1 引言 对于电子产品来说唯一不可缺少的是电源，但是它除了提供能量外，也带来了纹波、噪声等影响电子产品正常工作的影响。纹波电压对高放、本振、混频、滤波、检波、A/D变换等电路都会产生影响，在设计控制设备、电子仪器、电视、摄像机等电子产品时都要想办法尽量减小纹波。为此就要了解纹波、知道它是如何产生的、如何测量以及抑制方法。 2 电源纹波 纹波是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，指在额定输出电压、电流的情况下，输出电压中的交流电压的峰值。狭义上的纹波电压，是指输出直流电压中含有的工频交流成分。 纹波用示波器可以看到，在直流电压上下轻微波动，就像水平面上波动的水纹一样，所以被称为纹波（见图1）。 图1 RIGOL示波器DS1302观察的纹波信号波形 2.1 电源纹波产生 我们通常在产品中用的电源主要有线性电源和开关电源二大类，输出的直流电压是一个固定值，由交流电压经整流、滤波、稳压后得到。由于滤波不干净，直流电压中含有交流成分，这就产生了纹波。纹波是一种复杂的杂波信号，它是围绕输出直流电压上下来回波动的周期性信号，但周期和振幅不是定值，随时间而变，不同电源的纹波波形不一样。 产生电源纹波的因素有许多，即使你用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。 线性电源
由于我国供电频率是50Hz，所以它的纹波主要来自工频50Hz变压器，纹波电压的频率常常是50nHz，n取自然数，大小取决于整流电路的类型。对于半波整流，是1；对于全波整流，是2；对于三相全波整流，是6，即300Hz。所以这种电源的输出端纹波主要是50HZ 或它的整数倍，幅值小，较易滤除，通常纹波可做到几mV。 如假定整流桥输出负载电流IL，负载电压VL，整流桥输人交流电压幅值Vm及其输人交流电压频率f，则其输出的纹波电压由表1各式计算。 表1 整流纹波电压 采用功率匹配法或等效电流源法计算纹波电压，一般表示为： △U＝ILsin2wt／(2wC) (1) 从式(1)中可以看出，纹波频率为输人频率的两倍，其幅值正比于变换器的输出电流，反比于输人电压频率和平滑电容的大小。 开关电源 产生的纹波比较复杂、很难滤除且幅值较大。主要来源于五个方面:除低频纹波外还有高频纹波、共模噪声、开关器件产生的噪声和调节控制环路引起的纹波噪声。一般开关电源的纹波比线性电源的纹波要大，频率要高。 ①高频纹波。高频纹波来源于开关变换电路。开关电源的开关管在导通和截止的时候，都会有一个上升和下降时间，这时候在电路中就会出现一个与开关上升与下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。同样二极管在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。还有高频变压器的漏感也会产生高频干扰。这些噪声一般叫做高频纹波噪声，幅值通常要比纹波大得多。
移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰，降低损耗，提高 开关频率。如何以UC3875为核心，设计一款基于PWM软开关模式的开关电源？请见 下文详解。 主电路分析 这款软开关电源采用了全桥变换器结构，使用MOSFET作为开关管来使用，参数为1000V/24A.采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实 现ZCS.电路结构简图如图1,VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，用来实现滞后 臂VT3、VT4的ZCS,Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T为主变压器，副边由 VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。 图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图 其基本工作原理如下： 当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开 关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4,而是根据输出反馈信号决定移相角，经过一定时间后再关断VT4,在关断 VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其 值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电 压关断。 由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时 开通VT2,则VT2即是零电压开通。
可程控移相电路设计 根据下图所示的电路原理框图，自行设计一可程控移相电路，要求最小移相角度不大于1o。(输入信号：正弦波，1kHz,V P-P=2V) (一)查阅A/D转换芯片TLC5510、随机存贮器6264、D/A转换芯片DAC0832的应用资料。 (二)查阅有关模拟信号移相电路的相关资料。 (三)自行设计实现本实验项目要求的实验电路图。 (四)自拟实验步骤和实验表格，测试所设计电路是否达到实验要求。 控制信号时序图（大概）
８位高速A/D转换器TLC5510的应用 摘要：TLC5510是美国德州仪器（TI）公司生产的８位半闪速结构模数转换器，它采用CMOS 工艺制造，可提供最小２０Msps的采样率。可广泛用于数字ＴＶ、医学图像、视频会议、高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。文中介绍了TLC5510的性能指标、引脚功能、内部结构和操作时序，给出了TLC5510的应用线路设计和参考电压的配置方法。 关键词：高速ＡＤ转换；数据采集；TLC5510 １概述 ＴＬＣ５５１０是美国ＴＩ公司生产的新型模数转换器件（ＡＤＣ），它是一种采用ＣＭＯＳ工艺制造的８位高阻抗并行Ａ／Ｄ芯片，能提供的最小采样率为２０ＭＳＰＳ。由于ＴＬＣ５５１０采用了半闪速结构及ＣＭＯＳ工艺，因而大大减少了器件中比较器的数量，而且在高速转换的同时能够保持较低的功耗。在推荐工作条件下，ＴＬＣ５５１０的功耗仅为１３０ｍＷ。由于ＴＬＣ５５１０不仅具有高速的Ａ／Ｄ转换功能，而且还带有内部采样保持电路，从而大大简化了外围电路的设计；同时，由于其内部带有了标准分压电阻，因而可以
从＋５Ｖ的电源获得２Ｖ满刻度的基准电压。ＴＬＣ５５１０可应用于数字ＴＶ、医学图像、视频会议、高速数据转换以及ＱＡＭ解调器等方面。 ２内部结构、引脚说明及工作原理 ２．１ＴＬＣ５５１０的引脚说明 ＴＬＣ５５１０为２４引脚、ＰＳＯＰ表贴封装形式（ＮＳ）。其引脚排列如图１所示。各引脚功能如下： ＡＧＮＤ：模拟信号地； ＡＮＡＬＯＧＩＮ：模拟信号输入端； ＣＬＫ：时钟输入端； ＤＧＮＤ：数字信号地； Ｄ１～Ｄ８：数据输出端口。Ｄ１为数据最低位，Ｄ８为最高位； ＯＥ：输出使能端。当ＯＥ为低时，Ｄ１～Ｄ８数据有效，当ＯＥ为高时，Ｄ１～Ｄ８为高阻抗； ＶＤＤＡ：模拟电路工作电源； ＶＤＤＤ：数字电路工作电源； ＲＥＦＴＳ：内部参考电压引出端之一，当使用内部电压分压器产生额定的２Ｖ基准电压时，此端短路至ＲＥＦＴ端； ＲＥＦＴ：参考电压引出端之二； ＲＥＦＢ：参考电压引出端之三； ＲＥＦＢＳ：内部参考电压引出端之四，当使用内部电压基准器产生额定的２Ｖ基准电压时，此端短路至ＲＥＦＢ端。
如何正确地测试纹波电压 纹波电压在产品中是一项很重要的参数，过大的纹波电压不仅会直接影响音频电路的信噪比，甚至引起电路的误动作。在实际做设计调试和测试时，我们发现很多同事并不知道如何去测试纹波，因此收集了一些网上资料结合实际经验总结出这篇文章，借此抛砖引玉。 由于目前产品中大量应用开关电源和DC-DC等电路进行供电和电压转化，此类设计由于应用了开关技术使供电的效率有了本质上的提高，大大减小了功率耗散；但同时也增加了输出的交流成分，即我们所说的纹波和噪声（Ripple & Noise）。 一、 纹波的概念： 纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值, 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,由于滤波不干净,就会有剩余的交流成分,即便如此,就是用电池供电也因负载的波动而产生波纹。事实上,即便是最好的基准电压源器件,其输出电压也是有波纹的。 纹波应是AC和开关频率的整倍数,用傅里叶级数展开应该是mf越高,Am越小。杂噪应该是不规则的离散波,是由非线性器件对I、V互相反复调制,在负载、输入的AC变化、温度变化都使杂噪变化,其频带可能有数十MHz到1GHz,主要以辐射的形式存在。杂噪是一种常用的通俗说法。其共性就是具有随机性。但必须注意,噪声的分布一般呈现高斯分布,即白噪声,而纹波则不是。 输出纹波和输出电流和输出电压都有关系,主要是与电流的关系。 通常输出纹波近似等于输出电流乘上输出滤波电容的ESR值。所以并不是滤波电容的容量越大输出纹波越小,而应该是滤波电容的ESR值越小输出纹波越小。 纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的2%以下。 通常我们所说的纹波噪声是对电压信号而言。 二、 纹波噪声的成分分析： 测试纹波噪声，我们需要先对纹波噪声信号的成分进行区分。 如上图所示，纹波噪声可分为如下四个部分：
模拟移相电路的设计 摘要 目前，随着航空、航天技术的发展以及军事上的需要，对相位的测量提出了一些新的要求，如更高的测量精度及更高的分辨能力。测量相位中最重要的部件之一就是移相器。另外，移相器是相控阵雷达中的关键部件，其性能的优劣直接影响相控雷达系统的性能。本次课题源于航空、航天技术的发展以及军事上的需要及地面雷达接收系统的需要，设计了一个模拟移相网络。 本文设计的模拟移相网络的基本要求是：一路输入信号经过模拟移相电路输出两路信号：一路是原信号经过电压跟随器输出的信号，另外一路是经过移相网络输出的信号（要求是在不同频率下输出相位连续可调的信号）。 按任务要求，在输入信号频率为5kHz、50kHz、、100kHz上，设计相移范围从–60度到+60度连续变化，并且输出电压幅度为5V。我们总体讨论了设计方案，使用RC阻容移相网络以及集成运放、电压跟随器等元器件设计模拟移相网络。并且提出了改进移相器性能的措施，对移相器部件进行仿真测试。 关键词：模拟移相器RC阻容移相网络集成运放电压跟随器
目录第一章引言 1.1课题研究背景 1.2模拟移相器的发展状况 1.3本课题的主要内容 第二章移相网络的基本原理 2.1基本移相原理 2.2移相网络的方案选取 2.3移相网络的性能指标 2.4移相网络的参数设计 第三章模拟移相网络的仿真优化 3.1Multisim仿真软件的介绍 3.2在Multisim环境下的仿真结果 第四章结论 第五章附图
第一章引言 1.1课题研究背景 电磁波在传输时，不仅幅度会发生变化，同时相位也要发生变化。衰减和 相移是代表同一复参数的幅度和相角的变化。但是由于历史发展的原因，衰减 测量的重要性较早的被人们认识并解决，所以常把衰减作为一个单项指标和测 量任务来看待。从上个世纪六十年代开始，随着对人造卫星、洲际导弹、航天 飞机等各种飞行器及对其他的目标进行监控的需求日益增强，并且为了在复杂 的环境中提取更多的信息，出现了控阵天线及加速器等较新技术，相移的测量（即相位测量）则迟至了这些新技术出现时才被重视。 移相器一般用于雷达系统、通讯系统、微波仪器和测量系统等方面，其中，最主要的是用于相控阵雷达和智能天线系统中。目前，随着航空、航天技术的 发展以及军事上的需要，对相位的测量提出了一些新要求如更高的测量精度及 更高的分辨能力。本次课题源于航空、航天技术的发展以及军事上的需要及地 面雷达接收系统需要存在相位差的两个同频信号，我们设计了一个移相网络。 一般地说，依据不同的定义方法移相器可分为不同的种类。根据控制方式的不同，移相器可分为模拟式移相器和数字式移相器。数字移相器相移量只能在一定范围内取某些特定值，数字移相器虽然可以用数字控制电路，与外电路的接口比较容易，但是模拟移相器可以实现360度范围内的无极扫描，有更高的移相精度，它多用在系统相位自动调整的场合和移相精度要求特别高的场合。而模拟式移相器是一种电压控制连续线性移相的微波器件移相器，它可以实现相位线性连续的变化。所以我们这里只设计模拟式移相器。它的技术指标主要有：工作频带、相移量、相移精度、插入损耗、插入损耗波动、电压驻波比、功率容量、移相器开关时间等。 当前微波移相器广泛应用，微波电控器件利用参数可电调的材料和器件组成的控制微波信号幅度或相位的器件。可电调的材料和器件主要有半导体二极管(如PIN管﹑变容管和肖特基管等)和铁氧体材料。控制信号幅度的器件有衰减器﹑调幅器﹑开关器和限幅器等﹔控制信号相位的有移相器和调相器等。PIN管具有不同的正反向特性﹐当它被反向偏置时可等效为小电容而近似开路﹐而在正向偏置时则可等效为可变电阻﹐若偏压增大﹐其阻值则减小。PIN管衰减器就是
移相全桥大功率软开关电源的设计 移相全桥大功率软开关电源的设计 1引言 在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。 本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好 的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。 2主电路的拓扑结构 鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。 隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高 的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。 图1主电路原理图 3零电压软开关 高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS控制方式，控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。
开关频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。 图2IGBT驱动电压和集射极电压波形图 4容性功率母排 在最初的实验样机中，滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGBT上的电压及流过IGBT的电流均发生了高频震荡，图3为满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了高频谐振。满载运行一小时后，功率母排的温升为38℃，电容C5的温升为24℃。 图3使用普通功率母排时变压器初级电压、电流波形 为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃，电容C5的温升为10℃。 图4使用容性功率母排后变压器初级电压和电流波形 5采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流为了进一步减小损耗，输出整流二极管采用多只大电流（400A）、耐高电压（80V）的肖特基二极管并联使用。而且，每个变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样，每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时，次级整流二极管配上了RC吸收网络，以抑止由变压器漏感和肖特基二极管本体电容引起 的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，有利于效率的提高。 对于大电流输出来说，一般要把输出整流二极管并联使用。但由于肖特基二极管是负温度系数的器件，并联时一般要考虑它们之间的均流。二极管的并联方
输出纹波噪音的几种判定 ·中国绿网· 一般根据电源的输出纹波及噪音，可以判定一部分电源存在的故障。当然电源会有很多的情况会影响到开关电源的输出纹波及噪音。如变压器的绕制工艺、磁材等，而下面我所列的也并非按照相应的解决方法就可以消除的。“人非圣贤，孰能无过”，这里我也只是给大家提供一个思路而已！ 开关管在导通及关断时的尖峰，正常波形(当然要满足电源规格要求为准) 1、辅助电源或基准电压稳定性不够所致 解决方法：在相关部位并大容量的电容。 2、变压器产生的漏磁场对采样形成干扰而引起自激，导致出现正弦振荡 解决方法：在变压器外层加一铜皮，适当加以屏蔽，且屏蔽层要接地。 改进变压器绕制工艺,以减小对采样的干扰。 3、输出如果存在低通滤波器的，可能是其电感量偏大而引起自激振荡。 解决方法：对于输出低通滤波器的情况则减小电感量，同时加大输出电容量。 重置光耦上的电压取样点。 4、电源补偿网络 解决方法：改进补偿网络，增加相应的带宽。
幅值变化随机、无规则。 1、采样电阻上所加电压过高 解决方法：采样电阻的阻值加大，比例不变，且放置位在靠近输出的同时亦靠近电容，改进采样。 2、印制板绝缘不良 解决方法：更改板材或重新改板。 3、电源补偿网络 解决方法：改进补偿网络，增加相应的带宽。 幅值过高 1、输出滤波电容容量太小，或ESR过高 解决方法：增大滤波电容容量。 选用低等效电阻、高频特性好的电容。 采用多个电容并联。 2、输入滤波电容过小 解决方法：增大滤波电容容量。 3、输出储能电感电感量太小(不针对反激式) 解决方法：增大滤波电容容量。
4、电源补偿网络 解决方法：改进补偿网络，增加相应的带宽。 可能电源板布线不合理，引起交叉干扰。 解决方法：调整布线或在相应的干扰源处加电容以消除干扰。
电源纹波噪声的产生及抑制 一、纹波 纹波(ripple)的定义是指在直流电压或电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量。它主要有以下害处： 1.1．容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害； 1.2．降低了电源的效率； 1.3．较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用电器； 1.4．会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作； 1.5．会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作。 二、纹波的表示方法 可以用有效值或峰值来表示，或者用绝对量、相对量来表示； 单位通常为：mV 例如： 一个电源工作在稳压状态,其输出为12V5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV 就是纹波的绝对量，而相对量即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。 三、纹波的测试方法 3.1．以20M示波器带宽为限制标准，电压设为PK-PK(也有测有效值的)，去除示波器控头上的夹子与地线(因为这个本身的夹子与地线会形成环路，像一个天线接收杂讯，引入一些不必要的杂讯)，使用接地环（不使用接地环也可以，不过要考虑其产生的误差），在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容，用示波器的探针直接进行测试；如果示波器探头不是直接接触输出点，应该用双绞线，或者50Ω同轴电缆方式测量。 四、开关电源纹波的主要分类 开关电源输出纹波主要来源于五个方面： 4.1.输入低频纹波; 4.2.高频纹波; 4.3.寄生参数引起的共模纹波噪声; 4.4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声;
4.5.闭环调节控制引起的纹波噪声。 4.1、输入低频纹波: 低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留。 交流纹波经DC/DC变换器衰减后，在开关电源输出端表现为低频噪声，其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。 电流型控制DC/DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。要实现开关电源的低纹波输出，必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC/DC变换器闭环增益来消除。 低频纹波抑制的几种常用的方法: a、加大输出低频滤波的电感，电容参数。 △●电容上的纹波有两个成分,一个是充放电时的电压升降量，一个是电流进出电容时ESR上的I*R电压降量。 △●通过输出纹波与输出电容的关系式：vripple=Imax/(Co×f)可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。 △●或者考虑采用并联的方式减小ESR值,或者使用LOW ESR电容。 b、采用前馈控制方法，降低低频纹波分量。 △●feed forward control(FFC)前馈控制是按照扰动产生校正作用的一种调节方式，主要用于一些纯滞后或容量滞后较大的被控参数的控制。 △●其目的是加速系统响应速度，改善系统的调节品质。 4.2、高频纹波: 高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路 在电路中，通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换后整流滤波再实现稳压输出的，在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波，其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关； 设计中尽量提高功率变换器的工作频率，可以减少对高频开关纹波的滤波要求。高频纹波抑制常用的方法有以下几种： a、提高开关电源工作频率，以提高高频纹波频率，其纹波电流△I可由下式算 出： 可以看出，增加L值，或者提高开关频率可以减小电感内的电流波动。 b、加大输出高频滤波器，可以抑制输出高频纹波。 c、采用多级滤波。 一般滤波多采用C型、LC型、CLC型，为了更好的抑制纹波，可以采用增加多一级LC滤波。 4.3、寄生参数引起的共模纹波噪声: 由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容，导线存在寄生
【摘要】：正移相电路的应用很广,如闸流管控制点火时间;相敏整流或相敏放大电路中要求栅极和板极电压在初始时具有一定的相位关系;以及在自动控制或测量放大等电路中都需要移相电路.一般对移相电路的要求有四:第一,具有大的移相幅度;第二,输出电压相移变化时幅度不变或变化很小;第三,能给出一定的功率;第四,效率高.这四要求的主次视具体情况而定,如要求大功率输出时,以后两项要求为主;但在小功率输出时 以前两项要求为主.下面来介绍一种常见的移相电路(图1)的设计法,这电路的特点是在移相幅度很大时,输 出电压变化很小,且能输出一定的功率. 摘要：介绍了一种具有单脉冲和双脉冲模式，并具有缺相保护功能和三相全数字移相触发电路的设计方案，该移相触发电路的相移由输入直流电平连续调节，而输出脉冲则使用100～125kHz方波调制。文中阐述了电路的工作原理，并给出了部分模拟结果。 关键词：移相触发电路；A／D转换；缺相保护 1移相触发电路工作原理 整个电路按功能可分为A／D转换模块（9bit－A／D）、移相模块（phase＿shift）、脉冲产生模块（pulse＿gen）、缺相保护模块（portect）、时钟模块（clock）、输出模块（out）等六个模块。其电路原理框图如图1所示。 该电路在工作时，首先使正弦交流电压经过过零比较器以产生工频方波A并进入移相模块，同时将外部控制电压经过A／D转换的数字量也送入移相模块，然后由移相电路根据A ／D转换的结果和相对于工频方波的正负半周移动相应的角度后产生一窄脉冲PA（PA1、PA2）；再在PA的上升沿来触发脉 冲产生电路以在相同的位置产生要求的脉宽的脉冲GA（GA1、GA2）；此脉冲经过时钟电路调制后产生要求的输出OUT（OA1，OA2）。其工作波形如图2所示（移相150°，双窄脉冲模式）。
由于开关电源体积小，输出直流电压的纹波含量比同功率线性电源大，如何降低纹波含量成为开关电源应用及制造技术中的一个关键技术难点。本文通过对Buck电路的分析，找出对纹波的产生有影响的因素及改善的措施。 1 纹波的定义 Buck类型开关电源的拓扑结构如图1所示。 通常情况下，开关电源首先把电网电压全波整流变为直流电，经高频开关变换由变压器降压，经高频二极管整流滤波后，得到稳定的直流电压输出。其自身含有大量的谐波干扰，同时由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰都形成了电磁干扰源，这些尖峰就是输出纹波。输出纹波主要来源于4个方面：低频纹波、高频纹波、共模纹波、功率器件开关过程中产生的超高频谐振等。 2 Buck电路产生纹波的机理及计算 2.1 纹波电流计算 电感的定义： λ为线圈磁链;N为线圈匝数;i为流经线圈的电流;Φ为线圈磁通。如果式(1)两端以时间t为变量进行微分计算，可得：
这便是大家所熟知的电感电压降回路方程。 现在假设对于每个单独的开关周期，在开关管导通状态和关断状态，输入输出电压都基本没有变化，可以写出导通状态和关断状态时的L两端的电压。 导通状态L两端的电压： 关断状态L两端的电压： Vsat为开关管的导通压降;VF为二极管的导通压降。 由于Vsat和VF相对于Vi和Vo很小，这里忽略不计，可以得到： 可以看出Von和Voff都是常数，即对于
，不论在导通状态还是在关断状态都有： 为常数，所以可以用 替换 ，代入式(4)并整理得： 可以认为Δi就是电感线圈中的纹波电流，将导通和关断状态时的时间和电压式(2)和式(3)代入上式，分别写出导通状态和关断状态时的纹波电流表达式：
工程硕士学位论文 大功率移相全桥软开关电源的设计 THE DESIGN ON SOFT SWITCHING POWER SUPPLY WITH HIGH POWER PHASE-SHIFTED FULL-BRIDGE 雷连方 哈尔滨工业大学 2006年12月
国内图书分类号 : TM92 国际图书分类号: 621.38 工程硕士学位论文 大功率移相全桥软开关电源的设计 硕士研究生：雷连方 导师：刘瑞叶 教授 副导师：肖连存 高工 申请学位：工程硕士 学科、专业：电气工程 所在单位：中国科工集团第三总体设计部 答辩日期：2006年12 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: TM92 U.D.C: 621.38 Dissertation for the Master Degree in Engineering THE DESIGN ON SOFT SWITCHING POWER SUPPLY WITH HIGH POWER PHASE-SHIFTED FULL-BRIDGE C a n d i d a t e：Lei Lianfang Supervisor：Prof. Liu Ruiye Associate Supervisor：Senior Engineer Xiaolianchun Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Electrical Engineering Affiliation：The 3rd Headquarters of China Aerospace Science Industry Company Date of Defence：December,2006 Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of technology
关于纹波系数的确定和计算 工频50Hz全波整流 全波整流输出为100Hz脉动直流，此时直流电压平均值为交流电压的0.9倍。也就是说交流100V 全波整流输出电压为90V。此时直流脉动系数为0.67，也就是说在这90V直流中交流电压分量为 60.3V。此时纹波系数为： 0.707X0.67=0.47=47% 【注：纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示；这里用的是有效值】 1：C型滤波： 在全波整流电路后面增加一个电容就构成了C型滤波。此时输出直流电压平均值上升为交流电压的1.2倍。纹波系数大小与滤波电容、纹波频率、负载电阻成反比。 纹波系数r=0。072/(f/C*RL) （C=F）r=1440/(C*RL) （C=uF） （新建）例：RL=2700欧f=50Hz C=40uF r=0。072/50/（0。00004x2700）=0。013% 2：LC型滤波： 整流器与电容之间增加一个电感就构成LC型滤波。这是利用电感对交流有感抗的特性。由于电感 有抑制电流突变特性使滤波电容两端的电压不能充到峰值。因此LC型滤波输出直流电压平均值小于交流电压的1.2倍，大约0.95。相位差接近180度。 电感临界值=RL/942 LC型滤波电路滤波系数=0.4*L*C LC型纹波系数r=0.47 / 滤波系数r=1。175/L*C （C=uF） 假设负载电阻RL=4700欧，4700/942约等于5.11H是临界电感量。 L常规应用时取该值大于或等于2RL/942 例：电流I=170mA，DC=420V，根据U=IR此时电路负载电阻R=U/I=2470欧。 电感临界值=2470/942约等于2.62H。电感取2XL=4.940H或以上 设L=5H，C=40uF，滤波系数为0.4*5*40=80。 LC型滤波电路纹波系数r=0.47/ 滤波系数=0.47/80=0。005875=0。5875% 或直接用r=1。175/LC=1。175/（5X80）=0。005875=0。5875% 3：CLC型滤波： CLC型滤波是在LC型滤波基础上改良的兀型滤波 CLC滤波系数：130*L*C1*C2*RL/1000000 CLC纹波系数r=0.47 / 滤波系数r=3615/（C1*L*C1*RL）（C=uF） C滤波 LC滤波 CLC滤波
移相全桥为主电路的软开关电源设计详解 2014-09-11 11:10 来源：电源网作者：铃铛 移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰，降低损耗，提高开关频率。如何以UC3875为核心，设计一款基于PWM软开关模式的开关电源?请见下文详解。 主电路分析 这款软开关电源采用了全桥变换器结构，使用MOSFET作为开关管来使用，参数为1000V/24A。采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS。电路结构简图如图1，VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，用来实现滞后臂VT3、VT4的ZCS，Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T 为主变压器，副边由VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。 图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图 其基本工作原理如下： 当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4，而是根据输出反馈信号决定移相角，经过一定时间后再关断VT4，在关断VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电压关断。 由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时开通VT2，则VT2即是零电压开通。 当C1充满电、C2放电完毕后，由于VD2是导通的，此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压，原边电流开始减小，但继续给Cb 充电，直到原边电流为零，这时由于VD4的阻断作用，电容Cb不能通过VT2、
正弦波放大电路与移相电路设计 一、性能指标： 输入为双极性信号，幅值不大于200mV的正弦波； 频率分别为10KHz-50KHz、100KHz-3MHz； 增益20db-40db可调，输出电压为幅值0-5V； 输入输出电阻:50欧姆 对10k、30k和50k信号可进行相位调整。 二、器件选型 集成运放：THS3091、OPA300、VCA810 场效应管：2N3686 三、电路模块 1.正弦波放大电路 2.实现增益步进可调 3.0～360°可调移相电路设计 四、电路设计 1.正弦波放大电路： 由于题目要求电路既能在低频（10KHz-50KHz）进行信号放大、又要在高频（100KHz-3MHz）可以进行信号放大，可选用增益带宽积较大的两类常用高速运放——THS3091、OPA300。通过multisim 模拟放大波形输出，发现OPA300在低频段的波形失真严重、高频段表现很好；而THS3091无论在低频还是高频，放大性能都较好，所以本文选用运放THS3091。
（1）下图为OPA300在输入频率为50kHz和50MHz下的放大性能 (50kHz) (50MHz) （21）下图为THS3091在输入频率为50kHz和50MHz下的放大性能 (50kHz) (50MHz) 2.实现增益步进可调电路 1中的电路用滑动变阻器实现增益可调，效果比较粗糙，方法比较老旧，不能做到精确调控。 为实现增益步进可调，最笨的方法是采用多个上述的电流反馈放大器级联，用电阻网络选通的方式来实现增益可调，但此法麻烦不说，还不稳定。
这里，我们选用压控增益放大器：TI 的VCA810在±40dB 的增益可调范围内拥有35MHz 的带宽，满足题目的指标要求。 电压控制增益可变放大器： 该放大器的3dB 带宽 为25MHz ，满足本题要求。C V 从-2V 调整到0V 可实现对输入信号的（-40dB ）到（40dB ）可调，其增益表达式为： )1(40)(+-=C dB V G 3.移相电路设计 (1)0～360°可调移相电路设计 利用两级移相放大器可以组成0～360°可调移相电路。0～360°可调移相电路如图所示。图中Q1和Q2是0～180°相移放大器，两级移相放大器可以完成0～360°。Q3是缓冲放大器。调节电位器RP1和RP2，可以使输入信号产生移相。
纹波测试的注意事项 纹波是叠加在直流信号上的交流干扰信号，是电源测试中的一个很重要的标准。尤其是作特殊用途的电源，如激光器电源，纹波则是其致命要害之一。所以，电源纹波的测试就显得极为重要。 电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法；另一钟是电流信号测量法。一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源，都可以用电压信号测量法。而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。 1 ）、电压信号测量纹波是指，用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。对于恒压源，测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。 2 ）、对于恒流源的测试，则一般是通过使用电压探头，测量采样电阻两端的电压波形。整个测试过程中，示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。 电源纹波噪声测试方法 我们今天的电子电路（比如手机、服务器等领域）的切换速度、信号摆率比以前更高，同时芯片的封装和信号摆幅却越来越小，对噪声更加敏感。因此，今天的电路设计者们比以前会更关心电源噪声的影响。实时示波器是用来进行电源噪声测量的一种常用工具，但是如果使用方法不对可能会带来完全错误的测量结果，笔者在和用户交流过程中发现很多用户的测试方法不尽正确，所以把电源纹波噪声测试中需要注意的一些问题做一下总结，供大家参考。 由于电源噪声带宽很宽，所以很多人会选择示波器做电源噪声测量。但是不能忽略的是，实时宽带数字示波器以及其探头都有其固有的噪声。如果要测量的噪声与示波器和探头的噪声在相同数量级，那么要进行精确测量将是非常困难的一件事情。 示波器的主要噪声来源于２个方面：示波器本身的噪声和探头的噪声。所有的实时示波器都实用衰减器来调整垂直量程。设置衰减以后示波器本身的噪声会被放大。比如，当不用衰减器时，示波器的基本量程是５ｍＶ/ 格，假设此时示波器此时的底噪声是５００ｕＶＲＭＳ。当把量程改成５０ｍＶ/ 格时，示
电力电子课程设计说明书 全桥型开关稳压电源设计 摘要 本次课程设计了一台输出电压为48V稳压范围宽、大功率的全桥型开关稳压电源、并给出了设计波形图。 该课程设计主要运用了软开关PWM技术。给出了全桥整流电路、逆变电路驱动电路、控制电路的具体设计方法。本全桥型开关稳压电源最大功率达1000W，输出电流约为20A，设计采用了AC／DC／AC／DC变换方案。一次整流后的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经全桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。 在设计中首先画出主电路图，主电路图由整流电路、逆变电路组成。全桥电路的开关元件使用的是MOSFET。全桥移相电路采用UC3875控制芯片，并作数据处理，MATLAB仿真作出了不同角度的仿真波形图。并说明其工作原理，再通过基本计算，选择触发电路和保护电路的结构以及晶闸管的型号和变压器的变比及容量，完成本设计的任务。 关键词：开关电源；全桥；PWM控制电路；整流；逆变；高频变压器 ABSTRACT
The curriculum design a output voltage 48V voltage wide range, high power full bridge switch regulated power supply and given the waveform diagram is designed. This course design mainly uses the soft switch PWM technology. The design method of the circuit and the control circuit of the whole bridge rectifier circuit and the inverter circuit are given.. The full bridge switch regulated power supply maximum power up to 1000W, output current is about 20a, designed using AC / DC / AC / DC converter scheme. A rectified DC voltage, by means of active power factor correction link to improve the power factor of the system, again after full bridge converter inverter circuit, by the high frequency transformer isolated buck. Finally, the output DC voltage. In the design, the main circuit diagram is drawn, the main circuit diagram is composed of the rectifier circuit and the inverter circuit.. The switching element of the whole bridge circuit is MOSFET. The full bridge phase shifted circuit uses UC3875 control chip, and data processing, MATLAB simulation to make a different angle of the simulation waveforms. And explain its working principle, again through the basic calculation, select trigger circuit and protection circuit structure and thyristor model and transformer ratio and capacity, complete the design task. Key words switching power supply; full bridge; PWM control circuit; rectifier; inverter; HF transformer 目录
一种新型电流型移相全桥软开关变换器 0 引言 开关电源的发展趋势是高频、高功率密度、高效率、模块化以及低的电磁干扰(EMI)等，但传统的硬开关变换器不仅存在严重的电磁干扰(EMI)，而且功率管的开关损耗限制了开关频率的提高，软开关应运而生。目前实现软开关主要有两种方法：一为零电压(ZVS)开关，另一种为零电流(ZCS)开关。 全桥DC／DC变换器广泛应用于中大功率的场合。根据其输入端为电容或者是电感，全桥变换器可分为电流型和电压型两种。过去的数十年问，电压型全桥变换器的软开关技术得到深入研究。而电流型却没有得到足够的重视。事实上，电流型变换器具有很多的优点。最显著的优点之一是在多路输出的应用场合中，它相当于将滤波电感放置于变压器的原边，因而整个电路仅需要这一个电感。 本文提出了一个采用移相控制的新型电流型全桥变换器，引入辅助电路来帮助两个上管实现零电压工作，利用变换器的寄生参数(变压器的漏感)来实现两个下管零电流工作。分析了它的工作原理以及实现软开关的条件，并最终在Pspice仿真中验证了理论的正确性。 l 工作原理 图l所示为本人所提出的电流型移相控制PWM DC／DC全桥变换器。Lin 为输入电感，Llk为变压器的漏感，CS1、CS2是和两个上管VT1、VT2并联的电容，VTa1、VTa2是辅助开关，Lrl、Lr2是谐振电感。 该变换器一个周期内共有十个开关模态，为了便于分析，我们作如下假设： a．所有电感、电容、开关管和变压器均为理想器件。 b．输入电感Lin足够大，在一个开关周期中，输入电流Iin基本上可视为不变。 c．输出电容Co足够大，在一个开关周期中，输出电压Uo基本上可视为不变； d．输入电感Lin远大于谐振电感Llk. e. 特征阻抗谐振角频率为变压器的变化。 各主要变量波形如图2所示，各开关模态的等效电路如图3所示。
开关电源的纹波和噪声 开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最突出的优点是转换效率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，不仅重量减轻，体积也减小了，因此应用范围越来越广。但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管工作于线性状态，无纹波电压，输出的噪声电压也较小，其单位是μV。 本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。 纹波和噪声产生的原因 开关电源输出的不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。纹波是输出直流电压的波动，与开关电源的开关动作有关。每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。 噪声的产生原因有两种，一种是开关电源自身产生的；另一种是外界电磁场的干扰（EMI），它能通过辐射进入开关电源或者通过电源线输入开关电源。 开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，也称为开关噪声。噪声脉冲串的频率比开关频率高得多，噪声电压是其峰峰值。噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。 利用示波器可以看到纹波和噪声的波形，如图1所示。纹波的频率与开关管频率相同，而噪声的频率是开关管的两倍。纹波电压的峰峰值和噪声电压的峰峰值之和就是纹波和噪声电压，其单位是mVp-p。 图1 纹波和噪声的波形 纹波和噪声的测量方法 纹波和噪声电压是开关电源的主要性能参数之一，因此如何精准测量是一个十分重要问题。目前测量纹波和噪声电压是利用宽频带示波器来测量的方法，它能精准地测出纹波和噪声电压值。