两级式开关电源适配器方案研发之DC

A C-D C-D C电源技术方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN直流电源设计方案目录1.概述................................... 错误!未定义书签。

2 系统的整体结构设计..................... 错误!未定义书签。

3．三相六开关APFC电路设计............................... 错误!未定义书签。

4. 移相全桥ZVS PWM变换器分析与设计 ............. 错误!未定义书签。

5．高压直流二次电源DC／DC变换器设计 .......... 错误!未定义书签。

6. 器材选取 .............................................................. 错误!未定义书签。

7. 电源系统散热分析 .............................................. 错误!未定义书签。

8. 参数设计仿真结果 .............................................. 错误!未定义书签。

1.概述目的和意义目前，越来越多的电力电子设备投入到电网中，由于不可控整流器在大功率电源设备中的广泛应用，其对电网造成的谐波污染日益严重，使得电能生产、传输和利用的效率降低，并影响电网的安全运行。

为了保证电网的正常运行，现在采取的办法往往是限制接入电网的整流设备的容量，这就限制了一些大功率直流电源的使用。

电力电子装置，尤其是各种直流变换装置向高频化、高功率密度化发展，其关键技术是软开关技术。

因此，大功率开关电源的功率因数校正技术及 DC/DC变换器软开关技术是当前研究的热点。

开关电源技术发展现状开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制开关元件的占空比进而调整输出电压的电源变换装置，开关电源的前置级将电网工频电压经整流滤波为直流电压，再经直流变换电路即开关电源后即处理后输出、整流、滤波。

常用DC/DC电源电路设计方案分析1、DC/DC电源电路简介DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。

一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。

常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。

不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V15V，数字电路常用3.3V等。

结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。

2、DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：（1）稳压管稳压电路。

（2）线性(模拟）稳压电路。

（3）开关型稳压电路3、稳压管稳压电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。

比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算：(1)Uz=Vout;(2)Izmax=(1.5-3)L Imax(3)Vin=(2-3)Vout这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。

有些芯片对供电电压要求比较高，例如ADDA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403,REF02,TL431等。

这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。

3.1TL431常用电路设计方案TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。

它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。

该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，参考电压源误差1%,输出电流为1.0-100mA。

基于L6562A的两级式PFC电路的研究房绪鹏;李辉;庄见伟;许玉林;赵志远;许伟【摘要】Switching power supply is widely used in many fields for its high efficiency,low power consumption,high energy density,and wide range of voltage. However,the input current could not track voltage’schange,which con⁃tains a large number of odd harmonic currents,which cause a large number of harmonic pollution in the power net⁃work. Compare the existing two forms of double-stage and single-stagePFC(Power Factor Correction)power supply, L6562A and TOPswitch227 power integrated chip are used in the two stage PFC circuit,and the structure of the two stage PFC circuit is simplified. The feasibility of the proposed circuit is verified by the experimental results.%开关电源在电源领域中以其高效率、低功耗、高能量密度、电压适用范围广等优点在各行各业得到大量的应用。

然而，其输入电流并非跟踪电压变化，含有大量的奇次谐波电流，对电网造成大量的谐波污染。

对比现有两级式和单级式两种形式的PFC电源，运用L6562A芯片将TOPswitch227功率集成芯片应用于两级式PFC电路中，简化了两级PFC电路结构，并通过实验验证了所研究电路的可行性。

开关电源管理芯片可分为AC/DC和DC/DC两大类
 开关电源管理芯片可分为AC/DC和DC/DC两大类
 人们在开关电源芯片技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。

 开关电源芯片就是利用电子开关器件如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等，通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器
件对输入电压进行脉冲调制，维持稳定输出电压的一种电源芯片，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压
 开关电源芯片的控制技术脉冲宽度调制(PWM) ，PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式，它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式，现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片
 M6362A 是一款高度集成的电流模式PWM 控制芯片，主要用于高性能、低待机功耗和低成本的离线反激式电源适配器中。

在满载时，IC 在固定频率。

第17期2019年6月No.17June ，2019作者简介：夏云波（1978—），男，安徽合肥人，工程师，本科；研究方向：科技管理。

用于雷达相控降的两级式半桥+buck 电源变换器模块的设计夏云波，李丹青（南京电子技术研究所，江苏南京210039）摘要：随着电力电子的飞速发展，开关技术得到了不断的提高，两级式的电源拓扑结构不断应用到各个领域。

传统变换器在低电压、大电流输出的优势不再明显。

文章提出了一种“半桥+buck 电路”的两级式变换器，该变换器尺寸小、工作效率高，非常适用于低电压、大电流输出的小功率变换。

文章介绍了该变换器的工作原理和主要参数设计，并进行了实验验证。

验证结果表明，采用半桥+buck 电路的两级式变换器，尺寸仅为1/8砖，在功率较大、输入电压范围较宽的情况下能够将最高工作效率提高到94%以上。

关键词：两级式；半桥；同步整流；buck 变换器中图分类号：TM46文献标识码：A 江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information引言传统的隔离型DC/DC 变换器一般采用正激式（Forward ）结构，半桥式（Half bridge ）结构以及移相全桥式（Phase shifted full bridge ）结构［1］。

由于控制方式简单，效率高、可靠性高，正激式结构往往用于小功率场合。

在传统半桥中变压器由于电流峰值的增加，一般只用在输出功率较低如300W~500W 的场合［2］。

采用双桥臂四个功率开关管的硬开关全桥拓扑，虽然成本较高，但具有开关管电流应力小，变压器无偏磁效率高等优点，在中大功率场合应用中比较常见［3］。

虽然移相全桥变换器拓扑电路具备功率开关管工作在ZVS 条件下，开关损耗小；提高开关频率就可提高功率密度；器件电压电流应力小等诸多优点，但是该电路同样存在着很多问题：滞后桥臂的ZVS 不能够顺利完成，这一般发生在负载较轻的情况下；原边回路中的循环能量较大，这对效率的提高是有难度的；占空比的遗失将发生在变压器的副边；与一般拓扑存在的共性问题是二极管的反向恢复，开关过程中的电压电流变换率较大倒是干扰的产生。

直流电源设计方案目录1.概述 (1)2 系统的整体结构设计 (3)3．三相六开关APFC电路设计 (23)4. 移相全桥ZVS PWM变换器分析与设计 (28)5．高压直流二次电源DC／DC变换器设计 (34)6. 器材选取 (40)7. 电源系统散热分析 (55)8. 参数设计仿真结果 (58)1.概述1.1 目的和意义目前，越来越多的电力电子设备投入到电网中，由于不可控整流器在大功率电源设备中的广泛应用，其对电网造成的谐波污染日益严重，使得电能生产、传输和利用的效率降低，并影响电网的安全运行。

为了保证电网的正常运行，现在采取的办法往往是限制接入电网的整流设备的容量，这就限制了一些大功率直流电源的使用。

电力电子装置，尤其是各种直流变换装置向高频化、高功率密度化发展，其关键技术是软开关技术。

因此，大功率开关电源的功率因数校正技术及DC/DC变换器软开关技术是当前研究的热点。

1.2 开关电源技术发展现状开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制开关元件的占空比进而调整输出电压的电源变换装置，开关电源的前置级将电网工频电压经整流滤波为直流电压，再经直流变换电路即开关电源后即处理后输出、整流、滤波。

为了稳定输出电压，设计电压反馈电路对输出的电压进行采样，并把所采样的电压信号送到控制电路中，进行比较处理，调节输出的控制脉冲的占空比，最终使输出电压的纹波及电源的稳定满足设计指标。

开关电源通常包括EMI滤波模块、AC/DC变换模块、DC/DC变换模块、控制、驱动及保护模块、辅助电源模块等。

传统的开关电源输入电流中谐波含量高,功率因数低,开关损耗大、电磁干扰严重等一系列问题阻碍了电源技术向着高效率、绿色化、实用化的方向发展。

自20世纪80年代以来,随着有源功率因数校正技术和软开关技术的发展,上述问题得到了较好的解决，开关电源技术也步入了一个新的迅速发展的阶段。

1.3 本次设计的主要内容本次设计一款符合《航天地面直流电源通用规范》要求的直流电源系统。

dcdc电源电路基础知识DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。

开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。

其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。

开关电源可以用于升压和降压。

我们常用的DC-DC产品有两种。

一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。

本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。

目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。

电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。

1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。

最后以恒压输出。

在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。

电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。

例如，它在1.5X或1X的模式下都可以运行。

当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的1.5倍的输出电压。

而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。

这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。

2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。

“DSP系统设计与创新实践”课程论文论文名称：基于TMS320F28027的DC-DC开关电源学生姓名:学号:专业: 电子科学与技术班级:2013年6月16日基于TMS320F28027的DC-DC开关电源摘要开关电源作为线性稳压电源的一种替代产物，在现代电子产品中已被广泛应用。

因此作为学习电子科学与技术专业的当代大学生，相当有必要对开关电源进行相应的研究。

本设计就是以TMS320F28027为核心控制芯片，采用脉宽调制(PWM)方式的降压型开关电源。

我们利用7805和AMS1117的线性降压稳压芯片对12V的电源适配器进行双级降压，形成TMS320F28027专用的3.3V稳定电源；并通过TMS320F28027对输出电压进行实时AD采样，然后和根据GPIO 3的状态来设定输出不同电压时计算的AD的标准值进行比较，以调节输出为50KHZ的ePWM 的占空比，并把该ePWM的矩形波信号经三级管9013初步放大之后，再经过三极管8050和8550构成的互补推挽放大器放大后来驱动功率场效应管（IRF4905）；从而利用BUCK型降压电路实现了稳定的5V或3.3V的电压输出。

之后，我们对制作完成的开关电源进行了ePWM放大波形，输出电压和输出纹波的测试，对遇到的问题进行反复分析，并解决了部分问题。

最后的通过实际测试，本设计基本上满足的当初的设计要求。

关键词：开关电源；TMS320F28027；互补推挽放大器；BUCK型降压器引言现在的开关电源具有转换效率高，体积小，工作频率高的特点，已经被广泛用于电子计算机、通信、航天、家电和国防等领域中。

国内开关电源技术的发展，基本上起源于20世纪70年代末和80年代初，经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大进步和突破。

新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MOSFET和IGBT可使小型开关电源的工作频率达到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC);软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了电源的效率（国产6kW通信开关电源采用软开关技术，效率可达93%）；控制技术的发展以及专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高；有源功率因数校正技术（APFC）的开发，提高了AC/DC开关电源的功率因数，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率。

基于初级控制技术的DC/DC反激开关电源设计发布时间：2022-01-10T08:10:22.865Z 来源：《科学与技术》2021年第28期作者：王孝红[导读] 随着我国经济、科技的快速发展，王孝红浙江嘉科电子有限公司浙江嘉兴314000摘要：随着我国经济、科技的快速发展，DC/DC反激开关电源设计在初级控制技术中的应用十分广泛，是一款新型开关电源，相比于传统控制方式来说光耦电路和刺激调整电路的整个工作原理和参数设计分析更具精密性和科学性，可以保证电流在16到40伏直流输入时对电路系统的各参数进行仿真模拟和实验数据的分析，整个电路结构具有精度高、功率强、结构操作简单、技术应用便捷、稳定性好的优势，能够突出反激开关电源设计的便利之处，带来更好的使用效益。

关键词：初级控制技术、反激开关、电源设计与应用一、前言在现代化的社会发展体系下，大数据、互联网、计算机逐渐应用于各行各业的实际生产生活当中电子技术十分盛行，反激开关电源设计逐渐朝着结构应用简单、效率更高、体积更小、可靠性更强的优势逐渐发展和创新，反激式光耦结构主要具备这方面的优点，而逐渐应用于DC/DC开关设计原理当中，相比于传统隔离式开关电源来说刺激反馈控制系统的作用更强，反应更加敏捷，隔离光耦及次级调整电路精度较高，但在实际应用过程中体积难以得到控制，因此应减少光耦器件的应用，提高电器温度反应的覆盖范围。

结合实际仿真技术和案例可以发现初级控制技术的反击阔步原理在进行外围控制电路设计与分析的过程中除去隔离光耦及初级调整电路后形成一套最优化的电路控制体系，不仅能够达到简化电路的目的，还能够提高整个电路结构和设计的精准度，具有更多的使用优势，能够带来更好的社会效益。

二、电路的结构和工作原理2.1处级控制系统的反激式DC/DC电路反激式DC/DC电路的主要设计指标是需要要求电压在16到40幅范围内输入电压在五伏左右，功率为三瓦，此时能够达到输出功率在77%以上，基于简单的电路结构图可以发现主要工作结构包括滤波电容、缓冲电路、尖峰电压保护开关管、高频变压器、整流二极管、滤波电容、输出负载电阻等构成。