单电源供电回路中获得正负电源的特殊方图1所示极性变换电路的核心器件为普通的非门。由于输入端与输出端被短接在一起，故非门的输出电压与输入电压相等（Vi＝VO）；这样，非门被强制工作在转移特性曲线的中心点处，因此输出电压被限定为门电路的阈值电平，其大小等于电源电压的一半，如果我们将非门的输出端作为直流接地端，就可以把电源电压VCC转换为±VCC/2的双电源电压；此时的非门起到了一个存储电流的稳压器的作用，电路的输出阻抗较低、因而输出电压也比较稳定。
图中的非门可以选用74HC00或CD4069等普通门电路，考虑到CMOS非门驱动负载的能力有限，因此最好将几个非门并联使用以提高其有效输出电流，图中的电容C1、C2起退耦作用，容量可适当地取大一些。
图2所示电路中的运放同相输入端接有对称的串联电阻分压器，而运放本身接为电压跟随器的形式；根据运放线性工作的特点不难看出：运放输出端与分压点间的电位严格相等。由于运放的输出端作接地处理，因此运放的供电电源VCC就被相应地分隔成了两组对称的正、负电源±VCC/2。
当运放的输出电流无法满足实际需求时，不能象门电路那样简单地并联使用；这时可以将通用型小功率运放换为输出电流较大的功放类运放器件，例如常见的TDA2030A。与图1类似，C1、C2同为退耦电容、加载运放同相输出端的电容C3起到了抑制干扰及滤波的作用对于大多数的OTL功放类器件而言，其内部一般都设置了对称的偏置电路结构，这就使其输出端的直流电位近似为电源电压的一半；根据上述原理，我们完全可以利用集成功放将单电源转换成为大小相等的双极性正、负电源，具体电路如图3所示。
事实上，由于内容参数的离散性以及自举电路结构的影响，集成功放输出端的电压并不是绝对的VCC/2，从而造成正、负输出电压不平衡的现象。对此我们需要将一只10－100k Ω的电位器串联在正负电源之间，并把LM386第③脚输入端接到电位器的中间抽头，而第②脚保持悬空。对电路进行上述改进后，通过调节功放的直流输入电平，就可以在芯片的输出端得到大小非常紧接的正负电压值了。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/964968786.html, 浅谈电源及电源变换技术的发展 作者：刘洁 来源：《科学与财富》2016年第10期 摘要：随着现代仪器设备及微电子技术的迅速发展，相继出现了相控型稳压电源、集成 化线性稳压电源、新型智能开关电源、UPS电源、太阳能电源和程控电源等，人们对电源的要求越来越高。同时，全球的节能需求和电子设备必须遵守的强制性能效规范要求，以及便携装置小型化功能趋势推动着电源朝着高电源效率、低待机功耗、高功率密度、高可靠性、高集成度和低成本的方向发展[1]。因此，从经济角度和科学研究角度上看，研究电源变换技术和控 制技术都是很有价值的。本文作者结合多年来的工作经验，对电源及电源变换技术的发展进行了研究，具有重要的参考意义。 关键词：电源；电源变换；发展 1电源与电源变换的类型 供电电源总体上分为交流电源和直流电源两大类。蓄电池属于直流电源，既可作为直流电源系统备用电源，又可作为启动动力电源，还可作为交流配电设备操作电源。由于供电电源不总是能直接满足用电设备的需求，这样就需要一个中间环节将供电电源转变成用电设备需要的电源，这个环节就是电源变换。目前发达国家的电源80%以上是通过变换后才应用的[2]。 电源变换有以下四种类型： （1）DC-DC变换，它将一种直流电能变换成另一种直流电能；（2）DC-AC变换，它将直流电能变换为交流电能，这种变流装置称为逆变器；（3）AC-DC变换，它将交流电能变换为直流电能；（4）AC-AC变换，它将一种交流电能变换为另一种交流电能。 2 电源与电源技术的现状 2.1 国内外电源的发展 国外电源的发展大致经历了4代：第一代为直流电机电源，耗能大、效率低；第二代为"自藕+硅整流"式直流电源，使用自藕变压器调节输入电压，再由大功率硅整流管整流，效率较低、精度、纹波等技术指标差；第三代为可控硅电源，效率较高、功率范围宽，是目前广泛使用的电源；第四代为开关型直流电源，体积小，精度、纹波系数高、可靠性高，是未来直流电机驱动和电镀电解行业的主体电源[3]。 我国的电源产业起步于1949年，历经几个发展阶段，已经发展到各行各业，如机械、邮电、铁路、电子、军工系统等都有电源开发与生产，还有大量国外产品公司进入我国，竞争逐步加剧[4]。
电源的等效变换 一. 填空题 1.电源可分 和 . 2.实际电压源的电路模型由 与 二者联而成,我们把内阻R 0=0的电压源叫做 或 . 3.实际电流源的电路模型由 与 二者联而成。我们把内阻R 0=0的电压源叫做, 或 . 4.恒压源与恒流源 等效变换.只有 电压源与 电流源之间才能等效变换,条件是 ,公式是 和 .这里的所谓“等效”，是对 电路 而言的，对于 电路并不等效。 5．恒压源是输出 不随负载改变；恒流源的输出 不随负载改变。 6．理想电压源不允许 ，理想电流源不允许 ，否则可能引发事故。 二．选择题 1．理想电压源是内阻为（ ） A ．零 B.无穷大 C.任意值 2.实际电流源是恒流源与内阻( ) 的方式 A.串联 B.并联 C.混联 3.若一电压源U S =5V,r S =1Ω,则I S ,r S 为( ) A. 5A,1Ω B.1/5A,1 Ω C.1Ω, 5A. 4.电压源与电流源等效变换时应保证( ) A.电压源的正极端与电流源的电流流出端一致 B.电压源的正极端与电流源的电流流入端一致 C.电压源与电流源等效变换时不用考虑极性 5.多个电压源的串联可简化为( ) A.一个电压源 B.一个电流源 C.任何电源即可 三.判断题 1.电压源是恒压源与内阻串联的电路( ) 2.恒流源是没有内阻的理想电路模型( ) 3.电压源与电流源等效变换时不需要重要重要条件( ) 4.理想电压源与理想电流源可等效 变换( ) ５．电压源与电流源等效变换是对外电路等效（ ） 四.计算题 1.如图电源U S =6V ,r 0=0.4Ω,当接上R=5.6Ω的负载电阻时,用电压源与电流源两种方法,计算负载电阻上流过电流的大小. 2.如图,E 1=17V,R 1=1Ω,E 2=34V .R 2=2Ω,R 3=5Ω.试用电压源与电流源等效变换的方法求流过R 的电流 R1 R2 E2E1
开关稳压电源简称开关电源( Switching PowerSuppiy )，因电源中起调整稳压控制功能的器件始 终以开关方式工作而得名。它是利用现代电力电子技术， 通过控制开关管通断的时间比率来维持 电子游戏机等电子设备上。 随着电力电子技术的发展， 特别是大功率器件技术的迅速发展， 将开 关电源的工作频率提高到 150?200 kHz ，使开关电源具有较好的稳定性和较高的性价比，因此， 开关电源将日益取代使用工频变压器的线性调整稳压电源。 在开关电源电路中，最关键的部分是高频变换器和开关电源控制器。 制器已普遍应用， 其对开关元件的控制方式取决于高频变换器的电路结构， 核心就是高频变换器，即 DC 辕DC 转换器。在输入输岀隔离的开关电源中， 形式有5种院单端正激式尧单端反激式、半桥式、推挽式和全桥式。下面分别介绍、分析这些高 频变换电路的结构和工作原理。 1、正激式变换电路 正激式变换电路的结构如图 1(a)所示。由于其储能元件与负载电阻 RL 串联又称串联型变换 电路。 该电路直流电压 Ui 是由工频交流电源通过电源滤波器、整流滤波器后转换获得；功率开关 管S1为绝缘栅双极型晶体管(IGBT )或MOSFETT 为高频变压器；L 和C1组成LC 滤波器；二极 管D1为半波整流元件，D2为续流二极管；RL 为负载电阻； 动信号vgs1为PWM 控制电路输岀的方波。各环节电压波形如图 11111 m V. j Hr I) ⑻原理图 n nil (b)波形 图1正激变换电路 当vgs1为高电平使S1导通时，变压器获得输入电压为 vT1=ui ，二极管D1导通袁D2截 但由于集成开关电源控 因此开关电源电路的 高频变 换器的基本 Uo 为输岀稳定的直流电压。 S1的驱 1(b)所示。
DC-DC 电源变换器的设计与制作综合实训技术报告 姓名：卜宗阳朱峰 学号：1004023106 1004023101 班级：电子1011班 指导老师：何强李从宏 提交日期：2011年12月28日
目录 第一章：概要 (3) 第二章: 技术要求、技术参数 (4) 第三章: 原理图设制 (6) 第四章: 元器件的选择 (7) 第五章: 封装、PCB板 (17) 第六章：应用范围、发展趋势 (21) 第七章：致谢 (22) 第八章：参考文献 (23) 第九章：附录 (25)
第一章：概要 DC-DC电源变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被应用于无轨电车，地铁列车，电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳，快速响应的性能，并能同时收到节约电能的效果。开关电源以其效率高、功率密度高而在电源领域中占主要地位，为了以更低的功耗获得更高的速度和更加的性能，半导体器件正在向1V 工作电压发展，这也对DC/DC变换器提出了更高的要求。除了需要增添更多的功能外，还需要延长电池的寿命，并缩小系统体积。目前仍以PWM型DC/DC产品为主流产品。 DC-DC变换器是通信设备中最常用的功能电路之一，其质量和效率直接影响通信设备的正常运行。本设计采用功能完善的MC34063控制芯片，设计了DC-DC变换电路，完成从40V~3V的电压变换，为载波机提供了较为理想的直流电源。具有电路简单，调试方便的优点。 本设计对一种新颖的DC/DC变换器的设计和实现进行了论述，设计实现了输出为±12V/0.1A和3.6V/0.5A的集成DC/DC变换器MC34063。
DC/DC变换器的发展与应用 周志敏 （莱芜钢铁集团公司动力部，山东莱芜271104） 摘要：介绍电压调整模块（VRM）技术、软开关技术和高频磁技术在DC/DC变换器中的应用，分析DC/DC变换器发展的关键技术，并探讨其发展的趋势。 关键词：电压调整模块；软开关；高频磁技术 1引言 直流-直流变换器（DC/DC）变换器广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。按额定功率的大小来划分，DC/DC可分为750W以上、750W～1W和1W以下3大类。进入20世纪90年代，DC/DC变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W～25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC 变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，DC/DC变换器在远程和数字通讯领域有着广阔的应用前景。 DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被 广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。 DC/DC变换器现已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为0.31W/cm3～1.22W/cm3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构。目前，已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密
电源技术的进展与电源管理的应用 一、引言 电能是目前人类生产和生活中最重要的一种能源形式。合理、高效、精确和方便地利用电能仍然是人类所面临的重大问题。采用电力电子技术的电源装置给电能的利用带来了革命。在世界范围内，用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标，目前全球范围内该指标的平均数为40%，据美国国家电力科学研究院预测，到2010年将达到80%。这对电源技术提出了新的挑战。 上世纪80年代，提出了电源制造中电力电子集成概念，明确了集成化是电力电子技术未来发展的方向，是解决电力电子技术发展面临障碍的最有希望的出路。电源集成电路逐步成为功率半导体器件中的主导器件，把电源技术推向了电源管理的新时代。电源管理集成电路分成电压调整器和接口电路两方面。正是因为这么多的集成电路(IC)进入电源领域，人们才更多地以电源管理来称呼现阶段的电源技术。 二、电源技术的进展 电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。它对现代通讯、电子仪器、计算化、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键的作用。 上世纪40年代晶体管问世，随后不到十年，晶闸管在晶体管渐趋成熟的基础上问世，从而揭开了电源技术长足发展序幕。半个世纪以来，电源技术的发展不断创新。 1、高频变换是电源技术发展的主流
电源技术的精髓是电能变换。利用电能变换技术，将市电或电池等一次电源变换成适合各种用电对象的二次电源。开关电源在电源技术中占有重要地位，从20kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达兆赫兹的高频开关电源，为高频变换提供了物质基础，促进了电源技术的发展。高频化带来的最直接的好处是降低原材料消耗，电源装置小型化，提高功率密度，加快系统的功态响应，进一步提高电源装置的效率，有效抑制环境噪声污染，并使电源进入更广泛的领域，特别是高新技术领域，进一步扩展了它的应用范围。 2、新理论、新技术的指导 单管降压、升压电路、谐振变换、移相谐振、软开关PWM、零过渡PWM等电路拓扑理论；计算机辅助设计(CAD)、功率因数校正、有源箍位、并联均流、同步整流、高频磁放大器、高速编程、遥感遥控、微机监控等新技术，指导厂电源技术的发展。 3、新器件、新材料的支撑 晶闸管(SCR)、可关断晶闸管(GTO)、大功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)、功率场效应晶体管(MOSFET)、智能ICBT(IPM)、MOS 栅控晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、超快恢复二极管、无感电容器、无感电阻器、新型铁氧体、非晶和微晶软磁合金、纳米晶软磁合金等元器件，装备厂现代电源技术、促进电源产品升级换代。并正在研究开发砷化镓(GaAs)、半导体金刚石、碳化硅(SiC)半导体材料。 4、控制的智能化 控制电路、驱动电路、保护电路采用集成组件。数字信号处理器DSP 的采用，实现控制全数字化。控制手段用微处理器和单片机组成的软件控制方式，达到了较高的智能化程度，并且进一步提高电源装置的可靠性。 5、电源电路的模块化、集成化 单片电源和模块电源取代整机电源，功率集成技术简化了电源的结构，已经在通讯、电力获得广泛应用，并且派生出新的供电体制――分布式供电，使集中供电单一体制走向多元化。电路集成的进一步发展是
DC/DC变换器的发展与应用 1引言 直流-直流变换器（DC/DC ）变换器广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。按额定功率 的大小来划分，DC/DC可分为750W 以上、750W?1W 和1W 以下3大类。进入20世纪90年代，DC/DC 变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W?25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们 大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC 变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以251W?750W的DC/DC变换器的增长率也是较快 的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，DC/DC 变换器在远程和数字通讯领域有着广阔的应用前景。 DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20 %?30 %的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用（开关电源），同时还能起至用效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。 DC/DC变换器现已商品化，模块采用高频PWM技术，开关频率在500kHz左右，功率密度为0.31W/cm3?1.22W/cm3。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构。目前，已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。 电子产业的迅速发展极大地推动了开关电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代电 子设备供电系统的主流。在电子设备领域中，通常将整流器称为一次电源，而将DC/DC变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前，在电子设备中用的一次 电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源（也称为开关型整流器SMR）通过MOSFET或IGBT实现高频工作，开关频率一般控制在50kHz?100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几 年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A 扩大到48V/200A、48V/400A。 因为电子设备中所用的集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在电子供电系统中，采用高功率密度的高频DC/DC隔离电源模块，从中间母线电压（一般为48V直流）变换成所需的各种直流电压，可以大大减小损耗、方便维护，且安装和增容非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因为电子设备容量的不断增加，其电源容量也将不断增加。 2电力电子器件 功率变换技术高速发展的基础是电力电子器件和控制技术的高速发展，在21世纪，电力电子器件将进入第4代即智能化时代，具有如下显著的特征。 2.1高性能化 高性能化主要包括高电压、大容量、降低导通电压低损耗、高速度和高可靠性等4个方面。如IGBT 的电流可达2kA?3kA、电压达到4kV?6kV，降低损耗是所有复合器件的发展目标。预计在21世纪IGBT、
开关电源的控制技术两个重要概念 做电源设计的应该都知道PWM 和PFM 这两个概念PWM：（pulse width modulation）脉冲宽度调制脉宽调制PWM是开关型PFM：（Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。与PWM相比，PFM的输出电流小，但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作，所以消耗的电流就会变得很小。因此，消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色，但是因其纹波电压小，且开关频率固定，所以噪声滤波器设计比较容易，消除噪声也较简单。若需同时具备PFM与PWM的优点的话，可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。此功能是在重负荷时由PWM控制，低负荷时自动切换到PFM控制，即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点。在备有待机模式的系统中，采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率。就DC-DC 变换器而言目前业界PFM只有Single Phase，且以Ripple Mode的模式来实现，故需求输出端的Ripple较大。没有负向电感电流，故可提高轻载效率。由于是看输出Ripple，所以Transient很好，在做Dynamic的时候没有under-shoot。PWM有Single Phase S RTP系列高性能示波器以创新科技为用户提供卓尔不凡的价值Type-C线缆和适配器,具有备用模式的Type-C适配器推动人工智能(AI) SoC 提出新的技术要求计算机科学家砸了1千美元存款订购Model 3究竟哪些技术因素会导致ADAS功能的差异？-->
第二章电阻电路的等效变换2 讲授板书 1、掌握电压源、电流源的串联和并联； 2、掌握实际电源的两种模型及其等效变换； 3、掌握输入电阻的概念及计算。 1、电压源、电流源的串联和并联 2、输入电阻的概念及计算 实际电源的两种模型及其等效变换 1.组织教学5分钟 3.讲授新课70分钟1）电源的串并联20 2）实际电源的等效变换25 3）输入电阻的计算352.复习旧课5分钟电阻的等效 4.巩固新课5分钟 5.布置作业5分钟
一、学时：2 二、班级：06电气工程（本）/06数控技术（本） 三、教学内容： [讲授新课]： 第二章电阻电路的等效变换 （电压源、电流源等效变换） §2－5电压源、电流源的串联和并联 电压源、电流源的串联和并联问题的分析是以电压源和电流源的定义及外特性为基础，结合电路等效的概念进行的。 1.理想电压源的串联和并联 （1）串联 图示为n个电压源的串联，根据KVL得总电压为： 注意：式中u sk的参考方向与u s的参考方向一致时， u sk在式中取“＋”号，不一致时取“－”号。 根据电路等效的概念，可以用图（b）所示电压为Us的单个电压源等效替代图（a）中的n个串联的电压源。通过电压源的串联可以得到一个高的输出电压。 （2）并联 （a）（b） 图示为2个电压源的并联，根据KVL得： 上式说明只有电压相等且极性一致的电压源才能并联,此时并联电压源的对外 特性与单个电压源一样，根据电路等效概念，可以用（b）图的单个电压源替代（a）图的电压源并联电路。 注意： （1）不同值或不同极性的电压源是不允许串联的，否则违反KVL。 （2）电压源并联时，每个电压源中的电流是不确定的。 2．电压源与支路的串、并联等效 （1）串联 图(a)为2个电压源和电阻支路的串联，根据KVL得端口电压、电流关系为：
基于开关电源的技术与应用 发表时间：2018-10-14T12:05:34.187Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：仲亚娜 [导读] 摘要：开关电源具备体积较小、工作效率较高等优点，已经在各种现代电子设备当中得到了较为广泛的应用。 （东文高压电源（天津）股份有限公司 300220） 摘要：开关电源具备体积较小、工作效率较高等优点，已经在各种现代电子设备当中得到了较为广泛的应用。而因为开关电源相应的控制电路较为复杂，在实际应用当中会受到一些限制。怎样对开关电源形成完善的设计，使其应用性能更好的体现出来，值得我们更为深入的探索。 关键词：开关电源；技术；应用 1开关电源的研究现状 阻碍开关电源发展的因素较多，其中最为明显的要属功率器件的研制水平。早期的开关电源劣势比较明显。现如今，电子封装测试与电路系统高集成化不断的趋于完善，这就使得开关电源无论是在体积上还是在性能与质量上，其整体都要比过去更胜一筹。在电源的控制方面，开关电源从起初到现在，先后经历了电压控制、电流控制、移相控制等方式，这些控制方式在很大程度上均对电源的可靠性、稳定性和效率等的提高起到了相当大的改善。就开关电源性能的可靠与否而言，PFC与软开关技术所造成的影响都极为突出，二者均占有重要的地位。 1.1功率因数校正技术 电子设备从电网侧将交流电经整流获得直流电是其正常运行的前提条件，起初的电能转换装置采用非控整流方式，其结构及波形如图1所示。左图为其结构，主要有全桥非控整流与大容量滤波器，从右边图中可以看出其输入电流并没有和输入电压同频同相，且非正弦波，而是发生了严重的畸变。这种畸变的脉冲尖峰状电流不仅含有工频基波，而且还含有各种高次谐波，这些谐波会对邻近的电子设备、乃至整个电网产生干扰，从而直接影响电网的供电质量。 图1传统非控整流电路及波形 PFC作为一种有效的谐波抑制方法则能够解决传统的非控整流所引起的上述问题，因此对PFC技术进行研究具有一定的现实意义。在此之前，需先引入PF（功率因数）的定义，指交流输入P（有功功率）与输入S（视在功率）之比，显然P越大表示对电能的利用率越高，所以PF值是否接近于1成为衡量电能利用率的标志，其表达式为： 式中，1U与1I分别为交流输入电压与电流的基波有效值，RI为电网电流有效值。cos是基波电压与电流间的相移因数，是输入电流畸变因数。为了更好的反映电流失真给电路造成的影响，这里引入输入电流的THD（总谐波畸变率），如下式： 由式1.1与1.2可得： 因此： 在式1.1中，P为一个周期中输入电压和电流瞬时值乘积的平均值，S则是它们有效值的乘积，因此与cos成为决定PF的重要参数。显然若要使PF为1，就要使为1，且cos也为1。为1意味着输入电流的有效值与其基波有效值要相等，那么输入电流需要接近正弦，cos为1则0，即输入电压基波与输入电流基波同相位。因此，使输入电流正弦化，并与输入电压基波同相位是实现PFC的最佳途径。时至今日，PFC技术的发展已呈多元化。目前，常用的PFC技术有无源PFC、有源PFC、单相PFC、三相PFC、单级PFC、两级PFC等。针对PF的高低，文献对比了无源PFC和有源PFC，无源PFC对输入电流进行整形主要通过电感、电容等无源元件，因此，对PF的改善效果不佳，一般为0.5-0.75左右，并且其电路的各项指标与无源器件的参数紧密联系，因此一旦电路的某一指标变动，很有可能引发不好的效果。 1.2软开关技术 一开始的开关电源是工作在硬开关状态的，硬开关是指功率开关管在开通与关断的过程中，其上的电流和电压出现大面积交叠的现象，这是造成开关电源损耗的主要原因，与硬开关相反，软开关技术则利用无源元件与开关管串联或并联产生的谐振，使关断时的电流或者电压成为接近正弦波的波形，以此减小开通或关断时电压与电流的重叠面积，从而降低了损耗。在电流过零的时刻，将其关断；在电压过零的时候，将其开通。因此，工作于软开关技术下的电路，具备器件应力小，开关损耗趋于零和较小的du/dt和di/dt，极大地增加了变换器的工作频率与效率。 2基于开关电源技术应用与分析 2.1开关电源的原理 图2为开关电源原理结构图，主要分为几个单元电路组成；震荡回路、稳压电路、保护电路、负载回路等。通过下图原理图，我们进行详细分析。
第45卷第11期电力系统保护与控制 V ol.45 No.11 2017年6月1日 Power System Protection and Control Jun. 1, 2017 DOI: 10.7667/PSPC161742 三电平DC/DC电源转换技术研究 李瑞生，徐 军，翟登辉，郭宝甫 (许继集团研发中心，河南 许昌 461000) 摘要：以三电平DC/DC电源转换为研究对象，分析对比拓扑结构。从模块化的工程应用角度，采用改进半桥型方案开发出三电平DC/DC标准功率模块，介绍其结构及屏柜组装方式，以满足功率组合即插即用，并适应分布式光伏发电、储能、电动汽车等多应用场景。分析目前技术规范和标准现状。基于交直流混合微电网的试验系统，阐述DC/DC模块在不同应用场景下的功能，并进行了试验验证。 关键词：随机性电源；三电平DC/DC；模块化；即插即用 Research of three-level DC/DC conversion technology LI Ruisheng, XU Jun, ZHAI Denghui, GUO Baofu (XJ Group Research and Development Center, Xuchang 461000, China) Abstract: Taking three-level DC/DC power conversion as the research object, this paper analyzes and compares topology structure. From the point view of modular engineering application, it develops three-level DC/DC standard power module based on improved half bridge type program, and introduces the structure and cabinet assembled way which can meet the power combination of plug and play and adapt to photovoltaic power generation, energy storage, electric vehicles and other application scene. The status of currently technology specification and standard is analyzed. The features of the DC/DC module in different application scenes are described and the experiments are carried out based on AC-DC hybrid microgrid test system. Key words: random power; three-level DC/DC; modular; plug and play 0 引言 随着能源需求与环境保护的双重发展，新能源的开发和利用得到了越来越多的重视，其中光伏发电、储能技术和电动汽车(V ehicle-to-Grid, V2G)的发展是新能源利用的发展趋势，这些新能源发电系统以及由它们构成的微电网系统都是采用相同的电源转换装置DC/DC与DC/AC接入配电网，因此可以将其统一按照“随机性电源”考虑[1]，如图1所示(虚框部分根据不同应用场景中具体需求进行选择配置)。 由于传统两电平DC/DC开关器件损耗大，耐受电压低，整机效率低，功率密度不高等缺点，同时存在对未来发展的交直流混合微电网中直流微电网扩容及多机无通信线即插即用自主并联等问题，因此本文重点研究三电平DC/DC电源转换技术(三电平DC/AC电源转换技术已在文献[2]介绍，本文 基金项目：国家能源应用技术研究及工程示范(NY20150302) 不再赘述)，通过介绍三电平DC/DC的拓扑对比以及模块化并联等方面，采用统一的DC/DC功率模块，进行自主并联，实现不同容量电源转换的自由构建，实现相同的标准DC/DC功率模块在不同应用场景下的即插即用。 图1 随机性电源经DC/DC接入电网示意图 Fig. 1 Schematic diagram of random power supply DC/DC connected to grid 万方数据
第1章 电源变换技术基础 在现代电源应用中，电力电子技术起到承上启下的作用。发电厂生产出来的电能通常是高压传输的，经过变电所将其变换成标准的交流电压。由于不同负载对电源的要求不同，很多负载要求的电源都需要加以变换才能应用，因此电力变换技术在实际电力应用中起到重要作用。在实际电力转换过程中，需要用电力电子器件构成电源变换电路，来实现不同电源之间的转换。 基本的电源转换类型有直流-直流（DC-DC ）变换、直流-交流（DC-AC ）变换、交流-直流变换（AC-DC ）变换和交流-交流（AC-AC ）变换。 1.1 常用电源变换电路 1.1.1 AC-DC 变换电路 将交流电变换成直流的过程称为AC-DC 变换，也叫作整流。整流电路就是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流电源转换成直流电源的电路。 1、 二极管整流电路 二极管整流电路的电路形式见表1-1。二极管整流电路将输入的交流电源变换成不可控的直流电源，主要用于要求固定电压的负载。根据负载的要求不同，整流输出端采用的滤波电路也不同。要求电流稳定的负载一般只加电感滤波，要求电压稳定的负载，一般只加电容滤波，既要稳定电压又要稳定电流的负载需要加电感、电容组成LC 滤波电路。加电感滤波可提高输入交流电源的功率因数，减小谐波。 在以下电路参数计算与器件选择中，假定滤波电感L f 很大。 （1） 单相半波二极管整流电路参数计算与器件选择 二极管VD 1、VD 2in ，流过VD 1、VD 2的电流平均值为 12 d O I I = （1-1） 流过VD 1、VD 2的电流有效值为 2O I I = （1-2） 选择二极管VD 1、VD 2的电压定额并留有裕量 (2~D in U = （1-3） 选择二极管VD 1、VD 2的通态平均电流定额并留有裕量 1(1.5~2)2 D O I I = （1-4） 其中I O 为输出负载电流。
电子信息测量基础实验报告 实验一电压源与电流源的等效变换 学号：132021520 姓名：XXX 班级：13通信X班 指导老师：X老师实验组号：5 实验地点：1实203 实验日期：20xx年5月18日 一、实验目的和要求： 1．掌握电源外特性的测试方法； 2．验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、实验仪器： 一、可调直流稳压电源1台 二、直流恒流源1台 三、直流数字电压表1只 四、直流数字毫安表1只 五、电阻器1个 三、实验原理： 1、一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变，其外特性，即其伏安特性U=f(I)是一条平行于I轴的直线。
一个恒流源在使用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载的改变而改变。 2．一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电压）不可能不随负载而变，因它具有一定的内组值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个电压源（或电流源）的情况。 3．一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源ES与一个电导gO相并联的组合来表示，若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换条件为 电子信息测量基础实验报告 Is? 或 Es1 gO= RoRo Es? 如下图6-1所示：
Is1 RO= g0g0 四、实验内容： 1．测定电压源的外特性 （1）按图6-2（a）接线，ES为+6V直流稳压电源，调节R，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数 图6-2（a）图6-2（b）
直流电源变换器技术现状及未来发展 李龙文转载!2006-6-26 摘要：从工程实际的角度介绍了DC/DC直流电源技术的现状及发展，给出当今国际顶级DC/DC产品的实用技术、专利技术及普遍采用的特有技术。指出了半导体技术进步给DC/DC技术带来的巨大变化。并指出了DC/DC的数字化方向。 分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。对其性能要求越来越高。除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。例如：二十年前Lucent公司开发出第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78%。而如今半砖的DC/DC输出功率已达到300W，转换效率高达93.5%。 从八十年代末起，工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角度仅有两项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。 有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。第一代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术，其专利已经于2002年2月到期。VICOR公司利用该技术，配合磁元件，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其转换效率却始终没有超过90%，主要原因在于MOSFET的损耗不仅有开关损耗，还有导通损耗和驱动损耗。特别是驱动损耗随工作频率的上升也大幅度增加，而且因1MHZ频率之下不易采用同步整流技术，其效率是无法再提高的。因此，其转换效率始终没有突破90%大关。 为了降低第一代有源箝位技术的成本，IPD公司申报了第二代有源箝位技术专利。它采用P沟MOSFET在变压器二次侧用于forward电路拓朴的有源箝位。这使产品成本减低很多。但这种方法形成的MOSFET的零电压开关（ZVS）边界条件较窄，在全工作条件范围内效率的提升不如第一代有源箝位技术，而且PMOS工作频率也不理想。
DC/DC变换器的PWM控制技术 DC/DC变换器广泛应用于便携装置（如笔记本计算机、蜂窝电话、寻呼机、PDA等）中。它有两种类型，即线性变换器和开关变换器。开关变换器因具有效率高、灵活的正负极性和升降压方式的特点，而备受人们的青睐。 开关稳压器利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性，从输入电压源获取分离的能量，暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中，或以电场形式存储在电容器中，然后将能量转换到负载，实现DC/DC变换。开关稳压器的框图示于图1。 实现能量从源到负载的变换需要复杂的控制技术。现在，大多数采用PWM（脉冲宽度调制）技术。从输入电源提取的能量随脉宽变化，在一固定周期内保持平均能量转换。PWM的占空因数（δ）是“on”时间（ton，从电源提取能量的时间）与总开关周期（T）之比。 对于开关稳压器，其稳定的输出电压正比于PWM占空因数，而且控制环路利用“大信号”占空因数做为对电源开关的控制信号。 开关频率和储能元件 DC/DC 功率是：随着频率的提高，为保持恒定的功率所要求的电感相应地减小。由于电感与磁性材料的面积和线匝数有关，所以可以减小电感器的物理尺寸。 件尺寸的减小对于电源设计人员和系统设计人员来说都是非常重要的，可使得开关电源占用较小的体积和印刷电路板面积。 开关变换器拓扑结构 开关变换器的拓扑结构系指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关元件和储能元件的不同配置。很多不同的开关稳压器拓扑结构可分为两种基本类型：非隔离型（在工作期间输入源和输出负载共用一个共同的电流通路）和隔离型（能量转换是用一个相互耦合磁性元件（变压器）来实现的，而且从源到负载的耦合是借助于磁通而不是共同的电器）。变换器拓扑结构是根据系统造价、性能指标和输入线/输出负载特性诸因素选定的。 非隔离开关变换器 有四种基本非隔离开关稳压器拓扑结构用于DC/DC变换器。 1. 降压变换器 降压变换器将一输入电压变换成一较低的稳定输出电压。输出电压（Vout）和输入电压（Vin）的关系为：
授课班级计算机专业计算机授课教师 授课时间编号课时课时使用教具多媒体 授课目标能力目标 知识目标 1、熟知两种电源 1、掌握两种电源的等效变换 2、能灵活运用两种电源的等效变换求解复杂电路情感目标 教学重点知识目标1、2、3 教学难点运用两种电源的等效变换求解复杂电路学情分析 课外作业 教学后记
授课过程 教学内容 教师活动学生活动 时间 分配 复习提问 1、戴维宁定理的内容 2、利用戴维宁定理解题的步骤 新授课 两种电源模型的等效变换 一、电压源 通常所说的电压源一般是指理想电压源，其基本特性是其电动势(或两端电压)保持固定不变E或是一定的时间函数e(t)，但电压源输出的电流却与外电路有关。 实际电压源是含有一定内阻r0的电压源。 二、电流源 通常所说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变(I s)或是一定的时间函数i s(t)，但电流源的两端电压却与外电路有关。 实际电流源是含有一定内阻r S的电流源。 三、两种实 际电源模型 之间的等效 变换 实际电 源可用一个 理想电压源 E和一个电 阻r0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U= E r0I 实际电源也可用一个理想电流源I S和一个电阻r S并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为提问回答 图3-18电压源模型 图3-19电流源模型
U = r S I S - r S I 对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是 r 0 = r S ， E = r S I S 或 I S = E /r 0 例题 【例3-7】如图3-18所示的电路，已知电源电动势E = 6 V ，内阻r 0 = 0.2 Ω，当接上R = 5.8 Ω 负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。 解：(1) 用电压源模型计算： A 10=+=R r E I ，负载消耗的功率P L = I 2R = 5.8 W ，内 阻的功率P r = I 2r 0 = 0.2 W (2) 用电流源模型计算： 电流源的电流I S = E /r 0 = 30 A ，内阻r S = r 0 = 0.2 Ω 负载中的电流 A 1S S S =+= I R r r I ，负载消耗的功率 P L = I 2R = 5.8 W ， 内阻中的电流 A 29S S =+= I R r R I r ，内阻 的功 率 P r = I r 2r 0 = 168.2 W 两种计算方法对负载是等效的，对电源内部是不等效的。 【例3-8】如图3-19所示的电路，已知：E 1 = 12 V ，E 2 = 6 V ，R 1 = 3 Ω，R 2 = 6 Ω，R 3 = 10 Ω，试应用电源等效变换法求电阻R 3中的电流。
抚顺师范高等专科学校 系别年级班级：声光工程系08级一班 完成时间：年月日
设计（论文）要求： 指导教师： 系主任：
毕业论文（设计）中文摘要：毕业论文（设计）英文摘要：
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正文 电源的分类及知识 1、交流稳压电源的分类及其特点： 能够提供一个稳定电压和频率的电源称交流稳定电源。目前国内多数厂家所做的工作是交流 电压稳定。下面结合市场有的交流稳压电源简述其分类特点。 参数调整（谐振）型 这类稳压电源，稳压的基本原理是LC串联谐振,早期出现的磁饱和型稳压器就属于这一类.它的优点是结构简单,无众多的元器件,可靠性相当高稳压范围相当宽,抗干扰和抗过载能力强.缺点是能耗大、噪声大、笨重且造价高。 在磁饱和原理的基础上的发育进形成的参数稳压器和我国50年代已流行的“磁放大器调整型电子交流稳压器”（即614型）均属此类原理的交流稳压器。 自耦（变比）调整型 1、机械调压型，即以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的的绕组滑动面上移动，改变Vo对Vi的比值，以实现输出电压的调整和稳定。该种稳压器可以从几百瓦到几千瓦。它的特点是结构简单，造价低，输出波形失真小；但由于炭刷滑动接点易产生电火花，造成电刷损坏以至烧毁而失效；且电压调整速度慢。 2、改变抽头型，将自耦变压器做成多个固定抽头，通过继电器或可控硅（固态继电器）做为开关器10件，自动改变抽头位置，从而实现输出电压的稳
定。该种型稳压器优点是电路简单，稳压范围宽（130V-280V），效率高（≥95%），价格低。而缺点是稳压精度低（±8～10%）工作寿命短，它适用于家庭给空调器供电。功率补偿型——净化型稳压器（含精密型稳压器）它用补偿环节实现输出电压的稳定，易实现微机控制。它的优点是抗干扰性能好，稳压精度高（≤±1%）、响应快（40～60ms）、电路简单、工作可靠。缺点是：带计算机，程控交换机等非线性负载时有低频振荡现象；输入侧电流失真度大，源功率因数较低；输出电压对输入电压有相移。对抗干扰功能要求较高的单位，在城市里应用为宜，计算机供电时，必须选用计算机总功率的2-3倍左右稳压器来使用。因具有稳压、抗干扰，响应速度快、价格适中等优点，所以应用广泛。 开关型交流稳压电源 它应用于高频脉宽调制技术，与一般开关电源的区别是它的输出量必须是与输入侧同上频、同相的交流电压。它的输出电压波型有准方波、梯型波、正弦波等，市场上的不间断电源（UPS）抽掉其中的蓄电源和充电器，就是一台开关型交流稳压电源的稳压性好，控制功能强，易于实现智能化，是非常具有前途的交流稳压电源。但因其电路复杂，价格较高，所以推广较慢。 2、直流稳定电源的种类及选用： 直流稳定电源按习惯可分为化学电源，线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型： 化学电源