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浅谈高性能开关型直流稳压电源摘要:高性能开关型直流稳压电源是根据移相控制全桥DC／DC 变换器中的小信号模型,依据系统频域特性研究了电源性能,按技术指标研制出来的一台样机,经过反复的实验,结果表明了高性能开关型直流稳压电源的实用性。
本文主要着手于高性能开关型直流稳压电源的性能探究。
关键词:高性能开关型直流稳压电源探究随着电力电子技术的不断发展,高性能开关型直流稳压电源将在电力系统得到广泛的应用,开关型直流电流的主要优点变现在:工作稳性、可靠性好、重量轻、效率高以及功耗小等,其发展趋势相对于其他开关型电流更具竞争力。
开关型直流电流应用于粒子加速器电源等领域。
经过全方位的分析及全盘考虑。
相关技术研究人员采用移相控制桥DC／DC变换小信号模型设计了高性能开关型直流稳压电源。
1 动态小信号模型探析动态小信号模型的选取具有多样性,选取不同的模型运用得到的设计结果各不一样。
开关电源本质上是一个非线性的控制对象,采用解析的方法指导建模只能近似建立其在稳态时的小信号扰动模型,而用这种模型来解释大范围的扰动时所获得的结论并不完全准确。
其基本得益于开关电源一般工作在稳态。
依据小信号扰动模型设计出的高性能开关型直流稳压电源,配合辅助电路的使用,完全能使开关电源的性能满足要求。
2 直流稳压电源性能指标的确定2.1 稳定性指标要求据有关数据及实践结果表明,不同的系统应该具有不同程度的鲁棒性,同时暂态特性也相对较好。
然而对于直流稳定电源来说,其要求系统的增益余量大于或等于40dB,相位余量大于或等于30dB。
2.2 瞬态响应指标开关电源在受干扰状态下,其输出量会受到影响导致相应的抖动,最后渐渐地恢复到稳定值。
通常我们以过冲幅度和动态恢复的时间长短来测评动态特性。
穿越频率越高,动态恢复所需的时间越短;过冲幅度与相位余量亦存在紧密的相关性。
2.3 电源精度探析电压精度具有严格的要求,其设计范围为不大于1‰,纹波不大于1‰。
然而纹波中分为高频和低频两部分,开关频率造成高频部分的产生,依靠输出滤波器来抑制;电网波动引入了低频部分,低频部分主要依靠系统负反馈来加以克服。
180KHz 60V 5A 开关电流升压/升降压型DC-DC转换器XL6019特点⏹5V到40V宽输入电压范围⏹单个反馈引脚控制正或负输出电压⏹电流模式控制提供出色的瞬态响应⏹ 1.25V输出电压采样电压⏹固定180KHz开关频率⏹最大5A开关电流⏹SW内置过压保护功能⏹出色的线性与负载调整率⏹EN脚TTL关断功能⏹内置功率MOS⏹94%以上转换效率⏹内置频率补偿功能⏹内置软启动功能⏹内置热关断功能⏹内置限流功能⏹TO263-5L封装应用⏹EPC/笔记本车载适配器⏹升压、升降压转换⏹手持式设备供电描述XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。
XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。
PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。
内置过电流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。
图1. XL6019封装180KHz 60V 5A 开关电流升压/升降压型DC-DC 转换器 XL6019引脚配置FB SW EN GNDVIN 12345TO263-5L图2. XL6019引脚配置表1.引脚说明引脚号 引脚名 描述1 GND 接地引脚。
2 EN 使能引脚，低电平关机，高电平工作，悬空时为高电平。
3 SW 功率开关输出引脚，SW 是输出功率的开关节点。
4 VIN 电源输入引脚，支持5V 到40V DC 范围电压输入，需要在VIN 与GND 之间并联电解电容以消除噪声。
5FB输出电压采样引脚，FB 参考电压为1.25V 。
180KHz 60V 5A 开关电流升压/升降压型DC-DC 转换器 XL6019方框图3.3V Regulator 1.25V ReferenceSWGND3.3V 1.25VEACOMPOscillator 180KHzDriverFBOVPNDMOSENOCPRS LatchThermal ShutdownSlop CompensationPhase CompensationUVLOSoft StartVIN图3. XL6019方框图典型应用XL6019C1105VIN41253GNDVINSWEN ON OFF Boost Converter Input 12V ~ 22V Output 24V / 1.5AVOUT=1.25*(1+R2/R1)D1 MBRD1045R12.7K 1%COUT220uF/35VR249.9K 1%CIN220uF/35VC2105FB图4. XL6019系统参数测量电路180KHz 60V 5A开关电流升压/升降压型DC-DC转换器XL6019订购信息产品型号打印名称封装方式环保认证包装类型XL6019E1 XL6019E1 TO263-5L RoHS & HF 800只每卷绝对最大额定值（注1）参数符号值单位输入电压Vin -0.3到45 V-0.3到Vin V反馈引脚电压VFB-0.3到Vin V使能引脚电压VEN-0.3到60 V输出开关引脚电压VSW内部限制mW功耗PD热阻(TO263-5L)R JA30 o C/W (结到环境，无外部散热片)最大结温T-40到150 o CJ-40到125 o C操作结温TJ贮存温度范围T-65到150 o CSTG引脚温度(焊接10秒) T260 o CLEADESD (人体模型) >2000 V注1:超过绝对最大额定值可能导致芯片永久性损坏，在上述或者其他未标明的条件下只做功能操作，在绝对最大额定值条件下长时间工作可能会影响芯片的寿命。
基于单片机的直流斩波电路的设计本文介绍了基于单片机的直流斩波电路的基本方法，直流斩波电路的相关知识以及用单片机产生ＰＷＭ波的基本原理和实现方法。
重点介绍了基于MCS 一51单片机的用软件产生PWM 信号以及信号占空比调节的方法。
对于实现直流斩波提供了一种有效的途径。
本次设计中以直流降压斩波电路为例。
关键词：单片机最小系统； PWM ；直流斩波：直流降压斩波电路的原理斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势，如图3-1中Em 所示 工作原理，两个阶段t=0时V 导通，E 向负载供电，uo=E ，io 按指数曲线上升t=t1时V 关断，io 经VD 续流，uo 近似为零，io 呈指数曲线下降为使io 连续且脉动小，通常使L 值较大数量关系电流连续时，负载电压平均值E E T t E t t t U on off on on o α==+=a ——导通占空比，简称占空比或导通比Uo 最大为E ，减小a ，Uo 随之减小——降压斩波电路。
也称为Buck 变换器（Buck Converter ）。
负载电流平均值R E U I m o o -= （3-2）电流断续时，uo 平均值会被抬高，一般不希望出现斩波电路有三种控制方式：1）保持开关周期T 不变，调节开关导通时间t on ，称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型：2）保持导通时间不变，改变开关周期T ，成为频率调制或调频型；3）导通时间和周期T 都可调，是占空比改变，称为混合型。
其原理图为：图3-1降压斩波电路的原理图及波形a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形驱动电路更加复杂。
设计方案：用单片机为控制核心，以电力电子器件ＩＧＢＴ为主电路关键器件，完成直流斩波器的电路设计，包括控制程序设计、电力电子器件驱动、信号隔离及其它的一些保护部分。
指标要求：输入电压要求：ＡＣ220Ｖ50Ｈz输出电压为0——180Ｖ输出功率：1ＫＷ设计框图本设计总体框图如图所示，系统分为五部分：主电路、控制电路、集中隔离与驱动电路等。
KOX220S48(20)高频开关直流变换器使用说明书深圳市科奥信电源技术有限公司目录1、概述 12、主要特点 13、工作原理 14、主要技术参数 25、前面板说明 36、后面板说明37、操作规程及一般维护 48、注意事项 6一、 概述KOX220S48(20)高频开关电源是专为各种通信电子设备等设计的高品质二次电源。
它采用国际最先进的电流模式PWM 技术和最稳定可靠的电路拓扑结构。
整机具有效率高、抗干扰能力强、输入电压范围宽、稳压精度高、保护功能完善的特点。
主要技术指标远高于部颁标准。
出厂前所有电源均经过严格检测并老化72小时，确保了该产品的可靠性。
模块采用立式机箱结构。
可多台并机组成N+1电源系统。
二、 主要特点电网适应能力强 90—160Vdc 稳压精度高 0.5% 输出杂音纹波小 0.5mV 保护功能强 输入保险管熔断保护输入高压保护 输入低压保护输出功率限制保护 输出过流、短路保护输出过压保护温度过高保护效率高 ≥86%三、工作原理电源模块工作原理方框图DC OUTPUT四、主要技术参数测试项目测量条件MIN TYP MAX 单位输入电压范围输出53.5V/20A 200 220 360 Vdc 输入电流输入220Vdc,输出53.5V/20A 8 Adc 开机浪涌输入220Vdc，输出53.5V/20A 15 Adc 输出电压范围输入220Vdc，连续可调40 53.5 58 Vdc 输出电流输入220Vdc，输出53.5V 15 Adc 输出限流点输入220Vdc 20.0 21.0 22.0 Adc 负载调整率输入220 Vdc,输出5%～100%满载0.3 %电网调整率输入200～360 Vdc输出53.5V/20A0.1 %电话衡重杂音输入220 Vdc, 输出满载300～3400HZ2 mV蜂一峰值杂音输入220 Vdc, 输出满载0～20MHZ200 mV宽频杂音输入220 Vdc, 输出满载3.4～150KHZ0.15～30MHZ5020mVmV离散杂音输入220 Vdc, 输出满载3.4～150KHZ150～200KHZ200～500 KHZ0.5～30MHZ5321mVmVmVmV效率输入220 Vdc, 输出满载86 %动态响应20%～100%阶跃负载200～360 Vdc阶跃电网100100usus 过压保护, 关断输出358 360 362 Vdc输入过压保护电网正常, 人工恢复输出348 350 352 Vdc过压保护, 关断输出58.0 58.1 58.2 Vdc 输出过压保护人工恢复输出 Vdc 工作温度40℃以上为50%满载-10 +45 ℃存储温度-40 +85 ℃MTBF 100,000 小时重量 8.0 Kg 外形尺寸宽×高×深118×250×368 mm五、前面板说明图1：前面板图前面板符号意义说明：1. 运行绿灯亮，表示整机工作。
n LCD Monitor and LCD TVn Portable instrument power supply n Telecom / Networking Equipmentcomponent count.Figure1. Package Type of XL4015Pin ConfigurationsFigure2. Pin Configuration of XL4015 (Top View)Table 1 Pin DescriptionPin NumberPin Name Description1GNDGround Pin. Care must be taken in layout. This pin should be placed outside of the Schottky Diode to output capacitor ground path to prevent switching current spikes from inducing voltage noise into XL4015.2 FB Feedback Pin (FB). Through an external resistor divider network, FB senses the output voltage and regulates it. The feedback threshold voltage is 1.25V .3 SW Power Switch Output Pin (SW). SW is the switch node that supplies power to the output.4 VC Internal V oltage Regulator Bypass Capacity. In typical system application, The VC pin connect a 1uf capacity to VIN.5 VINSupply V oltage Input Pin. XL4015 operates from a 8V to 36V DC voltage. Bypass Vin to GND with a suitably large capacitor to eliminate noise on the input.Function BlockFigure3. Function Block Diagram of XL4015Typical Application CircuitFigure4. XL4015 Typical Application Circuit (VIN=8V~36V, VOUT=5V/5A)Order Information Marking ID Package Type Packing Type Supplied AsXL4015E1 XL4015E1 TO263-5L 800 Units on Tape & Reel XLSEMI Pb-free products, as designated with “E1” suffix in the par number, are RoHS compliant.Absolute Maximum Ratings（Note1）Parameter Symbol Value Unit Input Voltage Vin -0.3 to 40 V Feedback Pin Voltage V FB-0.3 to Vin V Output Switch Pin Voltage V Output-0.3 to Vin V Power Dissipation P D Internally limited mW Thermal Resistance (TO263-5L)R JA30 ºC/W (Junction to Ambient, No Heatsink, Free Air)Operating Junction Temperature T J-40 to 125 ºC Storage Temperature T STG-65 to 150 ºC Lead Temperature (Soldering, 10 sec) T LEAD260 ºC ESD (HBM) >2000 V Note1: Stresses greater than those listed under Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. This is a stress rating only and functional operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the operation is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect reliability.XL4015 Electrical CharacteristicsT a = 25℃;unless otherwise specified.Symbol Parameter Test Condition Min. Typ. Max. Unit System parameters test circuit figure4VFB FeedbackV oltageVin = 8V to 40V, V out=5VIload=0.5A to 5A1.225 1.25 1.275 VEfficiency ŋVin=12V ,V out=5VIout=5A- 87 - %Efficiency ŋVin=24V ,V out=12VIout=4A- 93 - %Electrical Characteristics (DC Parameters)Vin = 12V, GND=0V, Vin & GND parallel connect a 220uf/50V capacitor; Iout=500mA, T a = 25℃; the others floating unless otherwise specified.Parameters Symbol Test Condition Min. Typ. Max. Unit Input operation voltage Vin 8 36 V Quiescent Supply Current I q V FB =Vin 2.1 5 mA Oscillator Frequency Fosc 144 180 216 KHz Output Short Frequency Fosp 48 KHz Switch Current Limit I L V FB =0 7 A Max. Duty Cycle D MAX V FB=0V 100 %Output Power PMOS Rdson V FB=0V, Vin=12V,I SW=5A60 80 mohmTypical System Application (VOUT=5V/5A)Efficiency VS Output currentFigure6. XL4015 System Efficiency CurveTypical System Application (VOUT=12V/4A)Efficiency VS Output currentFigure8. XL4015 System Efficiency CurveLogic level signals shutdown function can be used in typical system application with external components. When the TTL high voltage above 3.3V(referenced to ground, lower than VIN), the converter will shutdown, input current less than 5mA; when the TTL Low voltage below0.8V(referenced to ground), the converter will turn on.Figure9. XL4015 Typical Application CircuitPackage Information TO263-5L。
安徽博微智能电气有限公司CETC ECRIEEPOWER(ANHUI) CO., LTD.电话 Te l ：0086 551 62724766传真 Fax ：0086 551 65311615邮编 Zip ：230088中国合肥高新技术产业开发区香樟大道168号NO .168 XiangZhang Road High&New Technology Development Zone Hefei,China汽车电子产品手册MILITARY QUALITYAS STRONG AS IRONCETC ECRIEEPOWER (ANHUI) CO., LTD.公司简介单向DC-DC产品介绍产品概述专为新能源汽车设计的直流变换器，将车上动力电池的高压直流转换为供低压蓄电池所需要的低压直流（12V/24V），为车上低压蓄电池充电，从而为车辆低压电气供电，整机采用铸铝开模设计，防护等级高。
车载全隔离DC/DC 转换器是为电动轿车，混合动力，以及一些大功率用电系统(如电动汽车空调等大功率用电设备)而专业设计生产的，它采用国际先进的数字模拟混合控制技术，输入与输出完全电气隔离，安全可靠。
具有输入电压范围宽、输出功率大、安装方便、转换效率高、可长时间满载运行、静态功耗低、输出电压稳定、设计容量大、保护功能齐全、可靠性高、使用寿命长等特点。
控制电流小，避免钥匙接通和关段时拉弧和粘连。
全封闭设计，防水防震，适用于车载恶劣环境中使用 。
产品特点根据使用要求采用自然散热设计，风冷散热方式。
IP67防护设计；采用双MCU 控制，全固态电容，平面变压器设计；核心元器件采用汽车等级标准。
加强型工艺设计,严格器件选型,确保了产品的可靠性和机械强度适用于车载恶劣环境体积小，重量轻，为用户大大节省空间系统工作环境温度范围宽至-40℃～+85℃，温度智能降额；过温保护软开关控制技术，系统最高效率 ≥ 96%程序在线升级功能, 方便客户在线调试实时更新程序，在线自诊断功能，方便系统维护1）强制风冷采用即插即用的自识别技术纹波系数小防护等级高上电缓冲、温度检测、输入防反接、输入输出过压与欠压保护、过流保护、限流保护、过载保护等功能参数表型号BWPD533-（1KW-3KW）输入电压范围300—750 Vdc 额定输入电压480~600 Vdc静态电池漏电流 ≤10 mA (关机状态下电池漏电流)输入控制电压 20~30Vdc 额定输出电压12V-48V 输出电流范围-110A(1KW-3KW)整机效率≥96% (额定输入半载)尺寸264x203x101.6mm防护等级IP67输出纹波及噪声≤300 mVp-p(示波器带宽应为20MHz，探头并联10u+104电容)开机启动时间≤2S 稳压精度≤±1%保护功能输入过压保护，输入欠压保护，输出过压保护，输出欠压保护，输出过流保护，过温保护，输出短路保护，输出防反接保护，风扇故障保护原理框图***双向DC-DC产品介绍全数字双向DC-DC 变换器，采用高效软开关技术，使得电源转换效率高达95%以上，特别适合用在两个直流电系统之间作频繁双向能量交换的场合，例如：电动车、电动机再生发电，微电网系统，大功率双向充放电系统，等等。
ME2188高效PFM 同步升压DC-DC 转换芯片概述ME2188是一系列高转换效率、低功耗、高工作频率的PFM 同步升压DC-DC 转换芯片。
芯片利用PFM 控制电路，根据负载电流大小自动切换占空比系数，可获得低纹波、高效率、宽输出电压范围的一系列产品。
芯片内置同步开关管及芯片的低消耗电流，有效的提高了DC-DC 的转换效率和设备的使用周期。
外围仅需要三个元件，就可以完成低输入电池电压升压到所需的工作电压。
特点 ● 高效率：93%● 低启动电压： 0.9V @IOUT=1mA ● 低静态电流：7uA ● 频率：320KHz● 可选输出电压：1.9V~5.0V ● 输出精度：±2% ● 输出电流：300mA ● 低纹波、低噪声 ● 同步整流应用场合 封装形式● 1~2节干电池的电子设备 ● 5-pin SOT23-5● 数码相机、LED 手电筒、LED 灯、血压计、 ● 3-pin SOT23、SOT23-3、SOT89-3、TO92 遥控玩具、无线耳机、无线鼠标键盘、医疗器械、汽车防盗器、充电器、VCR 、PDA 等手持电子设备典型应用图LX VOUTGNDME2188VINCIN10uFCOUT 100uFVOUT RLCEL22uF选购指南1. 产品型号说明产品功能:A/C/E/F ME 21 88封装形式:公司标识产品类别产品品种X GX 环保标识M3-SOT23-3M5-SOT23-5X-SOT23P-SOT89-3T-TO92X 产品电压值：33-3.3V产品型号 产品说明ME2188A33M3G V OUT =3.3V ，不带使能端，封装形式：SOT23-3 ME2188C33M5GV OUT =3.3V ，带使能端，封装形式：SOT23-5目前产品的电压值共有11种：2.2V 、2.3V 、2.5V 、2.7V 、2.8V 、3.0V 、3.3V 、3.6V 、3.7V 、4.5V 、5.0V 。
高频开关变换器的数字控制影印版高频开关变换器的数字控制影印版随着科技的不断发展，高频开关变换器作为一种重要的电力电子设备，已经被广泛应用于工业、通信、家电等领域。
为了更好地满足现代社会对能源转换的需求，高频开关变换器的数字控制技术也日益受到关注。
高频开关变换器是一种将直流电能转换为交流电能的重要装置。
其核心部件是功率开关器件，通过控制这些开关器件的通断状态，可以实现电能的变换和调节。
然而，传统的模拟控制方式存在着调整精度低、抗干扰能力差等问题，已经不能满足现代化生产和生活的需求。
为了解决这些问题，数字控制技术被引入到高频开关变换器中。
数字控制是指通过数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）等数字电子器件，对功率开关器件进行精确的控制和调节。
相比于模拟控制，数字控制具有调整精度高、系统稳定性好、抗干扰能力强等优点。
数字控制使得高频开关变换器的工作性能得到了显著提升。
首先，数字控制技术可以实现对开关器件的精确控制，可以根据负载变化实时调整开关频率和占空比，提高了传输效率和电能利用率。
其次，数字控制还可以实现对输出电压、电流等参数进行精确调节，满足不同应用场景的需求。
此外，数字控制还可以实现对开关器件的保护，提高了系统的可靠性和稳定性。
然而，在实际应用过程中，数字控制也面临一些挑战。
首先，数字控制需要对器件进行精确测量和采样，因此需要高精度的AD/DA转换器和传感器等辅助设备。
其次，数字控制还需要可靠的通信接口和算法支持，以实现与外部控制系统的互联互通。
综上所述，数字控制技术在高频开关变换器中的应用，为其性能提升和功能拓展提供了新的思路。
随着科技的不断进步，数字控制技术将会进一步发展和完善，为高频开关变换器的应用带来更多的便利和创新。
