-2U 整流模块工作原理框图 整流模块变换电路为双正激拓扑结构，开关管同时导通，不存在桥式拓扑中桥臂直通的危险；变压器也不存在因偏磁而造成饱和的危险；从拓扑结构上保证了模块的可靠性。双路互补倍频的双正激拓扑，使整流模块工作频率高达160kHz 。 本模块的设计采用了高频脉宽调制技术，低差自主均流技术，以及高可靠快速保护技术。低差自主均流控制单元确保模块并联运行时实现模块间自动均流，从轻载（5％负载）到额定负载，模块间最大电流误差<2A 。高可靠快速保护以及专门设计的短路回收特性，确保模块长期短路也不会损坏，完善的保护功能保证了系统与模块安全可靠运行。 该模块具有150V AC ～300V AC 的电压输入范围。为确保模块安全可靠地工作，设计了二级限流功能，当电网电压在176V AC ±5V 以下时，电源模块自动进入限流工作区间，最大输出电流为15A ；当电网电压在176V AC ±5V 到300V AC 之间时，模块额定工作电流为30A 。

整流模块采用了输入、输出滤波电路及屏蔽结构，使模块具有电磁兼容性，各项杂音指标均优于部颁标准。模块结构以及内部元器件布局，考虑了各种安全规范，使模块具有较高的安全性。 二：普顿整流模块外形结构 图5-2 输出显示DISPLAY CD 电流显示 电压显示 VD POWER 电源开关 运行 RUN 均充微调 EC ADJ FC 浮充 均充 EC 浮充微调 FC ADJ MANUAL手动 自动AUTO 故障 ALM DC+DC-E N L 并机接口 A型机箱机械尺寸图 图5-3

高压强脉冲电源的设计

高压强脉冲电源的设计 摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设 计了高压电源、IGB T控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的 脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调，放电脉冲电 流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与计算 机的连接。 关键词：高压电源； IGBT ；可控硅 The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer. Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR， 引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属 形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越 引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备，一般电压较低，频率也 较低。特别是高压充电部分采用调压器调压［3］，这样体积太大也显 笨重。要产生更高的磁场强度，可以改变脉冲磁场频率的自动运行的

高压大功率脉冲电源的设计

1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质，

移相全桥大功率软开关电源的设计

移相全桥大功率软开关电源的设计 移相全桥大功率软开关电源的设计 1引言 在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。 本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好 的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。 2主电路的拓扑结构 鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。 隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高 的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。 图1主电路原理图 3零电压软开关 高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS控制方式，控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。

开关频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。 图2IGBT驱动电压和集射极电压波形图 4容性功率母排 在最初的实验样机中，滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGBT上的电压及流过IGBT的电流均发生了高频震荡，图3为满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了高频谐振。满载运行一小时后，功率母排的温升为38℃，电容C5的温升为24℃。 图3使用普通功率母排时变压器初级电压、电流波形 为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃，电容C5的温升为10℃。 图4使用容性功率母排后变压器初级电压和电流波形 5采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流为了进一步减小损耗，输出整流二极管采用多只大电流（400A）、耐高电压（80V）的肖特基二极管并联使用。而且，每个变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样，每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时，次级整流二极管配上了RC吸收网络，以抑止由变压器漏感和肖特基二极管本体电容引起 的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，有利于效率的提高。 对于大电流输出来说，一般要把输出整流二极管并联使用。但由于肖特基二极管是负温度系数的器件，并联时一般要考虑它们之间的均流。二极管的并联方

高压开关电源概念及分类

高压开关电源概念及分类 一、概念 高压开关电源是利用现代电力电子技术，控制高压开关管开通和关断的时间比率，维持不乱输出电压的一种电源，高压开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。高压开关电源和线性电源比拟，二者的本钱都跟着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源本钱在某一输出功率点上，反而高于高压开关电源，这一点称为本钱反转点。跟着电力电子技术的发展和立异，使得高压开关电源技术也在不断地立异，这一本钱反转点日益向低输出电力端移动，这为高压开关电源提供了广阔的发展空间。 高压开关电源高频化是其发展的方向，高频化使高压开关电源小型化，并使高压开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外高压开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。高压开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。SCR在高压开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动难题，高压开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET 取代。 二、3个前提 1、高压开关：电力电子器件工作在高压开关状态而不是线性状态 2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频 3、直流：高压开关电源输出的是直流而不是交流 三、高压开关电源的分类： 人们在高压开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发高压开关变频技术，两者相互促进推动着高压开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。高压开关电源可分为AC/DC 和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及出产工艺在海内外均已成熟和尺度化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，碰到较为复杂的技术和工艺制造题目。以下分别对两类高压开关电源的结构和特性作以阐述。 四、接地 高压开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，高压开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此高压开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列高压开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能知足上述电磁兼容的要求。 五、保护电路 高压开关电源在设计中必需具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的高压开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或高压开关电源。

高频开关电源详细介绍

高频开关电源详细介绍 高频开关电源因其体积小、效率高、性能卓越而已广泛应用于各行各业的各种领域。隨着高电压大功率开关器件的普及，驱动集成电路的完善，以IGBT 为开关器件的高频开关电源取代以相控元件SCR组成的低压大电流电镀电源已成为一种趋势，产品质量稳定可靠，高效节能，可以满足多种电镀、电解、氧化、镍网工艺的要求，可组成手动换向、自动周期换向、多机组合RS232-485控制以及与PC机接口，是替代调压器整流器、可控硅整流器的理想产品。 一、产品特点 ◆本厂研制的GKW 系列高频开关电源，主要元件选用进口元器件，进口专用IGBT集成厚膜驱动电路，其他关键部件如高频磁环，集成电路等均选用国际、国内名牌产品； ◆开机软起动； ◆恒压、恒流工作方式选择转换； ◆定时工作、二阶段套铬专用程序控制（不属于标配，用户在订货时注明）； ◆三步仿金专用程序控制（不属于标配，用户在订货时注明）； ◆远控控制配用PCSXMB-08CS通用控制器； ◆具有过流、短路、超温、缺相、过压、欠压保护功能； ◆操作简单，维护方便，体积小，效率高，比调压器调压或饱和电抗器调压式节能30% ，比可控硅调压式节能18 %，体积及重量只为同规格可控硅调压式的1/5左右； ◆GKW500系列系列高频开关电源采用主机面板操作；

◆GKW1000-12000系列高频开关电源，电压、电流采用远控控制器操作，指示灯显示工作状态，后面板设有远控端口，通过控制通讯电缆连接控制器，控制器可安装在槽边适当位置，方便在槽边进行电流、电压的调节； 控制接口：可根据用户要求在订货时注明； ◆485通讯控制，由电脑设定调整（一台电脑可控制60台电源）； ◆配置PLC接口(由PLC触摸屏控制）； ◆配置模拟接口（由远控控制器控制）； ◆整机外壳、结构件采用优质冷轧钢板制作，喷塑处理； 产品规格 ◆直流输出电压：4V、6V、8V、12V、18V、24V、36V、120V、200V； ◆直流输出电流：200A-30000A； ◆特殊规格可定制； 二、GKW500-30000A系列主要技术指标 ◆输入电源：380V三相三线制（500A设备380V三相四线制） ◆恒压、恒流输出精度：≤±1% ◆工作方式：恒频脉宽调节调压方式； ◆效率：≥90％； ◆纹波系数：≤1％； ◆开机软起动：0－3S； ◆过载保护镇定值：（即Iout=Ie×100％）。

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)03-0761-04 200kV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200 kV,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。 Fig.1　Principle block diagram of200kV high voltage switch pow er supply 图1　200kV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220V电压经整流、滤波后形成+220V和-220V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桥开关的导通和截止,从而输出幅度约为220V的中频脉冲功率信号。图3为全桥开关电路原理图。电源控制器采用UC3875开关电源移相PWM控制集成电路。对IGBT开关管S1～S4组成的全桥开关电路进行移相控制,S1,S3为超前臂,S2,S4为滞后臂。借助开关管的输出电容C1～C4充放电,在输出电容放电结束(电压为0V)的状态下完成开关管零电压导通,功率损耗最小,这就是软开关过程。软开关过程使整个高压开关电 ＊收稿日期:2010-06-21; 修订日期:2010-11-11 基金项目:中国工程物理研究院预研基金项目 作者简介:周长庚(1956—),男,博士,研究员,从事核技术及应用研究;zh ou changg@https://www.sodocs.net/doc/159431702.html,。

大功率可调开关电源的电路图原理

大功率可调开关电源的电路图原理 本文给出了一种新型大功率可调开关电源的设计方案。采用Buck型开关电源拓扑，以带单路PWM输出和电流电压反馈检测MC33060为控制IC,配以双路输出IR2110驱动芯片，设计了一种可调高电压大功率的开关电源，有效解决了普通开关电源在非隔离拓扑结构下输出电压和功率不能达到很高的限制，并带有过流保护等电路。文中以MC33060的应用为基础介绍了可调开关电源设计的方法，然后详细讲解了本系统的组成以及各个部分的作用，文章最后总结了该系统的特点。 1.引言 开关电源作为线性稳压电源的一种替代物出现，其应用与实现日益成熟。而集成化技术使电子设备向小型化、智能化方向发展，新型电子设备要求开关电源有更小的体积和更低的噪声干扰，以便实现集成一体化。对中小功率开关电源来说是实现单片集成化，但在大功率应用领域，因其功率损耗过大，很难做成单片集成，不得不根据其拓扑结构在保证电源各项参数的同时尽量缩小系统体积。 2.典型开关电源设计 开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM,Pulse Width Modulation）控制IC（Integrated Circuit）和功率器件（功率MOSFET或IGBT）构成，且符合三个条件：开关（器件工作在开关非线性状态）、高频（器件工作在高频非接近上频的低频）和直流（电源输出是直流而不是交流）。 2.1控制IC 以MC33060为例介绍控制IC。 MC33060是由安森美（ON Semi）半导体公司生产的一种性能优良的电压驱动型脉宽调制器件，采用固定频率的单端输出，能工作在-40℃至85℃。其内部结构如图1所示[1],主要特征如下：1）集成了全部的脉宽调制电路； 2）内置线性锯齿波振荡器，外置元件仅一个电阻一个电容； 3）内置误差放大器； 4）内置5V参考电压，1.5%的精度； 5）可调整死区控制； 6）内置晶体管提供200mA的驱动能力； 7）欠压锁定保护； 图1MC33060内部结构图 其工作原理简述：MC33060是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如（2-1）式：

大功率高频开关电源的设计要点

大功率高频开关电源的设计要点 摘要开关电源设计需要综合分析电力电子、电磁学、微电子技术、热力学等多门学科，具有较强的综合性。同时电源为电力设备正常运行的核心，尤其是现在资源需求与环保节能理念下，需要在原有基础上，对开关电源设计方法进行更为深入的研究。本文重点分析了大功率高频开关电源设计要点。 【关键词】大功率高频开关电源系统设计 开关电源即交互式电源，为高频化电能转换装置，可以利用不同形似架构，将一个准电压转换成用户端需要的电压或电流。大功率高频开关电源现在已经被广泛的应用到军工设备、LED照明、通讯设备、科研设备、电力设备等领域，具有功耗小、效率高的优点。在对其进行设计时，需要结合其运行原理，确定系统各环节设计要点，对各节点功能进行优化。 1 大功率高频开关电源 1.1 开关电源特点 电气设备容量持续增大，为满足实际应用需求，市场上逐渐出现更多的大功率高频开关电源，同时与传统开关电源相比，还可以有效降低对电网的影响，更符合节能环保发展

理念。另外，开关电源的高频化设计，可以进一步减小其体积大小，并可根据实际需求来灵活控制电容、电感容量，将生产成本控制到最低。因此，在对大功率高频开关电源进行设计时，需要充分发挥出其所具有的优点，便于更好的满足实际发展需求。 1.2 开关电源原理 基于线性开关，开关电源开关管工作处于开关状态，将基础降压电路作为例子进行分析，确定开关电源工作过程与所处状态。如图1所示，当开关处于闭合状态时，持续电压将会对电感LO两端产生作用，电感电流将呈直线上升趋势，可用公式表达：iL（on）=（Vin-V out）ton/L。当开关处于开通状态时，电能将被存储在电感中，来满足关断时间内对负载的输出需求，其中存储能量可用公式表示：Estored=1/2Lo （I2pk-I2min）。开关断开后，电感Lo输入端电压会降为零，电感上能量需要通过续流二极管D维持负载，整个区间内电感电流可以用公式描述：iL（off）=（V out-VD）toff/L。通过伏秒平衡来表示输出电压与输入电压关系：V out=D?Vin，其中D表示开关占空比，取值ton/T。在开关电源再次开通后，结束整个运行过程。 2 大功率高频开关电源设计要点 2.1 拓扑结构选择 开关电源功率拓扑主要负责DC/DC高频逆变的实现，

大功率电镀高频开关电源的设计分析

大功率电镀高频开关电源的设计分析 1 电镀行业对电镀电源的技术要求 电镀行业的重大关键设备是电镀电源，其性能的优劣直接影响到电镀产品工艺质量的好坏；同时，电镀行业最主要的能量消耗是电源，因此高品质的电源是电镀业节能增效的决定性因素，对电网的绿色化也有重要影响。在电气性能方面，电镀电源属于低压大电流设备，要求操作简便、能承受输入端的突变和输出端短路，以及操作过程过载的冲击。还由于电源设备工作在酸碱、潮湿等恶劣环境下，对电镀电源的稳定性、可靠性、抗干扰性、耐腐蚀性等要求也显得更为重要。这些，都是设计电镀电源必须考虑的重要因素。 高频开关电源与传统工频整流电源相比，具有高效节能约20%~30%、省材约80%~90%、功率密度大（输出1A电流传统电源需要制造材料0.5kg~1kg，而开关式电源只需要0.06kg~0.12kg），而且动态特性和控制调节特性好，制造过程占地少、加工量少等特点[1]。电镀电源要求输出功率大（通常输出电流要2000A以上），电镀行业推广应用开关式电源对节能、节省资源都是有显著效果的措施。 2 电镀电源的主电路结构 电镀电源在满足其电气技术要求的条件下，应该尽量采用结构简单、稳定可靠的技术方案。而高频开关电源要获得大功率输出，也要从电路结构设计的各方面都要采取相应的措施，来保证大功率输出的要求。 因此，其工作电源直接选用380V的三相交流电源。经过三相桥式整流，滤波，作为开关电源的输入电源。由于要求输出大功率，主回路功率变换器要采用桥式电路才能实现。因为桥式电路使得高频变压器只需要一个原边绕组，通过正向、反向的电压，得到正向、反向的磁通，变压器铁芯和绕组利用最佳，效率、功率密度都较高；另外，功率开关承受的最大反压可以不超过电源电压；利用四个反接在功率开关两端的体二极管，无须设置能量恢复绕组，变压器的反激能量就可以恢复利用[2]。所以功率变换器选择桥式电路结构。主电路结构。 图中L C改为斜体，电容改为平行线 3 使用软开关变换器方案的必要性 在功率变换器使用桥式电路结构的条件下，根据开关器件的开关状态，通常可以将开关型功率变换器分为两大类：硬开关变换器和软开关变换器。以PWM脉冲宽度调制变换器为例，它通过改变开关接通时间的长短，即改变脉冲占空比来实现对输出电压和输出电流的调整，PWM开关技术以其电路简单，控制方便而获得了广泛的应用。 通常DC/DC变换器的桥式主电路结构原理图。 图中符号改为斜体，二极管改为空心通直线 早期的PWM开关技术，其电子开关是一种“硬开关”，。即功率开关管的开通或关断是在器件上的电压或电流不等于零的状态下强迫进行的，造成电路的开关损耗很大，硬开关变换器由此得名。正是由于电路的开关损耗很大，使得PWM开关技术的高频化、大功率工作受到了许多的限制[3]。由于硬开关限制了变换器的输出功率和开关频率的提高，硬开关条件下的开关电源输出功率一般小于10kW，工作频率为20kHz左右。针对硬开关PWM变换器的不足，八十年代末，一种新的开关变换器——移相PWM控制软开关变换器被提了出来，并得到广泛的研究。 脉宽调制软开关技术(SPWM)的问世，推动大功率逆变技术的研究与应用水平又上了一个新的台阶。脉宽调制软开关技术综合了传统脉宽调制技术和谐振技术的优点，仅在功率器件换流瞬间，应用谐振原理，使开关变换器开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变

高压电源的工作原理以及应用和设计原理

工作原理 高压直流电源产生的负高压，接入电晕极（阴极），它与沉淀极（阳极）之间产生电场，电场强度超过一定极限后在阴阳两极间即产生电晕放电。此时流经电场区的气体发生电离， 产生大量的离子和电子。周围可以听见强烈的电磁风声。光线暗时可见紫兰色电晕。通过电 场的煤气中的焦油、粉尘、水雾等粒子与离子或电子结合而荷电，在电场力的作用下向两极 运动。由于电子质量小，运动速度快，空间分布广，所以主要是荷负电的粒子向沉淀极运动。到达沉淀极板中和后，依靠残存的静电引力和分子间凝聚力首先吸附于沉淀极，而后靠自身 重力沿极板下落，通过焦油出口排出。 高压电源的应用 高压直流电源是将Ac220V电网电能转变成特种形式的高压电源，高压直流电源按输出电压 极性可分为正极性和负极性两种。高压直流电源已经广泛应用于各行各业，仪器仪表各种电 子设备，农业领域也有应用，例如农业环境静电除尘，静电喷雾杀虫，农业物料静电喷涂包裹，农产品加工中的静电植绒、农业生物静电效应研究、静电杀菌、农业种子静电处理等等。随着农业科学技术的不断发展进步，农业科学研究和农业工程应用实践对高压静电电源的需 求逐年增多，对其精度、性能、规格、品种、类型、体积、智能化操作等方面都提出了许多 新的要求，现有的高压直流电源已经不能满足农业领域中的许多需要，研究和开发适合农业 领域要求的多种新型直流高压电源已经成为一种客观需求，而且其社会效益和经济效益都比 较显著，市场前景比较光明。信息来源:武汉凯琛威电子科技有限公司 回顾高压直流电源发展历史，高压直流电源最初是将工频电压直接经高压变压器升压后整流 滤波，或升压后再倍压整流后得到高压的，其基本原理如图1所示。随着科学技术的发展， 后来高压直流电源才发展到了线性高压直流电源。早期的高压直流电源通常采用220 V工频 交流经变压器升压，整流滤波获得，电源的体积和重量很大，并且纹波较大，稳定性不高， 效率低。目前的高压电源主要采用开关电源技术，PWM波的产生芯片主要用SG3525（集成PWM控制芯片）或者UC3875（移相谐振全桥软开关控制器）做成高频高压电源，大大减小 了电源体积和重量，提高了电源的稳定性和效率。但SG3525功能单一、产生的PWM波形 也没有DSP产生的PWM波形稳定性好，并不能实现与上位机通讯及智能调压等功能。此处 设计以DSP为控制核心，DSP产生的死区可调的PWM波完全可代替SG3525或UC3875所 产生的PWM波，还可实现电源输出调压和过压过流保护等功能。 高压电源的重要特点就是快速可靠保护。例如过流保护、过压保护、击穿短路保护等，这里 在新型直流高压电源研制上尝试应用新的技术手段，提出新的设计思路来解决这些问题。 2 设计原理 高压电源的总体框图如图1所示，电路主要分为主电路和控制保护电路两部分。该系统的工 作原理：先将市电220 V／50 Hz通过全桥整流滤波后，变成300 V左右直流电压，将其通过PWM的Buck变换得到0～300 V可调直流电压。然后直流电经过DC／AC逆变成高频电压，经过谐振电路和高频变压器后电压变为10 kV左右，再经倍压整流得到所需的电压。DSP系 统为DC／DC提供电压输出幅值的给定信号，同时接收DC／DC环节来的反馈信号，并实时地做出反应，控制DC／DC环节输出电压的大小。对于DC／AC环节，DSP系统通过输出4 路脉宽可调的PWM信号控制逆变环节4个IGBT的通断，并且接收反馈动作信号，控制4 路PWM的脉宽来达到控制逆变环节输出电压的目的。DSP系统还可进行输出电压测量，并 且提供一个良好的人机接口，实时地显示各个参数值，并提供操作控制

大功率直流开关电源设计

大功率直流开关电源设计 前言 开关电源的发展及国外现状 随着通信用开关电源技术的广泛应用和不断深入，实际工作中人们对开关电源提出了更高的要求，提出了应用技术的高频化、硬件结构的模块化、软件控制的数字化、产品性能的绿色化、新一代电源的技术含量大大提高，使之更加可靠、稳定、高效、小型、安全。在高频化方面，为提高开关频率并克服一般的PWM和准谐振、多谐振变换器的缺点，又开发了相移脉宽调制零电压开关谐振变换器，这种电路克服了PWM方式硬开关造成的较大的开关损耗的缺点，又实现了恒频工作，克服了准谐振和多谐振变换器工作频率变化及电压、电流幅度大的缺点。采用这种工作原理，大大减小了开关管的损耗，不但提高了效率也提高了工作频率，减小了体积，更重要的是降低了变换电路对分布参数的敏感性，拓宽了开关器件的安全工作区，在一定程度上降低了对器件的要求，从而显著提高了开关电源的可靠性。 1. 开关电源主电路的设计 开关电源最重要的两部分就是主电路和控制电路。本章将根据大功率直流开关电源的要求对主电路各部分进行性能分析并计算各项参数，根据计算所得的数据结果选择各元器件，设计出各个独立模块，最后组装成开关电源的主电路。 1.1 开关电源的设计要求 在本课题研究的过程中，主要对大功率开关直流电源的工作原理、电路的拓扑结构和运行模式进行了深入研究，并结合系统的技术参数，确定系统主电路的拓扑，设计出主电路，即分别设计出滤波、整流、DC-DC变换器、软启动和保护控制等部分。下面就对电源主电路的设计进行详细说明。

1.2 主电路组成框图 根据需要设计大功率开关电源的技术要求，本文进行了方案的验证与比较，设计如图2-1所示的软开关直流开关电源的主电路框图。虚线以上是主电路，主电路主要分为输入整流滤波、逆变开关电路、逆变变压器和输出整流滤波；虚线以下为控制回路，控制回路主要包括信息检测电路、控制和保护单元、监控单元和辅助电源。 本电源采用ZVZCS- PWM 拓扑，原边加箝位二极管，三相交流输入整流后，加LC 滤波，以提高输入功率因数，主功率管选用IGBT ，控制电路采用UC3875移相控制专用集成芯片，电流电压双闭环控制。具体设计主电路如图2-2所示，包括三个部分:(1) 输入整流滤波电路；(2) 单相逆变桥；(3) 输出整流滤波电路. EMI 全桥整流滤波 高频逆变 整流滤波 辅助电源 控制和保护单元 反馈 监控单元 交流输入 集中监控单元 直流输出 图2-1 直流开关电源的主电路框图 1.2.1 输入整流滤波电路 三相交流电经电源内部EMI 滤波后，加到整流滤波模块。EMI 滤波器的作用是滤除功率管开关产生的电压电流尖峰和毛刺，减小电源内部对电网的干扰，同时又能减小其他用电设备通过电网传向电源的干扰。滤波电路采用LC 滤波，电感的作用是拓开电流导通时间，限制电流峰值，可以提高电源的输入功率因数。滤波电容采用四个电解电容，两个串联后并联使用，满足三相整流后的高压要求。电阻R1、R2是平衡串联电容上的电压，高频电容与电解电容并联使用，滤除高频谐波，弥补电解电容高频特性差的缺陷。

基于MCU控制的高压开关电源

收稿日期:2010 08 30 基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(2008BB2314) 作者简介:王斌(1974 ),男,江苏淮安人,副教授,博士,主要从事电力电子系统的数字控制的研究。 文章编号:1004 2474(2011)01 0064 04基于MCU 控制的高压开关电源 王 斌1,芶志平2,毛海燕2 (1.重庆大学自动化学院,重庆400030;2.中国电子科技集团公司第26研究所,重庆400060) 摘 要:针对压电陶瓷驱动电源的应用设计了一种基于单片机(M CU )控制的高压开关电源,实现了低压(9~ 18V )输入下的高压(150V)输出。电路主回路采用准谐振反激变换拓扑结构,M CU 芯片控制脉宽调制(PW M )电源管理芯片完成变换器升压,并驱动H 桥逆变电路输出频率可调的方波电压。数字控制的高压开关电源工作波形稳定,尖峰噪声小,输出电压精度高。实验结果验证了高压开关电源的性能。 关键词:压电陶瓷;开关电源;单片机(M CU )控制;准谐振中图分类号:T N86 文献标识码:A A High Voltage Switching Power Supply Based on MCU C ontrol WANG Bin 1 ,GOU Zhiping 2 ,MAO Haiyan 2 (1.College of Au tomation,Chongqing University,Ch ong qin g 400030China; 2.26th In stitu te of China E lectron ics T ech nology Group Corporation,C hongqing 400060,Ch ina ) Abstract:A high v oltag e switching po wer supply based on the micr o pro gr am contro l unit (M CU )fo r piezoe lect ric ceramic actuator has been designed.T he 150V high voltag e output has been r ealized at the condition of 9V to 18V low vo ltag e input.A quasi r eso nant fly back conversion t opolo gy was used for the circuit main lo op.T he boos ted vo ltag e of the co nv erter w as r ealized by M CU chip contro lled pulse w idth mo dulation (PW M )regulator.T he M CU co nt rols the sw itching fr equency of the H br idge inver ter to output the squar e w ave voltage.T he dig itally con tr olled swit ching po wer supply has the char act eristics of stable w avefo rm,low peak noise and high precisio n o f out put vo ltag e.T he perfor mance of t he hig h voltag e sw itching pow er supply has been ver ified ex perimentally. Key words:piezoelect ric ceramic;switching po wer supply;M CU contro l;quasi resonant 0 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[1 2] 。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[3 4]。作者提出了一种基于MC68H C908JK3芯片的高压开关电源,在低压(9~18V )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9~18V,输出150V 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M C33060,直流电压经H 桥逆变电路转换后得到150V 方波电压。负载电压和电流采样信号经A/D 转换后,输入单片机(M CU )控制芯片M C68H C908JK3,单片机根据软件算法完成恒流或恒压控制,同时输出频率可调的驱动信号到H 桥逆变电路,实现直流电压到方波信号的转换。电路以M CU 芯片为控制核心,不仅能完成高精度精确的受控电压和电流输出,还能实现过压保护、过流保护、上位机通讯等一些重要的辅助功能。 图1 高压开关电源原理框图 反激式开关变换电路如图2所示。M C33060是低功耗固定频率的脉宽调制(PWM )控制芯片,内 第33卷第1期压 电 与 声 光 V ol.33N o.12011年2月 P IEZOEL ECT RICS &A COU ST O OP T ICS F eb.2010

大功率高频开关电源详情

大功率开关电源参数： 输入电压: 三相AC380V±10%，50～60HZ等输出电流：0～100000A 输出电压：0～30V 稳压精度: ≤1% 稳流精度: ≤1% 额定效率: ≥93% 纹波系数: 1%～3% 操作环境: -10～40℃ 存放温度: -20～50℃ 冷却系统: 水冷/风冷 运行状况: 满负荷24小时运行 负荷类型: Ⅱ级 规格： 额定输出电压额定输出电 流 外形尺寸 高（mm）宽（mm）深（mm） 6V 600A 326 395 516 1000A 364.5 345 521 2000A 315 545 660 12V 15V 1000A 315 545 660 2000A 315 545 660 18V 20V 1000A 315 545 660 2000A 312.5 750 825 30V 1000A 315 545 660 2000A 312.5 750 825 特点： ·采用整流方式效率更高，尤其是在低电压使用领域（如：PCB电镀等领域）要比一般电源省电16%左右 ·模块化结构可在线热维护 说明： 1、适应生产发展需要 可利用原有电源，在此基础上灵活增加减少模块数量，增加或减少电流，提高设备的利用率。 2、提高生产运行可靠性 电源设计时采用N+1的模式，正常情况下所有模块均参与工作，如设备出现故障，电源不会停止。系统自动将减少电流运行并将故障单元退出，不影响生产。 3、维修方便 所有模块单元通用化，只需备份少许模块单元即可自由更换故障模块，使维修相对简易。 4、数字化控制 各模块单元均以微处理器为控制核心，主要利用软件程序实现自动均流等控制方案，控制灵活，精度高，动态响应快，所用元件少，可靠性高。

图解脉冲高压电源的实现方法

图解脉冲高压电源的实现方法 发布:2011-05-26 | 作者: | 来源: zhanghuadong | 查看:353次 | 用户关注： 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。 使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简单的电路，将MOS 管或IGBT串联，通过低感且较小的布局，实现任意频率任意脉宽的开关，且寿命长，易维修。 开关由大量的MOSFET或IGBT通过串联、并联，并通过紧凑、低感的布局组成的，体积小，性能好。自身包含驱动电路，是一个小体积的组件，具有极高的可靠性和优异的开关性能（包括低的导通阻抗，高的截止阻抗，纳秒量级的控制传输延时和百纳秒量级的开启和关断时间）。同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 总体图如下所示：