高频开关电源讲解
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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。
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。
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%)。
高频开关电源系统的主要技术参数
1.输入电压范围:高频开关电源系统通常需要输入直流电压或交流电压。
输入电压范围决定了电源系统的适用范围。
一般来说,输入电压范围是根据具体的应用需求来确定的,比如直流电压范围一般为12V、24V、48V等,交流电压范围一般为100V、220V、380V等。
2.输出电压范围:高频开关电源系统可以根据实际需求提供不同输出电压。
输出电压范围由电源系统的设计和组成元件决定。
一般来说,输出电压范围可以从几伏特到几千伏特不等。
3.输出功率:输出功率是指高频开关电源系统在工作状态下能够提供的最大功率。
输出功率的大小通常由应用需求来确定。
一般来说,输出功率可以从几瓦到几千瓦不等。
4.转换效率:转换效率是指高频开关电源系统将输入电能转换为输出电能的效率。
转换效率越高,系统的能量损耗就越少,效率也越高。
一般来说,高频开关电源系统的转换效率可以达到90%以上。
5.纹波和噪声:纹波和噪声是指高频开关电源系统输出电压中的波动和噪声。
纹波和噪声对于一些应用来说非常重要,比如在精密仪器和通信设备中,需要较低的纹波和噪声水平。
6.绝缘电阻:绝缘电阻是指高频开关电源系统的输入和输出之间的绝缘能力。
绝缘电阻决定了系统的安全性能。
一般来说,绝缘电阻应满足相关的国际和行业标准要求。
7.工作温度范围:工作温度范围是指高频开关电源系统能够正常工作的温度范围。
一般来说,高频开关电源系统的工作温度范围根据具体的应用需求来确定。
基于48V直流高频开关电源简单原理图解 什幺是48v开关电源 48V开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止。
将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压。
从而产生所需要的一组或多组电压,转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多,所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热。
成本很低.如果不将50HZ变为高频那开关电源就没有意义,什幺是48v开关电源,48V开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。
48v直流开关电源电路图 48V直流电源是什幺 48V直流电源是什幺,能使电路中形成恒定电流的装置,如干电池、蓄电池、直流发电机等,称为直流电源。
而在48V电压范围内又叫48V直流电源。
直流电源有正负两个电极,正极的电势高,负极的电势低;当两个电极与电路连通后,直流电源能维持两个电极之间的恒定电势差,从而在外电路中形成由正极到负极的恒定电流。
要使直流电源两极间的电势差保持恒定必须使在外电路中由正极流到负极的正电荷,在电源内部逆着电场力的方向,由负极返回到正极去。
这个过程不能靠静电力,只能靠某种与静电力方向相反的“非静电力”来实现。
因此,电源就是一种提供非静电力的装置,通过非静电力做功,把非电能转化为正负电极之间的电势能。
48v开关电源原理介绍 48v开关电源是把交流电转换成直流的,具有特殊的信号能很好的控制开关管,这样就可以把直流能加到变压器最基本的一级之上,变压器感应到以后就会经过处理然后供给负载,然后一部分会反馈给控制电路,这样能保证输出的比较稳定。
48v开关电源在交流电经过的时候会经过一些特殊的东西来过滤一些对电网有干扰的额东西,这样能保证电网能不受干扰,正常运行。
48v开关电源在功率一样大的时候,如果开关频率高,则变压器的体积是比较小的,但是开关管的要求是高的。
直流电与高频开关电源单项选择1高频开关电源之所以称为高频,是因为它(B-直流-直流变换电路)电路工作在高于工频几百至上千倍的频率范围上.A-整流电路,B-直流-直流变换电路,C-输入滤波,D—输出滤波2’—48V直流供电系统要求全程压降不高于3。
2V,计算供电系统的全程压降是由(D-蓄电池组输出端)为起点,至负载端整个配电回路的压降。
A-开关电源输出端,B-配电回路输出端,C—列头柜配电回路输出端,D—蓄电池组输出端3一级配电直流保护熔丝的额定电流值应不大于设计负载电流或实际最大负载电流的(A—2)倍.A—2,B-3,C-4,D-54各专业机房直流配电总配电保护熔丝的额定电流应不大于最大负载电流的(D-2。
5)。
A—1,B—1.5,C-2,D—2.55检验高频开关电源整流模块的负载不平衡度(均流)不宜在负载率低于(C-30%)的时候测量。
A—10%,B—20%,C—30%,D-40%6关于直流配电系统设计中熔断器与空气开关的选择,不正确的是:(B—熔断器持续运行可靠性低于空气开关)A—熔断器短路熔断时间大于空气开关短路保护瞬间动作时间,B-熔断器持续运行可靠性低于空气开关,C-空气开关易于安装\更换,D-熔断器过载能力高于空气开关7高频开关电源的主电路是(C-DC—DC变换)。
A—工频整流,B—滤波,C—DC—DC变换,D—EMI8直流供电系统的直流负载为800A时,供电回路接头压降应≤(D—40)mV.A-3,B—5,C—20,D-409高频开关电源的一次下电功能的作用是(C—切断部分次要负载)A—避免蓄电池组过放电,B-保护整流器,C—切断部分次要负载,延长重要负载的后备时间,D-发出电池电压低告警10高频开关电源的二次下电功能的作用是(A—避免蓄电池组过放电)A—避免蓄电池组过放电,B-保护整流器,C-切断部分次要负载,延长重要负载的后备时间,D—发出电池电压低告警11涉及一级干线、国际出口局及其他重要枢纽局等可能影响全程全网业务的电源割接,必须报(D—集团公司相关部门)审批A—县分公司相关部门,B-市公司相关部门,C—省公司相关部门,D-集团公司相关部门12维护规程规定高频开关电源的有效使用年限为(C-10)年?A-5,B—8,C-10,D—1213通信网络使用的变流设备主要包括:相控整流器、(B—开关整流器)、变换器和逆变器.A—UPS,B-开关整流器,C—柴油发电机组,D-蓄电池组14通信局(站)要合理设计主电源设备的容量,维护规程规定:开关电源各整流模块器不宜工作在(B—20%)负载以下A—10%,B-20%,C—30%,D-40%15行业标准规定,高频开关电源应能在(A-—5℃~40℃)环境温度范围内正常工作A--5℃~40℃,B-5℃~40℃,C—-5℃~30℃,D—5℃~30℃16高频开关电源正常工作的交流输入波动范围为额定值的(B-85%~110%)A—80%~110%,B—85%~110%,C—80%~120%,D-85%~120%17高频开关电源系统的交流输入过压保护值的设定不应低于额定电压值的(C—115%)A-105%,B—110%,C—115%,D-120%18高频开关电源系统的交流输入欠压保护电压的设定不应高于额定电压值的(B—80%)。
高频开关电源系统高频开关电源系统是一种非常常见的电源系统,它通过高频开关器件进行电能的变换和传递,适用于各种电子设备和工业设备的电源供应。
高频开关电源系统的特点包括高效率、小体积、稳定性好等优点,被广泛应用于各个领域。
高频开关电源系统的基本原理是将输入的直流电源通过输入滤波电路进行滤波和解耦,然后经过交流输入的变压器进行变压和隔离,再通过谐振和整流电路将电源变为高频交流信号,接着经过输出滤波电路和输出调节电路将电源输出。
高频开关电源系统能够将输入的直流电源变换为高频交流信号的主要原因在于高频开关器件的使用。
常见的高频开关器件包括IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等。
这些器件具有开关速度快、损耗小等特点,能够高效地将输入的直流电源变换为高频交流信号。
高频开关电源系统的工作频率通常在几kHz到几MHz之间,通过选择合适的工作频率可以在保证系统稳定性的同时提高能效。
此外,高频开关电源系统还使用了各种控制技术来实现稳定的输出电压和电流。
常见的控制技术包括脉宽调制(PWM)和频率抖动等。
在实际应用中,高频开关电源系统广泛应用于电子设备、通信设备、医疗设备、工业设备等领域。
比如,高频开关电源系统可以作为计算机和服务器的电源,提供稳定可靠的电能供应;它还可以作为无线通信设备的电源,保证通信信号的稳定性和可靠性;同时,在一些特殊领域,如医疗设备和工业设备中,高频开关电源系统也扮演着重要的角色。
总之,高频开关电源系统是一种应用广泛的电源系统,具有高效率、小体积、稳定性好等优点。
它通过高频开关器件将输入的直流电源变换为高频交流信号,并经过滤波和调节电路得到稳定的电源输出。
高频开关电源系统在电子设备、通信设备、医疗设备、工业设备等领域得到了广泛的应用,为各个领域的发展做出了重要贡献。
DSP系列高频开关电源工作原理■DSP系列工作原理电源主要由整流滤波电路,全桥变换电路,PWM控制电路,稳压、限压电路,稳流、限流电路,保护电路,以及辅助电源电路等组成。
三相电网(或单相)电压经电源开关后,进行整流滤波,得到的520VDC(单相为300VDC)的平滑直流电压供给逆变电路。
三相电压取一路380VAC(或单相220VAC)经变压器降压整流后,再通过三端稳压器稳压得到±15V电压供给各部分控制电路。
逆变电路主要由大功率IGBT模块(或场效应MOSFET模块)组成全桥变换电路。
当PWM输出控制信号通过隔离驱动器分别驱动功率模块,两组对角管分别交替导通,在高频变压器初级产生高频脉冲电压,次级电压由高频变压器变压后整流向负载提供能量。
输出端分别接有稳压、限流和稳流、限压等的反馈环路,当面板开关置于稳压状态时,稳压和限流电路起作用,当输出电压升高或下降时,取样电压通过稳压电路内部电压比较器跟基准电压比较,其误差信号电压加到PWM控制电路,使PWM输出脉宽作相应变化,从而稳定输出电压,如负载电流过高时,限流电路工作,使输出电流限制在限流设定值内。
同样,在稳流状态下,稳流电路作用,使输出电流稳定在设定值内,而当过压时,限压电路使输出电压钳压在限压值。
当有异常情况(如输入过压或欠压,过流或过热等)产生保护信号加到保护控制电路时,保护电路输出一个电压加到PWM电路,使PWM电路停止输出,从而达到保护目的。
■DSP系列工作原理框图三、简易故障维修故障现象检查排除1.开机电源指示灯不亮,风机不转电源是否接好,闸刀是否闭合,如果是三相电源是否有缺相.接好电源,闭合闸刀2.电源指示灯正常、风机正常,工作指示灯不亮启动开关是否在启动的位置如果启动开关在启动位置,整机不工作,则再拨动一次启动开关至启动位置3.工作指示灯正常,电流电压调不动检查稳压限流及稳流限压旋钮是否调至最小的位置把电压调节,电流调节旋钮按要求旋至合适位置4.工作当中,突然没有电流输出,工作指示灯正常检查从电源输出端至负载的连线是否断开更换或重新连接好连接线5.工作当中,突然没有电流输出,工作指示灯闪烁1.检查工作环境温度是否过高,风机是否正常工作。