湖南工程学院
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名：黄庠学号： 06号
专业：电气工程及其自动化 0004 设计(论文)题目：高频通信开关电源
指导教师：浣喜明
2004 年 2 月 16 日
开题报告填写要求
1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTB上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）开题报告
开关电源的分类及运用 1．开关电源的分类 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，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，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，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 1.1DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton （通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1）Buck电路降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。 （2）Boost电路升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。 （3）Buck-Boost电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4）Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反，电容传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制
造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。 1.2AC/DC变换 AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
通讯系统电源 （高频开关电源、免维护电池）技术规范书
1、概述 1.1本技术规范书仅适用于2011主网技改工程。 1.2本规范未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规范，卖方应提供符 合本规范书和遵照国际电工委员会标准（IEC）、国际公制（SI）及国家标准的符合国家电力行业标准的优质产品。技术指标应符合YD/T731《通讯用高频开关整流器》的规定。 1.3本规范未尽事宜，双方协商解决。 2、主要技术要求 2.1 供货数量： 序号名称规格及型号单位数量备注 1 高频开关电源屏-48V/120A（4*30A）面 4 2 蓄电池屏48V/300AH，每组24只，-2V 面8 3 电池巡检仪每套可接48只电池套 4 高频开关电源：-48V/120A （4*30A） 4套 蓄电池： -48V/300AH 4组（包括电池柜） 每套两组每组24只，2V/只 2.2设备电气性能 3.单套高频开关电源配置： 1)具备交流输入配电单元、整流单元、直流输出配电单元、监控单元，并为一体化机 柜，应能至少接入2组蓄电池。 2)具备完善的故障告警、保护功能（交流输入故障、直流输出故障、整流单元故障、 监控单元故障等自动保护功能），且部分状态具有自动恢复功能（交流过压、欠压、直流过流、过温）。 3)交流配电单元： 输入2路，输入电压：三相五线制：380V±20%,50±10%HZ，2路交流输入电源能自动切换，且互为主备用。 输出：三相输出分路（2路）：2路32A，2路25A 单相输出分路（14路）：2路20A，8路10A，4路6A。 4)直流配电单元： 输入：整流4路：48V/4*30A,可调整为(10A-20A-30A-60A，最大能达到120A。
ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture) 高级电信计算架构：主要为了解决电信系统目前面临的系统带宽问题、可扩展性、可管理性问题、现场升级及可互操作问题，并最终降低成本。Artesyn公司 ATC210－48D12-03J 二路（A路和B路）输入ATCA的总线变换器，输出功率达210W(12V/17.5A)，带有一个 3.3V/6W 的独立管理电源，具有I2C和热插拔等功能。 AUX(Auxiliary power supply) 辅助电源：在有些AC/DC电源和DC/DC变换器中，有一个辅助的电源，一般加上输入电压以后就会有输出 (少数辅助电源，例如，给风扇的电源也有受控的)，它主要用作控制信号的电源，例如Cosel的DBS400B12，它是一个输入200-400Vdc，输出12V/400W的模块，它有三个开关控制端，一个是输入端RC1，负逻辑，把它和-Vin端短接。这时可以利用AUX、RC2、RC3和-S之间的不同连接方法来控制模块的输出。一般多个模块并联使用时，每个AUX输出端应该加接隔离二极管。 Brick “砖”：DC/DC变换器中，“Brick”是用来表示模块大小的“单位”，有所谓的全砖、半砖、1/4砖、1/8砖、1/16砖等，例如，密封的半砖模块，其大小为2.40×2.30×0.50(单位为英寸)，而开架结构半砖模块的大小为2.40×2.28×0.30（单位为英寸）(高度还有0.34英寸等不同的数值)。 CB (Current Balance)
均流端：为了增加输出功率，把多个具有相同输出电压和输出功率的电源并联使用，把它们的“CB”端连接在一起，以达到各个模块的输出电流大致相等，以免由于不均流而导致个别电流太大的模块损坏，均流端也有用“PC”，“SWP”，“ C Share”等表示。 CFM(Cube feet minute)、LFM(Line feet minute) 立方英尺/分钟和英尺/分钟：风冷的流量单位，CFM=LFM×面积S。风速的另一个单位为米/秒。 Common Mode Noise 共模噪声：指两导体对某个基准点具有大小基本相等，方向相同的噪声，通常指交流输入L 线和N线对地的噪声，可通过共模电感和Y电容来抑制它们。 Derating 降额：当环境温度较高时(例如50℃以上)，有的电源必须要降低使用的输出功率，另外，有些电源在规定的输入电压范围的低端，不能满足所有的输出参数(例如：电压可调范围或功率)，要降额使用。 Differential Mode Noise 差模噪声：排除共模噪声后，在两条电源线之间测出的电源线对公共基准点的噪声，测试结果为两电源线的噪声分量之差，在电源系统中通常在直流输出端和直流返回端测试噪声。DIP(Dual in-line package) 双列直插封装：模块的一种封装形式。一般为小功率模块采用。例如，Artesyn公司的BXA3系列，C&D公司的NMV0505DA都是双列直插封装。
智能高频开关电源模块 22005F/11010F 用 户 手 册
目录 第一章概述 (2) 第二章充电模块介绍 (3) 2.1 结构及接口 (3) 2.1.1模块外观 (3) 2.1.2前面板 (3) 2.1.3后面板 (5) 2.2充电模块工作原理 (6) 2.3充电模块主要功能 (6) 2.3.1保护功能 (6) 2.3.2 其它功能 (7) 2.4充电模块性能参数 (8) 2.4.1环境要求 (8) 2.4.2输入特性 (9) 2.4.3输出特性 (9) 2.4.4其他特性 (9) 2.5充电模块安装尺寸 (10) 2.6包装维护 (11) 2.6.1运输包装 (11) 2.6.2维护 (11) 2.7使用注意事项及处理 (11) 2.7.1模块均流 (11) 2.7.2输出电压设定 (12) 2.7.3分组号设定 (12) 2.7.4地址设定 (12) 2.7.5模块告警现象及处理 (12) 注意事项 (13)
第一章概述 公司专业生产高频开关模块和其它专业电源模块以及电力操作电源监控系统，向各合作厂家及终端用户提供其中的电源组件。电力操作电源系统是应用电力机房内的电源设备，电力操作电源又称电力工程交、直流电源，简称交、直流屏（柜）。主要用于各级变电所（站）及火力、水力发电厂，作为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷的电源，是电力系统控制、保护的基础。在轨道交通领域主要应用于为供电系统的断路器分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和事故照明提供不间断直流电源。 智能高频开关直流电源系统由交流输入配电部分、充电模块整流部份、降压部份、直流输出馈电部份、监控部份以及绝缘监测部份组成。 电力操作电源充电模块作为电力系统必不可少的重要组成部份，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向电力设备提供能源；除此之外，现代电力操作电源还必须具备智能集散监控，无人值守和电池自动管理等功能，从而满足电力系统现代化管理的需求。 电力操作电源充电模块不仅能很好的满足市场的需求，还能从客户实际应用角度出发，为客户提供真正经济、可靠、便利的系统解决方案。其主要特点集中体现在： ●高功率密度化，有利于节约系统空间，提高系统容量。 ●高效率，利用智能风冷方式，能很好地处理模块器件温升，提高可靠性。 ●具有输出电压和电流平滑调节的功能。 ●模块内部集成防倒灌二极管，可实现热插拔，方便系统调整及维护。 ●软件均流，无需硬件设置，能支持多达60个模块可靠自主均流运行。 ●充电模块智能控制，提供数据通讯接口。 ●分散多级监控系统，实现监控系统的简单可靠。
开关电源原理 一、开关电源的电路组成： 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值 降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及 杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。 当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪 涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是 负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5 容量变小，输出的交流纹波将增大。
时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增 大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路： 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导 体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量
电力电子技术课程设计报告 题目高频开关稳压电源 专业电气工程及其自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师 2016年春季学期 起止时间：2016年6月25日至2016年6月27日
设计任务书11 高频开关稳压电源设计√ 一、设计任务 根据电源参数要求设计一个高频直流开关稳压电源。 二、设计条件与指标 1.电源：电压额定值220±10%，频率：50Hz； 2. 输出:稳压电源功率Po=1000W,电压Uo=50V； 开关频率:100KHz 3.电源输出保持时间td=10ms(电压从280V下降到250V)； 三、设计要求 1.分析题目要求，提出2~3种电路结构，比较并确定主电路 结构和控制方案； 2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的 保护电路； 3.参数计算，选择主电路及保护电路元件参数； 4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化； 5.撰写课程设计报告。 四、参考文献 1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社； 2.林渭勋等，《电力电子设备设计和应用手册》； 3.张占松、蔡宣三，《开关电源的原理与设计》，电子工业 出版社。
目录 一、总体设计 (1) 1．主电路的选型（方案设计） (1) 2.控制电路设计 (4) 3.总体实现框架 (4) 二、主要参数及电路设计 (5) 1.主电路参数设计 (5) 2.控制电路参数设计 (7) 3.保护电路的设计以及参数整定 (8) 4.过压和欠压保护 (8) 三、仿真验证（设计测试方案、存在的问题及解决方法） (9) 1、主电路测试 (9) 2、驱动电路测试 (10) 3、保护电路测试 (10) 四、小结 (11) 参考文献 (11)
AC-DC4810/05系列高频开关电源模块 技术手册
目录 第一章概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 第二章产品性能命名方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第三章主要特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第四章操作规程及一般维护。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第五章注意事项。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第六章主要技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4
AC-DC4810/05高频开关电源使用说明 一、概述 小型通讯设备广泛采用通讯标准48V/24V 电压等级，一般电流较小，但供电设备 亦要求管理功能完备，方便使用，具有后备供电功能。 AC-DC4810/05系列一体化电源模块及电源柜即是针对此产品设计而成，其中一体化电源内部设有如下部分，交流/直流整流器电源，充电管理电路，放电保护电路，3-5个分路负载管理单元，电池接口，总输出接口，分路负载接口，系统原理图如下： -OUT 5A -OUT1 3A -OUT2 2A -OUT3 1A -OUT4 1A 系统工作原理如下：当有市电工作时，整流器电源利用市电交流220V ，变换成直 流电源输出，一方面向负载提供供电电流，另一方面由充电管理单元向电池提供充电，电池容量可选12AH ，24AH ，38AH ，50AH ，其中充电管理单元设有降压限流充电管理电路，恒压浮充管理电路，保证电池能够快速可靠地完成充电功能。 当市电停电后，系统会由电池通过放电保护单元不间断的向负载连续提供供电，供电时间由选取电池容量及设备此时工作电流决定。 负载用电池容量 12AH 24AH 38AH 设备用电：3A 3小时 6小时 10小时 设备用电：5A 2.4小时 3.6小时 6小时 在电池放电时间较长时，电池继续放电可能导致过放电，故电源内设有电池过放 电保护电路，当发生过放电时，切断电池与输出之间的连线通路，不再向外输出，等待市电来电。 电源直流输出一般采用通讯负电源标示方法，即GND ，-OUT 。并且为方便用户使用，设有一个主输出，4个分路输出。各输出分路并设有负载分配管理单元，当负载大于额定电流2倍以上时，负载分配管理单元会停止向此负载输出其他分路功能正常工作，当负载恢复到正常额定值内时，该分路会继续提供输出。 市电 整流器电源 供电 充电管理单元 电池 放电保护单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元
嵌入式 通信设备用高频开关电源 产品说明书 （PS4860系列） 深圳市中兴通电力技术有限公司
一、系统介绍 1.系统概述 PS4860（48V/60A）是我公司为通讯设备设计制造的嵌入式、智能化、多功能整流电源。它主要由整流器模块、控制单元和配电单元组成，设备机柜外形图见附图。整流器模块型号为PS4820（48V/20A），最多可放置3只。 本电源系统采用标准19英寸宽度，可与目前通信行业标准机架自由组合。本电源也可选用我公司PS4810（48V/10A）、PS4815（48V/15A）模块或PS2410（24V/10A）、PS2415（24V/15A）、PS2420（24V/20A）、模块。 2．原理简介 接入单相三线制交流电，经过交流空气开关将交流电分配给整流模块，整流模块采用高频PWM技术将单相交流电变换为隔离的直流电。该直流电经直流配电单元分配给蓄电池组充电用和供负载用。控制单元控制整个系统，实现故障告警、参数显示、键盘操作、电池管理、远程通信等功能。 3．产品特点 3.1 嵌入式 产品集成了交/直流配电、整流模块和控制单元，体积小。采用标准19英寸宽度，可嵌入通信行业设备机架。 3.2 模块化 高频整流模块冗余备份运行，均流度高，通过长时间短路试验和高温老化，可工作于有微机监控器和无微机监控器两种模式，采用成熟的技术和工艺，可靠性高。 3.3 智能化 微机监控器自动采集交流、直流、电池和整流模块的参数和工作状态，通过RS232口、RS485口或MODEM与周边设备或远程监控中心联机组网，实现远程监控，采用中国电信总局《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统前端智能设备通讯协议》，通用性强。 1
1)零线（N）、火线（L）、地线（G）:通常家里的三角插头的零火地的辨别是左零右火上地。在 电源板上，我们所说的220V市电，其实就是有效值为220V，最大值为220*1.414V的交流正弦电压。这个电压都在火线上，零线一般不带电，零线只是提供一个电流回路而已，两侧的电压差除以等效电阻就是电流。它在供电端（发电厂、变电站等）接地，或在入户前重复接地，是工作接地线，是输电线路的一部分（由于是一个电流回路，加上流经处的等效电阻，所以零线也是会带电的）。而地线是在用户端接地，和用电器的金属外壳或人体可接触部位连接，使机壳与大地等电位（一般是零电位），零线不与输电线路构成回路，所以理论上没有电流。（市电一般都是零线不带电，火线带全部电，但是有些AC Source由于设置的缘故往往火线和零线都带上一半的电。） 2)保险丝Fuse：保险丝一般加在L端，因为正常情况下L端带电，而N端是不带电的。但是有 时候为了安全方面的考虑，在L端与N端都配有保险丝（为了防止人工插拔造成的反插）。在输入端加保险丝是为了防止开机瞬间可能产生的尖峰大电流对电路造成的伤害。它的工作原理是：大电流流过，造成发热，当温度达到保险丝的熔点以上时自动熔断以达到保护电路的作用。我们选择保险丝一般都是选择慢熔性(用T表示)的，也就是说熔断所需要的能量较普通的保险丝更大，所以它有较大的抵抗瞬间脉冲的能力。保险丝的熔断电流是额定电流的2倍。当通过保险丝的电流超过额定电流1.45倍时，它的熔断时间要在5分钟之内，当通过保险丝的电流超过额定电流2倍时，它的熔断时间要在1分钟之内。通过Q=PT=I2RT就可以选择熔点值。选择Fuse，我们必须测出开机浪涌电流和稳态工作电流的波形图。Fuse的额定电压要大于最大稳态工作电压；额定电流要大于最大稳态工作电流/温度折减率。举个计算I2T的例子：假设开机有3个正弦波的浪涌波，其浪涌电流最大值和持续时间对应为：20A,10us； 10A，10us；5A,10us。那么I2T=? *202*0.00001+ ?*102*0.00001+ ?*52*0.00001=0.002625。 考虑到安全折减率，所以选用的 Fuse的I2T可以适当小于这个值。由于Fuse要承受每次开机关机的浪涌电流冲击，所以我们要设定它可耐冲击的次数。 一般保险丝还会规定一个额定电压，即当保险丝保护后（断开），两端加额定电压时，仍然处于断开状态，不会造成安全隐患。 3)负温敏电阻NTCR：它的工作原理是阻值随着温度的升高而减小，主要功能也是用来保护电路， 开机瞬间一般电流比较大，此时温度低，负温敏电阻阻值大，阻止了大电流对电路的伤害。 选择这个电阻时，一般要考虑零功率电阻值和最大稳态电流。零功率电阻值即25°C时的电阻值，选择它时要考虑到电路开机瞬间的尖峰大小，同时我们也要保证最大稳态电流大于电路的最大电流。 4)Y电容：就是电路上连接L端和G端，N端和G端的两个电容，它是安规电容（所谓安规电容， 就是当电容器失效后不会导致电击，不会危及人身安全。举个例子：若X电容失效导致短路，那么电网的N端和L端直接短路，至少造成设备无法工作，而且使电网被短路；若Y电容失效导致短路，那么L端和地短路，使得某些外壳接地的电器的外壳直接带上高电压，从而对人身安全带来威胁。所以安规电容除了滤除EMI外还要保证在发生失效的时候不至于产生以上危险），由于在电路上看起来很像Y型而得名。它的作用主要是用来滤除高频成分以及共模噪声（大小相等，方向相反的信号，共模噪声又称对地噪声，指的是两根线分别对地的噪声。 实际应用中，温度的变化、各种环境噪声的影响都可以视作共模噪声）。根据电路的峰值脉冲电压的不同可以选择不同的Y电容，在Adapter电路中我们一般选择Y1电容，它的额定电压为250V，耐高压超过8KV（此外还有Y2和Y3电容）。各个地区对Y电容的漏电流都有不同规定，以漏电流不小于0.35mA，工作电压为220市电为例，那么容值一般选择小于3500PF（电容越大，漏电流相应也会越大）。备注：i=CdV/dt，则C=idt/dVt=0.35*0.001*（1/50/4）/（220*1.414-0）=3500PF。单纯用探头测Y电容两端，可能有一个电容两端是没有电压的，但是实际上，两个Y电容可能是平分电压的。 5)X电容：X电容连接在L端和N端之间，也是一个安规电容。它们的作用主要是用来滤除差模
通信开关电源及不停电电源UPS设备技术规格书 第一节、物资需求表 1 货物需求表 第四节技术部分 1 高频开关电源设备（包括交直流配电部分） 1.1本次需求的组合开关电源是指在一个机架中,由交流配电单元、直流配电单元和整流模块、监控单元、蓄电池组组成。 硬件和软件系统 应采用模块式的硬件结构，便于扩充，并能容纳新业务和新技术。提供的设备应全部采用经过老化测试和严格筛选的优质元器件，组装过程应有严格的质量控制，确保长期使用的高稳定性、高可靠性，系统构成应具有冗余和容错等安全措施。 1.2机械结构 设备的总体结构应充分考虑安装、维护的方便和扩充容量或调整设备数量的灵活性，实现硬件模块化。应具有足够的机械强度和钢度。设备的安装和固定方式应具有防震抗振能力。应保证设备经过常规的运输、储存和安装后不产生破损、变形。投标人应提供设备的机械结构、品种规格及安装规程等方面的详细说明。 设备在预防意外撞击部位、可接触至布线低部位和危险电压的部位均必须提供罩盖。对高压等危险部位应有特殊标志。 每一列机架在走道边上及每一个机架在前方或背面必须有清楚的标志。 插入模块应有导向装置。
设备应配有安装该系统所必需的铁架、支撑架、电缆支架、电缆走道、底座、底盘及全部连接件紧固件。 插接件必须接触完全可靠、结构坚实。借助手或简单工具易于插入或拔出。并有定位和锁定装置。去机架之间、机架内各机框之间应采用接插件实现电缆连接。 线缆在机架内排放的位置应设计合理，不得妨碍或影响日常维护、测试工作的进行。电源及蓄电池合用一个机架。 设备内的所有焊点不得有虚焊、假焊和混线。投标人应保证不使用具有腐蚀性的助焊剂。 设备应配备与设备有关的全部布线并提供布线及相关连接电缆（至蓄电池等设备）的详细说明及有关的规范。 零部件的形状尺寸、表面光洁度等技术参数应符合生产厂家设计文件的规定。 活动部分（如门及指示控制面板等）应动作灵活、位置准确。 设备的表面涂敷应满足安装地区的环境、气候所需的防腐、防蛀的要求。 所有喷漆（塑）零件的表面应光滑平整、色泽一致不允许有划痕、斑疵、脱落和破损。电镀零件表面应有金光泽，不允许有裂纹、锈点、毛刺和缺陷。 机架（盘）、机台的外观应色彩协调、色泽一致。 所有印刷电路板均应有防霉喷涂层。如采用深色覆盖涂层，需要在涂层外加印清楚的电路连接线条。 应有印刷电路板插错保护功能。 印刷板板面应平整，其翅曲的程度应以不影响印刷插件的顺利插拔或不造成插拔困难为限。 每一印刷电路板均应标出名称或代号，安装在印刷板上的部（器）件应有明显的与图纸一致的标志，其标志应方便维护人员查看，并应将所有部（器）件列表说明。 各种印刷电路板均不允许有非正规的附加跳线（如金属线）。 印刷电路板上应有插拔及锁定位置。 同一品种的印刷电路板应具备完全的互换性。 设备机架上应有足够数量的直流电源插口，以供直流检查灯、测试设备等使用，直流电源插口应与交流插座有明显区别。投标人应提供足够数量的配套电源插头。 设备的冷却应采用自然通风散热方式，供货方应提出设备的机架和框架的散热要求（千瓦/米2）。 1.3 交流电源部分 1.3.1采用单相供电输入电压为220±30%，频率为50Hz±10%。交流配电单元应设两个交流输入电源电路，两路均接外供交流电源，两路市电自动倒换，实行电气和机械联锁。 两个交流输入电源电路中, 一路为主用电路, 一路为备用电路。 1.3.2 交流输入电流（最大）：20A~50A
目录 1绪论 (1) 1.1高频开关电源概述 (1) 1.2意义及其发展趋势 (2) 2高频开关电源的工作原理 (3) 2.1 高频开关电源的基本原理 (3) 2.2 高频开关变换器 (5) 2.2.1 单端反激型开关电源变换器 (5) 2.2.2 多端式变换器 (6) 2.3 控制电路 (8) 3高频开关电源主电路的设计 (9) 3.1 PWM开关变换器的设计 (9) 3.2 变换器工作原理 (10) 3.3 变换器中的开关元件及其驱动电路 (11) 3.3.1 开关器件 (11) 3.3.2 MOSFET的驱动 (11) 3.4高频变压器的设计 (13) 3.4.1 概述 (13) 3.4.2 变压器的设计步骤 (13) 3.4.3 变压器电磁干扰的抑制 (15) 3.5 整流滤波电路 (15) 3.5.1 整流电路 (15) 3.5.2 滤波电路 (16) 4 总结 (19) 参考文献 (20)
1 绪论 1.1高频开关电源概述 八十年代,国高频开关电源只在个人计算机、电视机等若干设备上得到应用。由于开关电源在重量、体积、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源和相控电源有显著减少,而且对整机多相指标有良好影响,因此它的应用得到了推广。近年来许多领域,例如电力系统、邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多应用开关电源,取得了显著效益。究其原因,是新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件(简称五新)不断地出现并应用到开关电源的缘故。五新使开关电源更上一层搂,达到了频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高(简称五高)。有了五高,开关电源就有更强的竞争实力,应用也更为扩大,反过来又遇到更多问题和更实际的要求。这些问题和要求可归纳为以下五个方面: (l)能否全面贯彻电磁兼容各项标准? (2)能否大规模稳定生产或快捷单件特殊生产? (3)能否组建大容量电源? (4)电气额定值能否更高(如功率因数)或更低(如输出电压)? (5)能否使外形更加小型化、外形适应使用场所要求? 这五个问题是开关电源能否在更广泛领域应用的关键,是五个挑战。(简称五挑战)把挑战看成开关电源发展的动力和机遇,一向是电源科技工作者的态度。以功率因数为例,AC-DC开关电源或其他电子仪器输入端产生功率因数下降问题,用什么办法来解决?毫无疑问,利用开关电源本身的工作原理来解决开关电源应用中产生的问题是最积极的态度。实践中,用DC-DC开关电源和有源功率因数校正的开关电源,(成本比单机增加20%):成功解决了这个问题。现在,又进一步发展成单级有功率因数校正的开关电源,(成本只增加5%);在三相升压式单开关整流器中减少谐波方法,有人采用注入六次谐波调脉宽控制,抑制住输入电流的五次谐波,解决了电流谐波畸变率小于100k的要求。
2011年8月15日第34卷第16期 现代电子技术 M odern Electro nics T echnique A ug.2011V ol.34N o.16 智能高频开关电源系统中整流模块的功能设计 毕恩兴 (西安铁路职业技术学院,陕西西安 710014 摘要:以智能高频开关电源系统中的整流模块为研究对象,采用无源PF C 和D C/DC 变换器的原理,对模块的整流原理进行设计和改善,经过对整流模块的硬件、电路的设计与调试表明:该整流模块可以有效地解决智能高频开关电源系统中整流问题,同时,还具有可靠性强、稳定性好且体积小、噪声低、节能高效、维护方便等优点,能够很好地满足现代智能高频开关电源系统的发展趋势要求。 关键词:高频开关电源;整流模块;D C DC 变换器;PF C 中图分类号:T N710 34;T M 32 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(201116 0189 03 Design on Rectifier Module in the High frequency Intelligent Switching Power System BI En xing (Xi an Railway Vocat ion &T ec hni cal Institute,Xi an 710014,China Abstract :T aking t he r ect ifier mo dule o f high fr equency int elligent switching pow er as research object,and using passive po wer factor co rr ection and DC/DC
开关电源原理 一、 开关电源的电路组成： PWM ① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及
杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。 当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪 涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是 负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5 容量变小，输出的交流纹波将增大。 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间， 由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2 导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大， Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路： 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体 表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输 5
高频开关电源的基本原理
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第一节高频开关电源的基本原理 一、高频开关电源的组成 高频开关整流器通常由工频滤波电路、工频整流电路、功率因数校正电路、直流-直流变换器和输出滤波器等部分组成，其组成方框图如图1-3-1所示。 图1-3-1高频开关整流器组成方框图 图中输入回路的作用是将交流输入电压整流滤波变为平滑的高压直流电压；功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉冲电压；整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压；开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，来控制功率开关器件的驱动脉冲的宽度，从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。从框图中可见，由于高频变压器取代了笨重的工频（50HZ）变压器，从而使稳压电源的体积和重量大小减小。 开关整流器的特点： ①重量轻，体积小 采用高频技术，去掉了工频变压器，与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况下，开关整流器的体积只上相控整流器的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，而小负载时，仅为0.3左右。经过校正的开磁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（对20%以上负载）。 ③可闻噪音低 在相控整流设备中，工频变压器及滤波电感工作时产生的可闻噪声较大，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，较好的可做到91%以上。 ⑤冲击电流小 开机冲击电流可限制的额定输入电流的水平。 ⑥模块式结构 由于体积不，重量轻，可设计为模块式结构，目前的水平是一个2m高的19英寸（in）机架容量可达48V/1000A以上，输出功率约为60KW。 二、高频开关电源的分类 （二）开关整流器分类 1、按激励方式 可分为自激式和他激式。自激式开关电源在接通电源后功率变换电路就自行产生振荡，即该电路是靠电路本身的正反馈过程来实现功率变换的。 自激式电路出现最早。它的特点是电路简单、响应速度较快，但开关频率变化大、输出纹波值较大，不易作精确的分析、设计，通常只有在小功率的情况下使用，如家电、仪器电源。他激式开关电源需要外接的激励信号控制才能使变换电路工作，完成功率变换任务。 他源激式开关电源的特点是开关频率恒定、输出纹波小，但电路较复杂、造价较高、响应速度较慢。 2、按开关电源所用的开关器件 可分为双极型晶体管开关电源、功率MOS管开关电源、IGBT开关电源、晶闸管开关电源等。
第1章绪论 1.1高频通信开关电源的概述 通信电源是整个电信网的重要组成部分，电源设备质量的优劣，决定着整个电信网能否安全稳定运行。通信设备发生故障时，可能会影响部分用户或使接通率下降。而电源发生故障时，将会造成通信全部中断，所以人们一直将电源视为整个通信系统的心脏，受到足够的重视。通信电源分为一次电源和二次电源两大类，一次电源将交流电转换成稳定的直流电接入通信设备，二次电源一般位于通信设备内部，将一次电源的直流电转换成多种电压值的稳定直流电以供通信设备内部各部分使用。自1957 年第一只可控硅(SCR)问世后，可控硅取代了笨重而且效率低下的硒或氧化亚铜整流器件，可控硅整流器就作为通信设备的一次电源使用。在随后的20年内，由于半导体工艺的进步，可控硅的电压、电流额定值及其它特性参数得到了不断提高和改进，满足了通信设备不断发展的需要，因此，直到70年代，发达国家还一直将可控硅整流器作为大多数通信设备的一次电源使用。虽然可控硅整流器工作稳定，能满足通信设备的要求，但其是相控电源，工作于工频，有庞大笨重的电源变压器、电感线圈、滤波电容，噪声大，效率低，功率因数低，稳压精度也较低。因此，自 1947 年肖克莱发明晶体管，并在随后的几年内对晶体管的质量和性能不断完善提高后，人们就着力研究利用晶体管进行高频变换的方案。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，是实现高频转换电路的开始，1957年美国查赛（J. J. Jen Sen）又发明了自激式推挽双变压器变换器电路。在此基础上，1964年，美国科学家提出了取消工频变压器的串联开关电源的设想，并在 NEC 杂志上发表了“脉宽调制应用于电源小型化”等文章，为使电源实现体积和重量的大幅下降提供了一条根本途径。随着大功率硅晶体管的耐压提高和二极管反向恢复时间的缩短等元器件性能的改善，1969 年终于做成了25KHz的开关电源。电源界把开关电源的频率提高到20KHz以上称为电源技术的“20KHz 革命”。开关电源技术的这一新的发展，在世界上引起了强烈的反响和重视，开关电源的研究成了国际会议的热门话题。经过几年的努力，从开关电源的电路拓扑型式到相配套的元器件等研究都取得了相当大的进展。在电路拓扑型式上开发出了单端贮能式反激电路、双反激电路、单端正激式电路、双正激电路、推挽电路、半桥电路、全桥电路，以适应不同应用场合、不同功率档次的需要；在元器件方面，功率晶体管和整流二极管的性能也有了较大的提高。1976年美国硅通用公司第一个做出了
作业指导书 一、智能高频开关电源设备安全技术操作规程 1.检修人员使用前必须熟悉设备性能和状态，了解设备结构后方可进行作业。 2.按规定着用劳动防护用品。 3.严格执行“三不动”、“三不离”的规定。 4.在操作过程中，严禁触摸电源金属裸露部分。 5.不得随意更改监控模块设定参数、随意更改功能开关状态。 6.两路交流市电均停电或故障，设备自动由蓄电池供电，根据大准线实际情况，蓄电池放电至额定容量的30%或输出电压下降至47V 时需启动油机发电机给设备供电，油机发电机启动至少5分钟，待输出正常后，方可切换给电源系统供电。 7.整流模块故障需更换时，关闭对应的交流输入开关，将故障模块抽出，更换为新模块并固定，合上对应的交流输入开关，给模块上电，并确认模块工作正常。 8.检查设备电源线、地线连接是否安全可靠。 9.影响设备正常使用的检修项目，需请点后方可进行。
序号作业项目作业内容工作（作业）标准1 清扫设备清扫设备外部清洁无积尘。 2 整机检修 1.指示灯及监控模 块检查1.架顶指示灯、各模块指示灯显示正常。 2.监控模块显示正常。 2.外观及配线检查 1.设备整机、蓄电池、防雷保护单元等各部 位安装牢固，状态、作用良好。 2.设备标签、铭牌齐全准确。 3.配线走线规范、连接可靠、标识准确。 3 特性测试 1.交流1/2路输入 电源测试220V：187～242V，频率：50H在±2Hz 380V：323～418V，频率：50Hz±2Hz 2.整流模块输出电 压测试 48V：43.2～57.6V 3.蓄电池电压单体电压：浮充（25℃）：2.23～2.28V， 均充：2. 30～2.35V； 总体电压：浮充：53.52～54.48V， 均充：55.2～56.4V 4.数据核对时间准确，测试数据与显示数据一致。 4 功能试验 1.1/2路交流输入 电源倒换试验 1/2路交流输入电源倒换正常。 2.断交流输入电源 试验 交、直流倒换正常。 3.告警功能试验检 查 各种告警作用良好、准确。 5 蓄电池放电试验放电试验(根据需 要进行） 1.放出标称容量的30%～40%。 2.放电期间（放电前、放电中、均充时），应 每小时手动测量一次端电压和环境温度。 3.放电终止电压单体不得低于1.85V。 4.均充限流设置为电池容量的10%。 6 结束作业1.填写检修记录记录填写真实、完整、准确、清楚。 2.清理作业现场作业现场整洁。
引言 近年来，随着电子技术的发展，邮电通信、交通设施、仪器仪表、工业设施、家用电器等越来越多地应用开关电源，随着科学技术的不断进步，对大功率电源的需求也就越来越大。与此同时大量集成电路、超大规模集成电路等电子通信设备日益增多，要求电源的发展趋势是小型化、轻量化。通常滤波电感、电容和变压器的体积和重量比较大，因此主要是靠减少它们的体积来实现小型化、轻量化。 我们可以通过减少变压器的绕组匝数和金减小铁心尺寸来提高工作频率，但在提高开关频率的同时，开关损耗会随之增加，电路效率会严重下降。针对这些问题出现了软开关技术，它利用以谐振为主的辅助换流手段，解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题，使开关电源能高频高效地运行，从20世纪70年代以来国内外就开始不断研究高频软开关技术，目前已比较成熟，下面以2KW的电源为例进行设计。 1.设计内容和方法 1.1主电路型式的选择 变换电路的型式主要根据负载要求和给定电源电压等技术条件进行选择。在几种常用的变换电路中，因为半桥、全桥变换电路功率开关管承受的电压比推挽变换电路低一倍，由于市电电压较高，所以不选推挽变换电路。半桥变换电路与全桥变换电路在输出同样功率时，半桥变换电路的功率开关管承受二倍的工作电流，不易选管，输出功率较全桥小，所以采用全桥变换电路。 传统的全桥变换电路开关元件在电压很高或电流很大的条件下，在门极的控制下开通或关断，开关过程中电压、电流均不为零，出现重叠，导致了开关损耗。开关损耗随开关频率增加而急剧上升，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高。在移相控制技术的基础上，利用功率管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振元件，使全桥变换器四个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关。由于减少了开关过程损耗，变换效率可达80%-90%，并且不会发生开关应力过大。所以选用移相控制全桥型零电压开关脉宽调制（PSC FB ZVS-PWM）变换电路。 移相控制全桥变换电路是目前应用最为广泛的软开关电路之一，它的特点是电路简单，与传统的硬开关电路相比，并没有增加辅助开关等元件。原理如图1所示，主要由四个相同的功率管和一个高频变压器压器组成。E为输入直流电压， T1～T4 为开关管， D1～D4 为体内二极管，C1 ～C4 为开关的输出电容。以第一个桥臂为例介绍，利用变压器漏感和功率输出电容C1 谐振，漏感储能向电容 C1释放过程中，使电容上的电压逐步下降到零，体内二极管D1开通，创造了T1 的ZVS条件。