通用型高功率因数高频开关电源的开发

高频开关电源的设计与制作(论文)《高频开关电源的设计与制作》论文版本,是提取了重点来简单论述的。

这也是在毕业设计最后学校要求进行缩减后拿去参评校级优秀毕业设计的,当然这是获奖的啦!欢迎下载参考!高频开关电源的设计与制作洛阳理工学院电气工程与自动化系黄贝利指导老师杨文方2011摘要：开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

我们设计了以MOSFET作为功率开关器件采用脉宽调制(PWM)技术，输出实时采样电压反馈信号，来控制输出电压变化的。

本文具体介绍了其系统构成，工作原理，基本控制器结构、功能和特点。

关键词：高频开关电源变换器SG3525 过流保护0. 前言随着电力电子技术的高速发展，开关电源不断向高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化方向发展。

另外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。

现在迫切需要物美价廉，能满足多种不同工况要求的多规格、多品种、系列化的高质量、高性能的高频高压开关电源。

虽国内已有少数厂家生产高频高压开关电源，但价格昂贵。

因此设计开发价格低廉的高频高压开关电压是大势所趋，具有良好的市场。

[1] [2]1. 系统设计原理及其框图开关电源采用功率半导体器件作为开关器件，通过周期性间断工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压。

其中DC／DC变换器进行功率转换，它是开关电源的核心部分，此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。

输出采样电路检测输出电压变化，与基准电压研比较，误差电压经过放大及脉宽调制(PWM)电路，再经过驱动电路控制功率器件的占空比，从而达到调整输出电压大小的目的。

开关电源结构框图如图1所示：图1 开关电源结构框图2. 高频开关电源的电路设计2.1 电源输入滤波及桥式整流电源输入滤波又称电磁干扰(EMI)，主要用于抑制电气噪声和消除电磁干扰。

经滤波后送入桥式整流电路，将其整流得到所需的300V高压直流电，然后再送入功率变换器。

高频开关电源设计与应用实例
 电源网讯传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。

这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。

 功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。

使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。

 目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。

而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。

DCM 模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。

CCM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。

介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MOS管。

这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。

 今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。

 要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例：
 已知参数：
 交流电源的频率fac——50Hz
 最低交流电压有效值Umin——85Vac
 最高交流电压有效值Umax——265Vac。

高频开关电源详细介绍高频开关电源（High-Frequency Switching Power Supply）是一种广泛应用于电子设备中的电源系统。

相比传统的线性电源，高频开关电源具有高效率、小体积、轻重量和稳定的电压输出等优点。

本文将详细介绍高频开关电源的工作原理、主要组成部分以及应用领域。

高频开关电源的工作原理如下：当输入电压接通时，由交流电源经过整流和滤波后，经过开关器件进行高频开关，然后经过变压器变换电压，之后经过滤波、稳压和反馈电路调节后输出稳定的直流电压。

整个过程中，开关器件在开关状态下，能以更高的频率进行开关操作，以提高转换效率和减小体积。

高频开关电源的主要组成部分包括输入端、整流滤波器、开关器件、变压器、输出电路以及保护电路等。

输入端主要接收交流电源，并通过整流滤波器将其转换为直流电压。

开关器件是高频开关电源的核心部分，负责快速开关操作，常见的开关器件包括MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等。

变压器则用于将输入电压变换为合适的电压，并通过输出电路将其稳定输出。

保护电路主要用于确保电源在工作过程中的安全性和稳定性，包括过载保护、短路保护和过温保护等。

高频开关电源具有较高的转换效率，一般可以达到85%以上，而传统的线性电源则只有60%左右的效率。

这是因为在高频开关电源中，开关器件可以迅速地通过开关操作来控制电源的输出，并通过反馈控制电路来实现稳定的电压输出，大大提高了能量转换的效率。

由于高频开关电源具有高效率的特点，可以减少电源损耗，降低能源消耗，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。

高频开关电源的应用领域十分广泛，例如计算机、通讯设备、工业自动化设备以及医疗仪器等。

在计算机中，高频开关电源被广泛应用于各种电子设备，如主机、显示器和服务器等。

通讯设备方面，高频开关电源可以为手机、路由器和网络交换机等提供稳定的电源。

在工业自动化设备中，高频开关电源可以为机器人、PLC（可编程逻辑控制器）以及传感器等提供经济高效的电源解决方案。

高频开关电源技术方案[范文大全]第一篇：高频开关电源技术方案高频开关电源技术方案客户需求技术参数30929003.pdf 技术方案 2.1 概述现场的实际应用情况：12台15V/12000A的电源配1台90V/2000A的电源，每6台15V/12000A 的电源配一台6kV/380V/1MW的变压器，其中90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作。

电源关注核心指标是可靠性和系统效率。

电源可以考虑采用3种主回路方式，每种方式各有优缺点。

2.2主回路原理图方案1 2.2.1方案1 总体思想为输入36脉波移相变压器，6组功率模块并联的方式，具体电路如下：15V/12000A 开关电源最大输出功率180kW，90V/2000A开关电源最大输出功率180kW，功率等级一样，考虑采用同样的主回路原理，如下：整流器整流器36脉移相变压器整流器整流器整流器整流器功率模块1输出15V/12000A或90V/2000A功率模块2输入380V/50Hz 功率模块3功率模块4功率模块5功率模块6功率模块原理如下：高频变压器及整流输入端配置36脉波移相变压器，可有效拟制输入电流谐波，基本能满足3%的要求；每台开关电源采用6个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/2200A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/360A。

逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右；二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。

输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。

90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加36脉波移相变压器，输出也不需要LC 滤波，直流输出高频方波电压。

开关电源工作原理与设计1. 概述开关电源是一种将电能从一种形式转换成另一种形式的电源装置。

它通过开关器件（如晶体管、MOSFET等）来精确控制电路的通断，从而实现对电能的高效调节和转换。

本文将详细介绍开关电源的工作原理和设计。

2. 开关电源工作原理2.1 输入电路开关电源的输入电路通常包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。

-输入滤波电路用于去除输入电源中的高频噪声和杂散信号。

- 整流电路将交流输入转换为直流信号，常见的整流方式有单相整流桥和三相整流桥。

- 功率因数校正电路主要用于改善电源对电网的功率因数，提高电能的利用率。

2.2 PFC控制电路功率因数校正（PFC）是开关电源中的一个重要环节，通过控制输入电流和输入电压之间的相位关系，提高整体效率和功率因数。

常见的PFC控制技术有边界模式控制和谐振模式控制。

2.3 DC-DC变换器DC-DC变换器是开关电源的核心部分，它将输入的直流电压转换为需要的输出电压。

常见的DC-DC变换器包括降压、升压、降压升压和反激式变换器。

2.4 控制电路开关电源中的控制电路主要负责检测输出电压和输出电流，并通过反馈回路对开关器件的导通和断开进行精确控制。

常见的控制技术有电压模式控制和电流模式控制。

3. 开关电源的设计要点3.1 选型与设计在开关电源的设计过程中，需要根据实际需求选择合适的开关器件、电容和电感等元件，并进行适当的参数计算和仿真分析，以保证整体性能和稳定性。

3.2 效率和功率因数开关电源的效率和功率因数是评估其性能的重要指标。

通过合理的拓扑结构设计、优化控制算法和合适的滤波电路，可以提高开关电源的效率和功率因数。

3.3 温度管理由于开关电源中包含许多功率器件，温度管理是开关电源设计中需要重点考虑的问题。

合理的散热设计和温度保护措施可以提高开关电源的可靠性和寿命。

3.4 EMI/EMC设计开关电源可能会产生电磁干扰和接收外部干扰，因此应进行合适的EMI/EMC设计，包括滤波、屏蔽和接地等，以满足相关标准和要求。

高频开关电源原理
高频开关电源原理
经过多年发展，电源技术已经进入了高频开关时代，其原理是利用电感和高效微处理器工作，产生输出电源电压，直接在负载和输出传输线上提供电能输出。

高频开关电源具有不同于普通变压器供电的优势：首先是具有节能的优势，利
用开关管和高效的微处理器，能够有效的控制输出的电压与调整电流从而降低电力的损耗；其次，它具有超小型化的优势，由于没有变压器的变压器电磁线圈和绝缘板的损耗，可以降低尺寸和重量；第三，开关电源具有电磁兼容性，因为输入没有变压器可调电磁阻和由其引起的匝间磁场，没有此污染，电磁兼容性优异。

高频开关电源的结构主要由工频开关管、电流互感器、高效微处理器（ MCU ）和输出线圈等组成。

高频开关管是关键元件，它的任务是准确的控制工作信号，输出当前频率也是非常重要的，电流互感器的工作原理可以清楚看出其设计中把负载电流和输出端边缘有关，它可以调节本身的参数和电流，微处理器可实现信号检测，以及自动控制，输出线圈则可以将产生的电流转化为有用的能量。

高频开关电源的技术已经进入了百年百日的状态，它的技术性能和优势众多，
很好的满足了实际的应用要求，今后高频开关电源更加可靠，技术更加成熟，更加彻底的实现节能，超小型化，高效率的电子用电的电源供应。

高频开关电源原理
高频开关电源是一种常用的电源设计方案，采用高频开关器件（如MOSFET或IGBT）作为开关元件，在高频范围内进行开关操作。

其工作原理如下：
1. 输入电源：高频开关电源的输入通常为交流电源，如220V
的市电。

首先，接入整流电路将交流电转换为直流电。

整流电路通常使用二极管桥整流器，将交流电的负半周整流为正半周的直流电。

2. 输入滤波：为了消除输入电源的干扰和波动，需要进行输入滤波。

输入滤波电路通常采用电容和电感的组合，能够削弱输入信号的高频成分和脉冲噪声。

3. 控制电路：高频开关电源需要一套精确的控制电路来实现高频开关器件的开关操作。

此控制电路通常包括PWM（脉宽调制）控制器，用于产生高频开关信号，以及反馈电路，用于监测输出电压并调节控制信号。

4. 高频开关器件：在高频开关电源中，常使用MOSFET或IGBT等器件作为开关元件。

这些器件具有较低的开关损耗和
较高的开关速度，能够在高频范围内进行有效的开关操作。

5. 输出变换：高频开关电源的输出通常需要进行变换，以适应不同电路的需求。

输出变换电路包括变压器及滤波电路，能够将输入电压变换为合适的输出电压，并滤除输出中的高频噪声。

6. 输出调节：高频开关电源需要对输出电压进行精确的调节。

通过反馈电路监测输出电压，并通过PWM控制器调节开关器件的开关频率和占空比，实现输出电压的稳定性。

总结起来，高频开关电源通过高频开关器件的开关操作，在输入电源经过整流、滤波、变换和调节等处理后，得到稳定的输出电压。

它具有高效率、小体积、轻重量等优点，广泛应用于电子设备、通信设备等领域。

48 kW大功率高频开关电源的研制Development of 48 kW High Frequency Switching Power Supply PAN Min(China Electric Institute,Guangzhou,510300,China)Abstract:The analysis and design of 48 kW high frequency switching power supply are presented.The present state of switching power supply is explained.The operating principle of full bridge phase_shifted converter and realization of soft switching techniques are analysed.Soft switching can reduce switching loss and increase circuit′s efficiency.Integer designing o f power supply system and selection of main device parameters are also proposed.The experiment results demonstrate the power supply device satisfies design requirements completely.It has been applied in electric plating production line success_fully.Keywords:high frequency switching power supply;full bridge phase_shifted;zero voltage switching;soft switching techniques0 引言现有国内外的大功率电源主要为工频整流式电源,体积大、笨重、能耗高、多特性较差,且会对电网造成较大的电磁干扰。

具有功率因数校正和软开关的高频开关电源的设计的开题报告一、选题背景和意义高频开关电源作为一种广泛应用于各种电子设备的电源解决方案，近年来得到了越来越广泛的应用。

在实际应用中，高频开关电源有许多优点，如高效率、小型化、轻量化等。

但是，由于其工作频率较高，对电源电路本身的设计要求较高，同时其输出的电流和电压所谓强烈的脉动和谐波，给设备的可靠性和稳定性带来了很大的挑战。

因此，在设计高频开关电源时，需要考虑包括功率因数校正和软开关等在内的各种技术手段，以解决其固有的问题，提高其可靠性和稳定性，进而更好地满足实际应用的需要。

二、选题目标和内容本课题的目标是设计一种具有功率因数校正和软开关功能的高频开关电源。

其中，功率因数校正技术能够有效地提高电源的功率因数，降低输入电流谐波，提高电源的效率；软开关技术能够有效地减小输出电流谐波，改善电源的电磁兼容性和稳定性，降低故障率。

具体内容包括：1.设计高频开关电源的基本框架：包括输入滤波电路、整流电路、电容滤波器、逆变电路等。

2.设计功率因数校正电路：利用功率因数校正电路，对电网电流进行控制，使其与电压同频同相，实现电流和电压之间的正弦关系，提高功率因数。

3.设计软开关电路：利用软开关技术实现开关管的软起动和软关断，减小输出电流的谐波，降低设备的辐射干扰和电磁故障率。

4.进行电路模拟与仿真：通过电路模拟和仿真，验证电路设计的正确性和可行性，并优化电路参数和性能。

5.搭建实验平台和测试：基于设计的电路，搭建实验平台进行实验测试，验证电路的性能和可靠性，进一步优化电路设计。

三、预期成果和应用价值通过本课题的研究，预期可以实现一种具有功率因数校正和软开关功能的高频开关电源，并通过实验验证其性能和可靠性。

这种高频开关电源具有高效率、小型化、轻量化等优点，能够更好地适应各种电子设备的电源需求，具有广泛的应用前景。

同时，本课题研究所获得的技术经验和实验数据，还具有一定的研究价值和推广应用价值，能够为相关领域的学术和工程研究提供有益的参考和借鉴。

高频电源的高频产生原理,高频开关电源设计 高频对电路的影响： 高频对电路的影响主要体现在电容和三极管元件上。

 1、对于电容元件：电容对于直流不导通，容抗x=1/2πfc，所以对于高频交流信号容抗很小，电容对于高频信号就会导通。

 2、对于三极管元件：三极管对于直流信号没有放大作用。

对于高频交流信号就会产生很大的放大作用，从而形成了这形形色色的电子元件。

 高频是频率在330MHz的信号频率，这只是对高频的狭隘理解。

而高频是包括3MHz到X00GHz的频率范围都可以称为高频。

电视机在接收受到某一频道的高频信号后，要把全电视信号从高频信号中解调出来，才能在屏幕上重现视频图像。

 高频电源中的高频 开关电源、UPS电源这些高频电源的高频，是由控制主板电子振荡电路产生的，并输出高频信号，控制功率输出部分输出所要求的电压电流。

振荡的时间常数根据输出的要求，有的是固定的，有的是可调的。

采用固定频率的电路中，为了使电路工作稳定，常用晶体来保障振荡频率精度。

可调的电路一般是频率固定脉宽（占空比）可调。

通常采用专门的电源控制集成电路来实现。

一般振荡频率在100千赫芝以内。

 开关电源常用的TL494集成电路，就是开关电源专用的芯片之一。

它的5、6脚外接的C、R是定时元件，决定锯齿波振荡器振荡频率：F=1.1/RC，根据电阻、电容的取值，一般工作在25千赫芝或50千赫芝。

 高频电源的高频就是这样产生的。

 高频开关电路各部分设计 一、主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： 1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。

 2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。

 3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

 4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

 二、控制电路 一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

什么是高频开关电源？高频开关电源由以下几个部分组成：一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。

2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。

3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越校4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

三、检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。

四、辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。

开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。

可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。

图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。

电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。

在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。

由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。