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交流400Hz 的机载高频开关电源解决方案机载高频开关电源产品专门用于输入交流400Hz 的场合，这项产品主要应用于军用雷 达、航空航天、舰船、机车以及导弹发射等。
研制出机载高频开关电源产品对电子武器装备 系统的国产化，打破国际封锁，提高我军装备的机动性，高性能都有重要的意义。
机载电源的使用环境比较恶劣，必须适应宽范围温度正常工作，并能经受冲击、震动、 潮湿等应力筛选试验，因此设计机载电源的可靠性给我们提出了更高的要求。
机上可供选择的供电电源有两种输入方式：115V/400Hz 中频交流电源和28V 直流电源。
两种输入方式各有优缺点，115V/400Hz 电源波动小，需要器件的耐压相对较高;而28V 直流 电源却相反，一般不能直接提供给设备部件使用，必须将供电电源进行隔离并稳压成为需要 的直流电源才能使用。
下面主要介绍115V/400Hz 中频交流输入方式所研制的开关电源，它 的输出电压270〜380Vde 可以调节，输出功率不小于3000W,环境温度可宽至-40℃〜+55℃, 完全适应军品级电源的需要。
系统构成及主回路设计图1所示为整机电路原理框图。
它的设计主要通过升压功率因数校正电路及DC/DC 变换 电路两部分完成。
115Vae/400Hz 中频交流电源经输入滤波，通过升压功率因数校正（PFC ） 电路完成功率因数校正及升压预稳、能量存储，再通过DC/DC 半桥变换、高频整流滤波器、 输出滤波电路以及反馈控制回路实现270〜380Vde 可调节输出稳压的性能要求。
图1整机电路原理框图升压功率因数校正电路主要使输入功率因数满足指标要求，同时实现升压预稳功能。
本 部分设计兼顾功率因数电路达到0.92的要求，又使DC/DC 输入电压适当，不致使功率因数 校正电路工作负担过重，因此设定在330〜350Vde 。
隔离式DC/DC 变换器电路拓扑结构形式主要有以下几种：正激、反激、全桥、半桥和推 挽。
高频开关电源电磁干扰的处置措施与抗扰能力的提升摘要：随着半导体器件高频性能的逐步提升，高频开关电源得到了广泛的应用。
高频率不仅可以大大减小产品的体积，同时还能减小电源输出的纹波，保证输出的稳定。
但与此同时，高频的存在也同样增加了电源对周边环境的电磁干扰以及周边辐射对电源系统稳定性的风险。
为了使开关电源能够在相对高频的模式下顺利工作同时降低其产生的电磁干扰对其他设备的影响，必须采取有效措施抑制电磁干扰增加电磁抗扰。
因此，结合高频开关电源中电磁干扰的特点，提出了一些抑制电磁干扰，增加电源抗扰能力的措施关键词：高频开关电源；电磁干扰；抗扰能力；处置方式随着高频开关电源被广泛应用于通信、家用电器和自动控制等领域，电源的干扰与抗干扰设计越来越重要。
在大功率电源中，增加开关频率往往可有效减小电源体积，减低输出纹波，然而伴随而来的是产生较强的电磁干扰，较高的电压变化率。
电源中产生的电磁干扰信号进入电网，影响其他设备的正常工作。
较宽的频率范围和幅值导致电源开关不符合EMC 标准。
除了电网中的传导骚扰经电源入口进入电源外，从电源本身来看产生电磁干扰的主要部件是逆变过程中的功率开关管和高频变压器，这也是开关电源产生电磁干扰的主要原因。
1.高频开关电源的电磁干扰与抗扰高频开关电源的电磁干扰主要来自电源电路内部热点、功率器件以及高频变压器。
高频开关电源电磁抗扰主要是外部干扰对电源内部敏感器件的影响。
分析电磁干扰，基于以下两点分析：一、外部环境对电源的干扰，表现在电源上为电源的抗扰能力。
二、电源本身产生的干扰，表现为电磁骚扰。
一般的检测方式分为两种：一种为辐射干扰，另一种为传导骚扰。
1.1 电源外部产生的电磁干扰电源外部的电磁干扰一般包括电网内部电磁干扰、电磁脉冲干扰和静电放电干扰三种，它们体现了电源的抗扰能力。
（1）电网的电磁对电源的干扰一个完整的电网系统，必然连接诸多的电子设备和电器设备，这些设备相互之间会进行电磁转换。
设计开关电源时防止EMI的措施:1.把噪音电路节点的PCB铜箔面积最大限度地减小;如开关管的漏极、集电极，初次级绕组的节点，等。
2.使输入和输出端远离噪音元件，如变压器线包，变压器磁芯，开关管的散热片，等等。
3. 使噪音元件（如未遮蔽的变压器线包，未遮蔽的变压器磁芯，和开关管，等等）远离外壳边缘，因为在正常操作下外壳边缘很可能靠近外面的接地线。
4. 如果变压器没有使用电场屏蔽，要保持屏蔽体和散热片远离变压器。
5. 尽量减小以下电流环的面积：次级（输出）整流器，初级开关功率器件，栅极（基极）驱动线路，辅助整流器。
6.不要将门极（基极）的驱动返馈环路和初级开关电路或辅助整流电路混在一起。
7.调整优化阻尼电阻值，使它在开关的死区时间里不产生振铃响声。
8. 防止EMI滤波电感饱和。
9.使拐弯节点和次级电路的元件远离初级电路的屏蔽体或者开关管的散热片。
10.保持初级电路的摆动的节点和元件本体远离屏蔽或者散热片。
11.使高频输入的EMI滤波器靠近输入电缆或者连接器端。
12.保持高频输出的EMI滤波器靠近输出电线端子。
13. 使EMI滤波器对面的PCB板的铜箔和元件本体之间保持一定距离。
14.在辅助线圈的整流器的线路上放一些电阻。
15.在磁棒线圈上并联阻尼电阻。
16.在输出RF滤波器两端并联阻尼电阻。
17.在PCB设计时允许放1nF/ 500 V陶瓷电容器或者还可以是一串电阻，跨接在变压器的初级的静端和辅助绕组之间。
18.保持EMI滤波器远离功率变压器;尤其是避免定位在绕包的端部。
19.在PCB面积足够的情况下, 可在PCB上留下放屏蔽绕组用的脚位和放RC阻尼器的位置，RC阻尼器可跨接在屏蔽绕组两端。
20.空间允许的话在开关功率场效应管的漏极和门极之间放一个小径向引线电容器（米勒电容， 10皮法/ 1千伏电容）。
21.空间允许的话放一个小的RC阻尼器在直流输出端。
22. 不要把AC插座与初级开关管的散热片靠在一起。
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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。
三相电能计量芯片400hz -回复题目：三相电能计量芯片400Hz：高频电能计量的关键技术引言：随着航空航天、军事装备等领域的发展，对高频电能计量的需求也越来越迫切。
在传统的交流电能计量中，我们通常使用50Hz或60Hz的电源，但对于某些特定场景，如高空飞行器、直升机和航天器等，由于工作环境的特殊要求，我们需要使用400Hz的高频电源。
本文将以三相电能计量芯片400Hz为主题，逐步阐述该技术的关键要点和应用。
一、背景介绍在航空航天和军事装备中，高频电源的使用是基本要求。
400Hz的交流电源可提供更高效率的能量传输，减小能耗和体积，适用于空间狭小和对能量密度要求较高的场景。
因此，研发一种高效、精确的三相电能计量芯片成为必要之举。
二、三相电能计量芯片的工作原理三相电能计量芯片的工作原理与传统的电能计量芯片相似，主要分为测量、采样和计算三个部分。
不同之处在于400Hz电源信号的特殊性，需要对芯片进行一些适应性的调整。
1. 测量三相电能计量芯片通过电压和电流传感器测量电源的电压和电流。
通常采用相位锁定环路技术，确保采样的高精度和稳定性。
400Hz电源相位变化快，需要通过高速采样来减小误差。
2. 采样为了获取准确的电压和电流采样值，需要使用高速、低失真的模数转换器（ADC）对电源信号进行采样。
在400Hz的高频情况下，ADC应具备更高的采样速率和更低的非线性误差。
3. 计算通过测量和采样获得的电压和电流数据，计算芯片可以采用传统的计量算法，例如乘积算法或时域积分法。
在计算过程中，需要考虑400Hz的高频特点，确保数据处理的准确性和实时性。
三、三相电能计量芯片的应用1. 航空航天领域航空航天器中对电能计量芯片的需求主要集中在高频、小体积和轻量级的特点上。
三相电能计量芯片400Hz满足了这些需求，并提供了高精度的电能计量功能。
它可以应用于飞机的能量管理系统、传感器和导航系统等。
2. 军事装备领域同样，军事装备对电能计量芯片的要求也与航空航天类似。
目录1 引言 (1)2设计要求 (1)3 400Hz中频电源的硬件原理与设计 (1)3.1振荡电路 (2)3.2分频电路 (2)3.3 积分电路 (4)3.4 放大电路 (6)4.2控制电路的原理与设计方案 (9)5测试结果 (11)6结论 (12)参考文献 (13)致谢 (14)附录系统电路图 (14)英文资料及中文翻译 (15)1 引言400Hz中频电源，可广泛应用于舰艇，飞机及机载设备以及工业控制设备，例如，旋转变压器是一种信号检测设备，通过角度的改变，可实现输出电压的改变，进而为控制设备提供控制信号。
利用400Hz中频电源给旋转变压器供电，可以实现系统电信号的控制，将非电量转变成了电量。
在航天航空设备中，中频电源性能的优劣和可靠性将决定着航行器的安全行驶与战斗力的发挥。
新型中频电源自动控制系统具有电路简单，可以实现复杂的控制，控制灵活且具有通用性的优点。
当电源本身特性发生变化时候，完全可以通过对软件参数进行修改来对电路进行改动，可以为进一步实现集中控制带来方便。
采用新型数字控制系统后，中频电源具有启动平稳、运行稳定、控制精度高、调试与维修方便、体积小等优点。
2 设计要求(1) 实现输出频率为稳定的400Hz正弦波。
(2) 输出波形没有明显失真。
(3) 输出电压为25V～65V连续可调（有效值）。
3 400Hz中频电源的硬件原理与设计4MHz信号基准电源，通过分频电路进行分频得到400Hz的信号，经过积分电路将方波转化为正弦波，为提高电压的幅值还要经过放大电路进行放大，再通过升压变压器使最后的输出电压的有效值在25V～65V之间。
通过检波电路得到直流电压，AD采集首先将模拟信号转变成数字信号后，再将采集到的电压值送到单片机中，最后通过单片机送到数码管显示电压，为保证放大电路中TDA7294的正常工作，单片机控制系统还通过稳压电路为其提供电压。
中频电源设计原理流程图如图3－1所示。
图3－1 400Hz中频电源设计原理流程3.1 振荡电路为得到频率稳定性很高的振荡信号，多采用由石英晶体组成的石英晶体振荡器。
采用400Hz电机的工业电源的介绍
本文旨在提供有关使用400 Hz电机的工业电源的概述。
大多数大型飞机都配有辅助电源装置（APU），为中性点提供115 VAC 400 Hz资源。
APU 主要用于启动飞机发动机，但也用于在乘客登机时在飞机上运行附件，并在飞机离开大门时由机组人员进行飞行前检查。
选择400 Hz的原因超过传统的50/60赫兹是因为重量。
400 Hz发电机更轻，从而节省燃料，并且需要支持更重的单元，使机身更轻。
MIL-STD-704F是涵盖美国军用飞机的飞机电力特性的规范，并涵盖在详细说明要求的所有方面。
如果飞机在地面上进行维修，则不使主发动机或APU运行更方便，更安全。
在这种情况下，通常可以使用外部400 Hz发电机或地面电源单元。
通常诊断设备不需要满足全部飞行规格，并且出于成本目的，可以选择常规工业电源。
TDK-Lambda经常被问到我们的AC-DC工业电源是否可以工作在400 Hz。
交流400Hz的机载高频开关电源解决方案
机载高频开关电源产品专门用于输入交流400Hz的场合，这项产品主要应用于军用雷达、航空航天、舰船、机车以及导弹发射等。
研制出机载高频开关电源产品对电子武器装备系统的国产化，打破国际封锁，提高我军装备的机动性，高性能都有重要的意义。
机载电源的使用环境比较恶劣，必须适应宽范围温度正常工作，并能经受冲击、震动、潮湿等应力筛选试验，因此设计机载电源的可靠性给我们提出了更高的要求。
机上可供选择的供电电源有两种输入方式：115V/400Hz中频交流电源和28V直流电源。
两种输入方式各有优缺点，115V/400Hz电源波动小，需要器件的耐压相对较高;而28V直流电源却相反，一般不能直接提供给设备部件使用，必须将供电电源进行隔离并稳压成为需要的直流电源才能使用。
下面主要介绍115V/400Hz中频交流输入方式所研制的开关电源，它的输出电压270～380Vdc可以调节，输出功率不小于3000W，环境温度可宽至-40℃～+55℃，完全适应军品级电源的需要。
系统构成及主回路设计
图1所示为整机电路原理框图。
它的设计主要通过升压功率因数校正电路及DC/DC变换电路两部分完成。
115Vac/400Hz中频交流电源经输入滤波，通过升压功率因数校正（PFC）电路完成功率因数校正及升压预稳、能量存储，再通过DC/DC半桥变换、高频整流滤波器、输出滤波电路以及反馈控制回路实现270～380Vdc可调节输出稳压的性能要求。
图1整机电路原理框图
升压功率因数校正电路主要使输入功率因数满足指标要求，同时实现升压预稳功能。
本部分设计兼顾功率因数电路达到0.92的要求，又使DC/DC输入电压适当，不致使功率因数校正电路工作负担过重，因此设定在330～350Vdc。
隔离式DC/DC变换器电路拓扑结构形式主要有以下几种：正激、反激、全桥、半桥和推挽。
反激和正激拓扑主要应用在中小功率电源中，不适合本电源的3000W输出功率要求。
全桥拓扑虽然能输出较大的功率，但结构相对较为复杂。
推挽电路结构中的开关管电压应力很高，并且在推挽和全桥拓扑中都可能出现单向偏磁饱和，使开关管损坏。
而半桥电路因为具有自动抗不平衡能力，而且相对较为简单，开关管数量较少且电压电流应力都比较适中，故不失为一种合理的选择。
DC/DC变换电路主要为功率变压器设计，采用IGBT/MOSFET并联组合开关技术和半桥电路平衡控制技术。
经过分析计算，采用双E65磁芯，初级线圈12匝，次级绕组圈15匝。
关键技术设计
1.功率因数校正技术和无源无耗缓冲电路
具有正弦波输入电流的单相输入个功率因数校正电路在开关电源中的使用越来越广泛，图2所示为升压功率因数校正和无源无耗缓冲电路。
图2功率因数校正和新型的无源无耗缓冲电路
采用无源无耗缓冲电路，元件全部采用L、C、D等无源器件，既有零电流导通特性，又有零电压关断特性，比传统的有损耗的缓冲电路元件少30%。
缓冲电路元件包括L1、C1、C2、D1、D2和D3。
可用UC2854A控制主开关SWB，其缓冲电路是不需控制的，并且具有电路简单的特点。
其原理是将二极管DB反向恢复的能量和SWB关断时储存在C2中的能量在SWB导通时转移到C1中。
在SWB关断时，L1中的储能向C2充电，并通过D1、D2、D3转移到CB中，同时也向CB放电，用这种电路实现了零电压关断和零电流导通，有效地减少损耗，提高了电路的效率和可靠性。
该电路的主要特点是：
·开关SWB上最大电压为输出电压VL。
·Boost二极管DB上最大反向电压为VL+VE，VE值由IR、L1、C1及C2的相关值决定。
·开关SWB上最大电流上升率由L1和V1决定，并且导通损耗和应力很小。
·开关SWB上最大电压率由C2决定，并且关断功耗和应力很小。
在开关周期中，为获得电流和电压上升率的控制而储存在L1和C2中的能量最终又回到输出电源中，这样确保电路真正的无损耗工作。
2.IGBT/MOSFET并联组合开关技术
图3所示为IGBT/MOSFET并联组合开关电路及工作波形图。
与MOSFET相比，IGBT通态电压很低，电流在关断时很快下降到初始值的5%，但减少到零的时间较长，约1～1.5μs，在硬开关模式下会导致很大的开关损耗。
在组合开关中，并联MOSFET在IGBT关断1.5μs 后，拖尾电流已减少到接近零时才关断。
图3IGBT/MOSFET并联组合开关电路及工作波形图
这种技术因通态损耗很低而使得DC/DC变换器的效率很高。
但需工作频率相对较低，一般选取20～40kHz。
由于半桥组合开关只需两个开关，总的开关器件的数目少，使可靠性显著提高。
3.半桥电路平衡控制技术
通过控制和调整IGBT/MOSFET栅驱动的延迟时间可使半桥平衡，避免变压器偏磁饱和过流，烧毁开关管。
这在脉冲较宽大时，很容易实现。
但当轻载或无载时，脉宽很窄（例如小于0.3μs），此时的IGBT/MOSFET延迟已取消。
因此在窄脉宽时，为保持其平衡，我们采用了一个低频振荡器。
当脉宽小于0.3μs时，振荡器起振使PWM发生器间歇工作，保持脉宽不小于0.3μs，以维持半桥平衡，使其在无载时能正常工作。
由于工作频率较低，组合开关的开关损耗很小，通态损耗也很小。
图4半桥电路平衡控制电路
4.多重环路控制电路
平均电流模式控制系统采用PI调节器，需要确定比例系数和零点两个参数。
调节器比例系数KP的计算原则是保证电流调节器输出信号的上升阶段斜率比锯齿波斜率小，这样电流环才会稳定。
零点选择在较低的频率范围内，在开关频率所对应的角频率的1/10～1/20处，以获得在开环截止频率处较充足的相位裕量。
另外，在PI调节器中增加一个位于开关频率附近的极点，用来消除开关过程中产生的噪声对控制电路的干扰，这样的PI调节器的结构如图5所示。
图5具有滤波功能的PI调节器
控制电路的核心是电压、电流反馈控制信号的设计。
为了保证在系统稳定性的前提下提高反应速度，设计了以电压环为主的多重环路控制技术。
电流环响应负载电流变化，并且有限流功能。
设计电路增加了对输出电感电流采样后的差分放大，隔直后加入到反馈环中参与
控制，调节器增益可通过后级带电位器的放大环节进行调节。
这样电源工作在高精度恒压状态下，输出动态响应，使电源在负载突变的情况下，没有大的输出电压过冲。
5.提高散热效果，降低热阻
为了减小整机体积，达到合理的功率密度，采用了强迫风冷方式。
对于风冷散热器来说，风速的大小直接关系到散热效果的优劣。
由于要求前后通风，在设计时应考虑：
保证风速达到一定的要求（V=6m/s），并考虑风压的影响。
当风压低于散热器压头损失时，冷却风根本就吹不过去或风速很低，达不到提高散热率的目的。
由于散热器及翼片间隙同风道与散热器间隙有很大差别，当风压过低时，可以在进风口散热器与风道的间隙间加挡流栅板或喇叭型的进口，强迫风从散热器的翼片间流过。
升压电感、主变压器、输出滤波电感成一排固定在散热器上半部，主板固定在散热器下半部;主板上的功率器件如功率开关管、输出整流管通过钢板压条固定在散热器上，主板上半部放质低元器件、下半部放置高元器件，风扇放置在散热器前中上位置并固定在前面板上，采用前进风后出风方式。
军用高频开关电源产品不但要考虑电源本身参数设计，还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、结构设计、安全性设计和三防设计等方面。
因为任何方面哪怕是最微小的疏忽，都可能导致整个电源的崩溃，所以我们应充分认识到军用高频开关电源产品可靠性设计的重要性。
试验结果
对设计参数进行试验，试验结果如图6～8所示。
图6DC/DC初级电压波形（满载）
图7DC/DC次级电压波形（满载）
图8高频电感电流模拟器波形
从表1可以看出，测试结果符合协议的规定，其*率因数、效率、电源调整率、负载调整率、输出噪声等参数优于协议要求。
