導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】管理學(xué)原理；教；學(xué)

一、管理學(xué)課程的教與學(xué)的現(xiàn)狀

1.開(kāi)設(shè)情況。并不是所有的高校都認(rèn)為該門(mén)課程是基礎(chǔ)課程而進(jìn)行必要的開(kāi)設(shè)。其中，比較好的開(kāi)設(shè)情況是：經(jīng)濟(jì)、管理類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生一般在大一上學(xué)期或下學(xué)期就會(huì)完成該門(mén)課程的學(xué)習(xí)，而像理工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生將在大二下學(xué)期或大三上學(xué)期完成；較糟糕的情況是除了經(jīng)濟(jì)、管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)到該門(mén)課程，其他專(zhuān)業(yè)的學(xué)生是接觸不到的，所以，很多理工科的學(xué)生聽(tīng)也沒(méi)聽(tīng)過(guò)這門(mén)課程的名稱(chēng)。通過(guò)上述情形的描述，可以發(fā)現(xiàn)有些院校并不重視該門(mén)基礎(chǔ)課程。因此，校方所持的態(tài)度勢(shì)必會(huì)影響教師的教與學(xué)生的學(xué)。

2.教。部分教師并沒(méi)有有效地結(jié)合學(xué)生的專(zhuān)業(yè)而對(duì)管理學(xué)原理中的知識(shí)有側(cè)重點(diǎn)的進(jìn)行講解，面對(duì)不同專(zhuān)業(yè)和不同年級(jí)的學(xué)生都是同樣授課。實(shí)際上，對(duì)于管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，教師們應(yīng)將知識(shí)點(diǎn)講解得深入一些，對(duì)于課程中涉及日后所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一些基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和術(shù)語(yǔ)應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)；而對(duì)于理工科的學(xué)生，就應(yīng)結(jié)合大家所接觸的一些日常經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的案例給學(xué)生講解，這樣可以較好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

3.學(xué)。由于學(xué)生們普遍認(rèn)為該門(mén)課程是基礎(chǔ)課，多數(shù)都是為應(yīng)付考試而在課程考試之前對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行背誦。有的學(xué)生認(rèn)為該門(mén)課程學(xué)起來(lái)十分枯燥，感覺(jué)其中的知識(shí)與自己的專(zhuān)業(yè)根本不相關(guān)，對(duì)自己的專(zhuān)業(yè)基本沒(méi)什么幫助，于是不愿花時(shí)間在該課程的學(xué)習(xí)與鉆研上。學(xué)生的學(xué)基本是盲目的，都是由教師進(jìn)行無(wú)休止的灌輸。因此，教師應(yīng)采取積極的方式進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生帶有目的去渴望學(xué)習(xí)該課程。

二、建議

1.校方的意識(shí)。學(xué)校應(yīng)該重視基礎(chǔ)課程的開(kāi)設(shè)，因?yàn)闆](méi)有基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊和積累，教師和學(xué)生在日后的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的教與學(xué)都將十分吃力。因此，校方對(duì)于基礎(chǔ)課程開(kāi)設(shè)的意識(shí)和態(tài)度將會(huì)影響學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果。

2.教師的教學(xué)。教師的教在教與學(xué)兩者之間占據(jù)主導(dǎo)作用，因?yàn)橥鶎W(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與效果，都與教師啟發(fā)和激勵(lì)息息相關(guān)。關(guān)于教師的教方面，具體為：

①將管理課程中的一般理論與管理案例相結(jié)合，注重理論教學(xué)的實(shí)用性。傳統(tǒng)課堂教學(xué)要求教師嚴(yán)格按照教材、大綱的順序進(jìn)行講解，強(qiáng)調(diào)理論的邏輯性。因此，這樣做的結(jié)果不僅不能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，甚至?xí)鹚麄兊牟粷M。實(shí)際上，當(dāng)代大學(xué)生的特點(diǎn)是思想活躍，樂(lè)于接受新鮮事物，喜歡討論當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題。因此，教師們應(yīng)該從學(xué)生比較感興趣的一些案例入手，通過(guò)對(duì)案例的思考，從而引出相關(guān)理論的講解；或者從理論的講解著手，進(jìn)一步圍繞該理論讓學(xué)生對(duì)相關(guān)案例進(jìn)行思考，這樣使得學(xué)生不再盲目地學(xué)習(xí)那些枯燥的理論知識(shí)，并且通過(guò)這種方式可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的印象，使得教學(xué)效果事半功倍。

②注重培養(yǎng)學(xué)生利用管理理論、方法解釋、分析和解決實(shí)際管理中的問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的這種能力，必須強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：首先，是要求學(xué)生對(duì)材料的閱讀，特別是一些重要的案例，教師們要給出一定的時(shí)間進(jìn)行課堂閱讀，其他的案例可以采取課后閱讀。其次，是學(xué)生對(duì)案例的思考，這種思考可以是獨(dú)立思考也可以是小組集體討論?？傊谂囵B(yǎng)學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的同時(shí)，也有利于大學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，而這一點(diǎn)恰恰是大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的重要目的。

③讓學(xué)生積極參與案例活動(dòng)。如情景模仿，讓學(xué)生擔(dān)任其中的角色，親身感受管理相關(guān)環(huán)節(jié)。在這里，筆者要特別強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)該在一學(xué)期的教學(xué)中，盡量保證讓每位同學(xué)都能夠有機(jī)會(huì)上講臺(tái)發(fā)言，因?yàn)楣P者認(rèn)為作為一名學(xué)管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，具備站在大廳廣眾之下開(kāi)口講話的勇氣是必須的，其次，是對(duì)學(xué)生參與活動(dòng)的能力要求。例如，當(dāng)講授關(guān)于管理職能——計(jì)劃時(shí)，可以就如何制定大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，讓班級(jí)同學(xué)編成小組討論，每個(gè)小組派代表闡述該小組的集體意見(jiàn)，最后再由教師對(duì)所發(fā)表的意見(jiàn)進(jìn)行分析、總結(jié)。這樣做，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，并且可以培養(yǎng)小組同學(xué)的合作精神。

④要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)有針對(duì)性的講授。管理學(xué)原理基本上在大學(xué)一年級(jí)的第一個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)，對(duì)于那些管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，應(yīng)比較強(qiáng)調(diào)對(duì)理論的掌握，因?yàn)樗麄冎蟮膶?zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)是需要這些基礎(chǔ)課程作為鋪墊的，而對(duì)于非專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生具體的專(zhuān)業(yè)進(jìn)行有所重點(diǎn)的講授。

3.學(xué)生的學(xué)。教與學(xué)是一個(gè)互動(dòng)的過(guò)程，因此，學(xué)生自覺(jué)、主動(dòng)學(xué)習(xí)是達(dá)到良好學(xué)習(xí)效果所不可或缺的。它要求學(xué)生必須首先要從內(nèi)心樹(shù)立對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程的強(qiáng)烈意識(shí)，當(dāng)然，這在很大程度上要依靠教師的引導(dǎo)作用；其次，學(xué)生們應(yīng)該學(xué)會(huì)如何自我培養(yǎng)學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣與能力，如學(xué)生可以適當(dāng)?shù)貐⒓右恍┥鐣?huì)活動(dòng)，通過(guò)自己的親身感受或許能增加對(duì)該門(mén)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳永清.關(guān)于高校《管理學(xué)原理》課程教學(xué)的思考[J].經(jīng)濟(jì)師，2009（10）.

篇2

摘 要：在用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系中，它是一門(mén)“行業(yè)概貌”類(lèi)型的課程，開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用相當(dāng)廣泛與普遍，學(xué)生通過(guò)這門(mén)課的學(xué)習(xí)對(duì)自己未來(lái)所從事的崗位和專(zhuān)業(yè)將會(huì)有比較深入的了解，更會(huì)對(duì)自己未來(lái)的行業(yè)有生動(dòng)細(xì)致的體驗(yàn)。該文針對(duì)《開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用與維護(hù)》這門(mén)課整體教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，突出體現(xiàn)了現(xiàn)在職業(yè)教育中以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的教學(xué)項(xiàng)目，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，以適應(yīng)社會(huì)的需求。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用與維護(hù) 整體設(shè)計(jì) 教學(xué)項(xiàng)目考核

中圖分類(lèi)號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（c）-0068-02

1 課程基本信息

《開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用與維護(hù)》是一門(mén)應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的職業(yè)能力必修課，它是學(xué)生入學(xué)第四學(xué)期開(kāi)設(shè)的課程。它的先修課程是《電路基礎(chǔ)》《模擬電路的分析與應(yīng)用》《數(shù)字電路的分析與應(yīng)用》。后續(xù)課程有《電子整機(jī)電路檢修與調(diào)試》《供、配電系統(tǒng)的運(yùn)行與檢測(cè)》。在應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系中，它是一門(mén)“行業(yè)概貌”類(lèi)型的課程，開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用相當(dāng)廣泛與普遍，學(xué)生通過(guò)這門(mén)課的學(xué)習(xí)對(duì)自己未來(lái)所從事的崗位和專(zhuān)業(yè)將會(huì)有比較深入的了解，更會(huì)對(duì)自己未來(lái)的行業(yè)有生動(dòng)細(xì)致的體驗(yàn)。

2 課程定位

2.1 崗位分析

應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生初次就業(yè)可從事：開(kāi)關(guān)電源維修工、流水線裝配工、電源設(shè)備維護(hù)員等。

晉升的崗位有：開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品技術(shù)員、設(shè)計(jì)員、設(shè)備主管、生產(chǎn)主管等。

未來(lái)的發(fā)展崗位有：系統(tǒng)工程師、研發(fā)工程師、新型項(xiàng)目研發(fā)負(fù)責(zé)人等。

2.2 課程分析

具體情況見(jiàn)表1。

3 課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

3.1 總體目標(biāo)

通過(guò)此門(mén)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電子元器件在高頻工作狀態(tài)下的特性，能夠?qū)Ω鞣N不同種類(lèi)開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程進(jìn)行分析和調(diào)試，能夠根據(jù)電路圖判斷開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及調(diào)制方式；使學(xué)生能夠通過(guò)常用工具、儀表進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的安裝、調(diào)試、檢修；使學(xué)生能夠勝任各種開(kāi)關(guān)電源電路系統(tǒng)的維護(hù)、分析、設(shè)計(jì)等工作崗位；為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能打下良好基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、創(chuàng)新能力。

3.2 能力目標(biāo)

（1）學(xué)會(huì)使用儀表進(jìn)行開(kāi)關(guān)元器件的識(shí)別與檢測(cè)的方式方法。

（2）能夠具備根據(jù)電路圖進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)種類(lèi)的判斷，分析調(diào)制方式的能力。

（3）能夠具備使用儀器儀表和工具進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的日常維護(hù)與故障分析處理的能力。

（4）能夠按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工廠實(shí)踐要求進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的安裝、調(diào)試、檢測(cè)。

（5）掌握開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法，了解開(kāi)關(guān)電源的新技術(shù)。

3.3 知識(shí)目標(biāo)

（1）掌握開(kāi)關(guān)電源的基礎(chǔ)知識(shí)，知道開(kāi)關(guān)電源的種類(lèi)。

（2）理解開(kāi)關(guān)電源的基本原理，掌握開(kāi)關(guān)電源的工作方式。

（3）了解掌握開(kāi)關(guān)電源中常用的電子器件及其驅(qū)動(dòng)方式。

（4）理解掌握各種非隔離型DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式及工作原理。

（5）理解掌握各種隔離型DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式以及工作原理。

（6）掌握軟開(kāi)關(guān)與整流技術(shù)。

（7）理解掌握開(kāi)關(guān)電源的控制方式以及多種調(diào)制芯片的工作原理。

（8）了解整流器和保護(hù)電路的工作原理。

（9）掌握開(kāi)關(guān)電源的電路分析方法。

3.4 素質(zhì)目標(biāo)

（1）注意日常操作的職業(yè)素養(yǎng)，養(yǎng)成正確配戴勞動(dòng)保護(hù)用品的良好習(xí)慣，具有自我防護(hù)意識(shí)。

（2）培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)態(tài)度，勇于實(shí)踐創(chuàng)新的精神。

（3）培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成遵守工作規(guī)范、工藝規(guī)定及安全操作規(guī)程的意識(shí)。

（4）培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?；培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)調(diào)能力。

（5）培養(yǎng)學(xué)生與客戶(hù)及應(yīng)用方的溝通能力。

（6）培養(yǎng)學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)踐，彼此互相結(jié)合的精神。

4 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

《開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用與維護(hù)》這門(mén)課程的整體設(shè)計(jì)由4個(gè)項(xiàng)目組成，個(gè)別項(xiàng)目包含子項(xiàng)目。教師通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生完成這些項(xiàng)目，使學(xué)生能了解開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，能熟練使用常用儀器設(shè)備和工具進(jìn)行電腦、充電器和普通用電設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的維護(hù)和一般故障排除。初步使用專(zhuān)業(yè)軟件和專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)；學(xué)生能夠按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和要求完成相關(guān)工作任務(wù)；學(xué)生能夠根據(jù)具體用電器的要求進(jìn)行圖紙繪制、進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算、并進(jìn)行初步分析和設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容見(jiàn)表2。

5 考核方案

此課程改變以往用試卷方式為終結(jié)性考核的形式，采用項(xiàng)目過(guò)程考核，并將每個(gè)項(xiàng)目賦予了不同權(quán)重，根據(jù)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的實(shí)際操作完成情況，平時(shí)課上就給出了實(shí)踐操作成績(jī)。同時(shí)，結(jié)合同學(xué)的課堂表現(xiàn)、出勤及作業(yè)完成情況，最終確定其這門(mén)課的成績(jī)。教學(xué)項(xiàng)目考核成績(jī)表見(jiàn)表3。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】開(kāi)關(guān)電源；雙閉環(huán)反饋；穩(wěn)壓；穩(wěn)流

1.前言

高頻開(kāi)關(guān)電源在二十世紀(jì)八十年代進(jìn)入我國(guó)后，由于其具有體積小、重量輕、效率高、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，大量地進(jìn)入我國(guó)郵電通訊、電力部門(mén)及其它領(lǐng)域，其發(fā)展迅速，市場(chǎng)潛力巨大，取代了許多傳統(tǒng)的中小功率可控硅整流電源。而在傳統(tǒng)的工礦企業(yè)，如電解電鍍、電化、電火花、電池充電、水處理、熱處理、焊接、冶煉等諸多領(lǐng)域，目前還在大量使用傳統(tǒng)的可控硅整流電源，不符合國(guó)家環(huán)保節(jié)能的政策。目前市場(chǎng)上的單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源功率受到器件的約束及其它因素的限制，難以在大功率（50KW以上）場(chǎng)合實(shí)用需要。為了把功率做大，簡(jiǎn)單的方法就是把許多單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源，將其輸出簡(jiǎn)單并聯(lián)，形成擴(kuò)流輸出。但這種方法有一個(gè)局限性，那就是并聯(lián)后的系統(tǒng)只能是穩(wěn)流輸出，而不能適應(yīng)穩(wěn)壓輸出的應(yīng)用場(chǎng)合。本文設(shè)計(jì)思想就是在上述簡(jiǎn)單并聯(lián)后的基礎(chǔ)上，再單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)輸出電壓負(fù)反饋系統(tǒng)，利用電壓反饋系統(tǒng)的輸出來(lái)控制各臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源，形成雙閉環(huán)反饋，從而達(dá)到并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)壓輸出。由于單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源的工作原理眾所周知，故以下著重從自動(dòng)控制系統(tǒng)原理方面介紹并聯(lián)系統(tǒng)的工作原理。

2.系統(tǒng)控制原理圖

并聯(lián)系統(tǒng)的自動(dòng)控制原理如圖1所示。

在自動(dòng)控制電機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)中，有一種轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)反饋系統(tǒng)，又稱(chēng)串級(jí)系統(tǒng)。外環(huán)是轉(zhuǎn)速反饋，內(nèi)環(huán)是電流反饋。任何系統(tǒng)內(nèi)外擾動(dòng)或電網(wǎng)電流變化造成的轉(zhuǎn)速變化，都能通過(guò)外環(huán)或內(nèi)環(huán)的反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)，達(dá)到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速輸出。本文正是基于此設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了如圖1的高頻開(kāi)關(guān)電源雙閉環(huán)反饋并聯(lián)自動(dòng)控制系統(tǒng)。圖中各臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源本身就是可以獨(dú)立工作的，且內(nèi)部形成電壓或電流負(fù)反饋系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)電壓反饋屬于外環(huán)，內(nèi)環(huán)由高頻開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部形成。這種并聯(lián)系統(tǒng)之所以簡(jiǎn)單，就是在單立工作的電源基礎(chǔ)上，把輸出端簡(jiǎn)單并聯(lián)在一起。而輸入端的給定由外環(huán)統(tǒng)一加到各立的高頻開(kāi)關(guān)電源。

圖1中虛線框內(nèi)1#、2#、……、N#為各臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源，其內(nèi)部自動(dòng)控制原理圖簡(jiǎn)化為一階系統(tǒng)比例積分環(huán)節(jié)，所以各臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)流或穩(wěn)壓精度很高。圖中它們工作在穩(wěn)流狀態(tài)下。

3.系統(tǒng)工作設(shè)計(jì)原理

3.1 單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)及總體框圖

單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)：

輸入電壓：380V，50HZ

輸出電壓：DC 18V

輸出電流：DC 800A

限流值：850A

限壓值：18.5V

保護(hù)：過(guò)流保護(hù)、熱保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)

轉(zhuǎn)換效率：>80%

單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源總體框圖如圖2所示。整機(jī)電路可分為變換主回路和控制電路兩大部分。交流380V電壓經(jīng)輸入電源濾波器、輸入直流整流濾波得到550V左右的直流電壓，供給脈寬調(diào)制器，它有兩組IGBT模塊、高頻變壓器及輸出整流濾波組成。

由PWM控制電路提供交變脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制IGBT模塊的通斷，將直流電壓變換成交變的20KHZ脈沖電壓，經(jīng)高頻變壓器隔離變換成所需的電壓，再經(jīng)輸出整流二極管全波整流，得到平均幅值為18V的直流電壓。

控制電路由PWM控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、反饋取樣電路、限流限壓電路及輔助電源組成。PWM控制電路輸出兩路彼此相位差180?，并有一定死區(qū)的脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大，控制主回路IGBT模塊的通斷。為了得到穩(wěn)定的輸出電壓或電流，對(duì)輸出電壓或電流進(jìn)行采樣、反饋，與基準(zhǔn)值比較、放大，控制PWM電路的脈沖寬度，調(diào)整IGBT的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓或穩(wěn)流。同時(shí)通過(guò)軟啟動(dòng)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)及限壓限流電路對(duì)電源本身實(shí)施保護(hù)措施。

單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源構(gòu)成一個(gè)電流負(fù)反饋控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)環(huán)。自動(dòng)控制原理如圖3所示。

圖3中采用了PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)電流負(fù)反饋控制系統(tǒng)，既保證了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，又能做到無(wú)靜差，很好地解決了動(dòng)、靜態(tài)的矛盾。其調(diào)節(jié)原理：在電流給定值不變的情況下，當(dāng)負(fù)載變動(dòng)或電源內(nèi)部原因造成了電源輸出電流變動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)過(guò)程為：

通過(guò)以上的調(diào)節(jié)過(guò)程，可以保證單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源輸出穩(wěn)定的電流。這樣，把各個(gè)單獨(dú)工作的高頻開(kāi)關(guān)電源輸出并聯(lián)在一起，且工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，接受同一的電流給定值，就可保證各臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源輸出同樣大小的電流。從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)的擴(kuò)流輸出。為了提高系統(tǒng)的整體可靠性，還可根據(jù)系統(tǒng)的要求，增加N+1冗于設(shè)計(jì)。這種簡(jiǎn)單的組合在一起，當(dāng)某臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源出現(xiàn)故障，可立即把其關(guān)電退出運(yùn)行并斷開(kāi)輸出連接，把備份的高頻開(kāi)關(guān)電源通電投入運(yùn)行即可。從而把處理故障的時(shí)間減少到最小。

3.2 系統(tǒng)自動(dòng)控制原理

雙閉環(huán)并聯(lián)系統(tǒng)自動(dòng)控制原理如圖4所示。

圖4中在高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)外增加了一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器，用來(lái)調(diào)節(jié)并聯(lián)系統(tǒng)的電壓。把并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓反饋和并聯(lián)系統(tǒng)給定值進(jìn)行比較，其差值經(jīng)信號(hào)放大，作為高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)電流給定值，而高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)根據(jù)不斷變化的電流給定值來(lái)調(diào)節(jié)自身的輸出電壓，以此保證自身的輸出電流根據(jù)給定值變化而變化。從而也保證了并聯(lián)系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定。從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)內(nèi)部，是內(nèi)環(huán)；電壓調(diào)節(jié)環(huán)在外面，成為外環(huán)。二者之間實(shí)行串級(jí)連接，即以電壓調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為并聯(lián)系統(tǒng)輸出電壓的控制，那么兩種調(diào)節(jié)器作用就能互相配合，相輔相成了。這就形成電壓、電流雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。

當(dāng)由于負(fù)載擾動(dòng)，造成了并聯(lián)系統(tǒng)電壓輸出變動(dòng)，則系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)過(guò)程為：

上述電壓調(diào)節(jié)過(guò)程可以保證并聯(lián)系統(tǒng)在穩(wěn)壓工作狀態(tài)下，輸出電壓穩(wěn)定。若系統(tǒng)要工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，只需通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的選擇開(kāi)關(guān)，把外環(huán)電壓反饋單元關(guān)閉，直接把電壓給定信號(hào)加到各臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源，由于各臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源本身工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，從而可以保證并聯(lián)系統(tǒng)的每臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源輸出同等大小電流。

從動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性上看，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，先把單臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)調(diào)整好，使之能穩(wěn)定的輸出額定電流。然后把各臺(tái)并聯(lián)連接在一起，加上電壓反饋外環(huán)，再按系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求并調(diào)整外環(huán)，使系統(tǒng)輸出電壓保持穩(wěn)定。需要注意的是：內(nèi)環(huán)根據(jù)其設(shè)計(jì)指標(biāo)要逐一開(kāi)啟和外環(huán)連調(diào)，等所有的內(nèi)環(huán)調(diào)整好后，再把所有內(nèi)環(huán)開(kāi)啟，與外環(huán)一同調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出電壓和電流。

4.實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

應(yīng)用以上原理，制作了一臺(tái)組合式并聯(lián)的72KW高頻開(kāi)關(guān)電源。具體參數(shù)為：AC380V±10%，穩(wěn)壓輸出18VDC；限流電流4100ADC；穩(wěn)流輸出4000ADC；限壓電壓18.5VDC。該并聯(lián)系統(tǒng)由五臺(tái)單獨(dú)的高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)組合，每臺(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源都輸出同等的800A/18V。系統(tǒng)在穩(wěn)壓工作時(shí)，即使輸出短路也能限流在4100A穩(wěn)定工作；穩(wěn)流工作時(shí)，輸出端開(kāi)路能實(shí)現(xiàn)限壓而穩(wěn)定工作。若為了提高并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，還可增加一臺(tái)備份。該電源在電鍍行業(yè)鍍鉻工藝中現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行已有近兩年，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，用戶(hù)反應(yīng)良好。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】反激式；變壓器；開(kāi)關(guān)電源；PI Expert

1.引言

近年來(lái)，開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展非常迅速。相對(duì)于線性電源，開(kāi)關(guān)電源有著體積小、重量輕、效率高、抗干擾強(qiáng)、輸出電壓范圍寬和便于模塊化等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)關(guān)電源分為隔離和非隔離兩種形式，而隔離式又有正激和反激兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

一般在中小功率電源場(chǎng)合，反激式開(kāi)關(guān)電源往往最具性?xún)r(jià)比，因此被廣泛應(yīng)用于家電、工業(yè)控制、通訊、LED照明等領(lǐng)域。但設(shè)計(jì)一款具有高性?xún)r(jià)比的開(kāi)關(guān)電源并非易事，需要設(shè)計(jì)人員具備豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。按照傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方法，開(kāi)關(guān)電源需要計(jì)算的參數(shù)變量非常多，工作量較大。為配合用戶(hù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，Power Integrations公司推出了PI Expert電源設(shè)計(jì)軟件，大大地減輕了設(shè)計(jì)人員的工作量。該軟件簡(jiǎn)單易用，靈活方便，是一種高效的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工具。

2.反激式開(kāi)關(guān)電源的基本原理

所謂反激式開(kāi)關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈沒(méi)有向負(fù)載提供功率輸出，而僅在變壓器初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開(kāi)關(guān)電源稱(chēng)為反激式開(kāi)關(guān)電源。反激式開(kāi)關(guān)電源中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一對(duì)互相耦合的電感。在實(shí)際應(yīng)用中，反激變換器又經(jīng)常被設(shè)計(jì)成不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM模式）和連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM模式），以便根據(jù)具體的使用情況實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的最佳性能[1]。

反激式開(kāi)關(guān)電源一般由電源整流濾波電路，開(kāi)關(guān)芯片，高頻變壓器，漏極箝位電路，反饋電路和輸出濾波電路組成。電源濾波電路一方面消除來(lái)自電網(wǎng)的干擾，同時(shí)也防止開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散。輸入整流電路將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為高頻變壓器提供直流電壓。開(kāi)關(guān)芯片是開(kāi)關(guān)電源的關(guān)鍵部分，選擇一款好的開(kāi)關(guān)芯片對(duì)開(kāi)關(guān)電源的性能起著重大的作用。變壓器是整個(gè)電源的核心，它把直流高電壓變換成低電壓，并且起到將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。漏極箝位電路的作用是當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管（MOSFET）關(guān)斷時(shí)，對(duì)由高頻變壓器漏感所形成的尖峰電壓進(jìn)行鉗位和吸收，以防止開(kāi)關(guān)管因過(guò)電壓而損壞。反饋電路和輸出濾波電路也是開(kāi)關(guān)電源不可缺少的部分，其設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系著輸出電壓的穩(wěn)定性和質(zhì)量。

3.PI Expert的主要功能和特點(diǎn)

PI Expert是一個(gè)自動(dòng)化的圖形用戶(hù)界面（GUI）程序，通過(guò)接收用戶(hù)輸入的電源規(guī)格參數(shù)，自動(dòng)生成基于PI系列IC設(shè)計(jì)的電源方案。PI Expert提供了構(gòu)建和測(cè)試工作原型所需的一切信息，其中包括輸入電路、器件選擇、器件特性利用、箝位電路以及反饋電路在內(nèi)的完整示意圖和BOM。PI Expert還提供完整的磁特性設(shè)計(jì)，也可生成用于機(jī)械裝配的詳細(xì)繞制說(shuō)明。PI Expert的最新版本為V9.0。

運(yùn)用PI Expert設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源有以下幾個(gè)步驟：

第一步：用設(shè)計(jì)向?qū)陆ㄒ粋€(gè)設(shè)計(jì)。在向?qū)е形覀冃枰謩e選擇開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)芯片、開(kāi)關(guān)頻率、外殼、反饋類(lèi)型、輸入電壓類(lèi)型，輸出參數(shù)和優(yōu)化參數(shù)。

第二步：選擇主輸出繞組的匝數(shù)范圍和磁芯選擇范圍，之后點(diǎn)擊完成設(shè)計(jì)便可生成一個(gè)初步的開(kāi)關(guān)電源電路圖和設(shè)計(jì)參數(shù)列表。

第三步：補(bǔ)充參數(shù)。在PI Expert窗口左側(cè)的“設(shè)計(jì)樹(shù)試圖”中補(bǔ)充設(shè)置一些未設(shè)置過(guò)的參數(shù)，如主輸出電壓，輸出繞組疊加方式，EMI濾波結(jié)構(gòu)等，設(shè)置完畢后點(diǎn)擊“開(kāi)始優(yōu)化”即可完成。

第四步：手動(dòng)調(diào)整。由于軟件根據(jù)自身的算法計(jì)算元器件的值，所以存在非標(biāo)或不常用的問(wèn)題，這會(huì)給物料采購(gòu)帶來(lái)麻煩，這時(shí)候需要在合理的范圍內(nèi)調(diào)整器件的值。

設(shè)計(jì)完成后，PI Expert自動(dòng)生成電路圖、設(shè)計(jì)結(jié)果表單、電路板布局、材料清單和變壓器構(gòu)造示意圖，非常方便。

4.設(shè)計(jì)實(shí)例

本文基于PI Expert設(shè)計(jì)了一款兩路輸出（+5V/250mA，+12V/1A）的反激式開(kāi)關(guān)電源，其輸入電壓為通用寬電壓85～265V。此電源采用PI公司TinySwitch-III系列產(chǎn)品中的TNY280PN作為開(kāi)關(guān)芯片，高頻變壓器使用EE19磁芯，具有輸出過(guò)載和短路保護(hù)功能。

4.1 電路設(shè)計(jì)

PI Expert會(huì)根據(jù)用戶(hù)輸入的規(guī)格參數(shù)自動(dòng)生成電路原理圖，其中，較為關(guān)鍵的參數(shù)有：

（1）輸出疊加方式：因?yàn)榻涣鳢B加式可提供較佳的交叉穩(wěn)壓和工作效率，故輸出繞組采用交流疊加的方式進(jìn)行互連。

（2）反饋類(lèi)型：為了得到較佳的穩(wěn)壓效果，此處選擇使用TL431作為反饋，并使用偏置繞組進(jìn)一步減少開(kāi)關(guān)電源的空載功耗。反饋電路的選擇直接決定著輸出電壓的穩(wěn)壓精度，反饋電路一般有初級(jí)反饋和次級(jí)反饋，次級(jí)反饋又有次級(jí)穩(wěn)壓管和次級(jí)TL431兩種電路形式。使用齊納二極管作為參考的次級(jí)側(cè)反饋電路在溫度變化時(shí)通?？商峁┘s±7%的輸出調(diào)整率，而帶TL-431的次級(jí)側(cè)反饋通?？蔀榫€電壓和負(fù)載漂移提供優(yōu)于±5%輸出電壓穩(wěn)壓精度[2]。

（3）漏極箝位電路：PI Expert提供了三類(lèi)不同的箝位電路。軟件會(huì)根據(jù)電源的總輸出功率自動(dòng)選擇最佳的箝位電路。由于此電源輸出功率在20W以下，故采用簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓二極管箝位電路。

PI Expert設(shè)計(jì)完成再手工調(diào)整后的開(kāi)關(guān)電源原理圖如圖1所示。

4.2 高頻變壓器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)高頻變壓器是設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源最關(guān)鍵的一步。PI Expert在生成原理圖的同時(shí)自動(dòng)生成變壓器的構(gòu)造圖。調(diào)整PI Expert左側(cè)“設(shè)計(jì)樹(shù)視圖”中的“變壓器”和“繞組結(jié)構(gòu)”參數(shù)即可調(diào)整變壓器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)變壓器時(shí)需要注意以下兩點(diǎn)：

（1）為了減低漏感，功率最高的次級(jí)繞組應(yīng)離變壓器的初級(jí)繞組最近。若某個(gè)次級(jí)繞組的圈數(shù)較少，則該繞組要橫跨繞線區(qū)域的整個(gè)寬度，以便改善耦合。

（2）由于此電源采用次級(jí)側(cè)的穩(wěn)壓方式，偏置繞組應(yīng)位于初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間。當(dāng)偏置繞組位于初級(jí)和次級(jí)之間時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)連接至初級(jí)返回端的EMI屏蔽層，降低了電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)EMI。

高頻變壓器的最終設(shè)計(jì)參數(shù)[3]如下：

磁芯型號(hào)：EE19

初級(jí)電感：880uH

初級(jí)繞組：漆包線，Φ0.2mm，87匝

偏置繞組：漆包線，Φ0.25mm，10匝

次級(jí)繞組1：三層絕緣線，Φ0.4mm，4匝

次級(jí)繞組2：三層絕緣線，Φ0.4mm，5匝

繞組順序（由里向外）：初級(jí)繞組，次級(jí)繞組2，次級(jí)繞組1，偏置繞組。

5.試驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)際制作硬件進(jìn)行試驗(yàn)。

在額定負(fù)載情況下，當(dāng)輸入電壓為220V時(shí)，實(shí)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓波形如圖2所示。從圖上可以看出，開(kāi)關(guān)電源的輸出特性良好，電壓波動(dòng)非常小。再測(cè)輸出的紋波波形如圖3所示，由圖上可以看出，5V的紋波普遍在±100mV左右，12V的紋波在±100mV以下，效果理想。額定負(fù)載情況下，當(dāng)輸入電壓為85V時(shí)，測(cè)試輸出電壓的波動(dòng)和紋波均在允許范圍內(nèi)，未出現(xiàn)電源復(fù)位重啟現(xiàn)象；當(dāng)輸入電壓為265V時(shí)，測(cè)試輸出電壓的波動(dòng)和紋波均在允許范圍內(nèi)，未出現(xiàn)電源復(fù)位重啟現(xiàn)象；再對(duì)電源作保護(hù)功能的測(cè)試。使開(kāi)關(guān)電源的輸出過(guò)載或短路時(shí)，開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入2.5s間隔的自動(dòng)復(fù)位重啟保護(hù)；輸出負(fù)載正常時(shí)開(kāi)關(guān)電源恢復(fù)正常工作。

6.結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)證明本文基于PI Expert設(shè)計(jì)的反激式開(kāi)關(guān)電源具有良好的工作性能和高可靠性。該電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有輸出過(guò)載和短路等保護(hù)功能。PI Expert是一款高效的設(shè)計(jì)工具，借助PI Expert軟件可以大大縮短開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)發(fā)周期。

參考文獻(xiàn)

[1]周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華.開(kāi)關(guān)電源實(shí)用電路[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

篇5

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源 重啟 反激式電源

中圖分類(lèi)號(hào)：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）11-0073-01

開(kāi)關(guān)電源具有高效率、低功耗、體積小、重量輕等顯著優(yōu)點(diǎn)，其電源效率可達(dá)到80%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源從而使得開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。根據(jù)負(fù)載功率的不同，往往采用自激振蕩式，即反激式和正激式不同的方法。隨著開(kāi)關(guān)電源的使用的不斷發(fā)展，反激式開(kāi)關(guān)電源也在更多的領(lǐng)域使用，但該開(kāi)關(guān)經(jīng)常存在著不斷重啟的缺點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備工作不夠穩(wěn)定，所以，探索和研究有效的技術(shù)策略，就有著非常重要的意義。

1 反激式電源的基本原理

本文以其中一種反激式開(kāi)關(guān)電源為例進(jìn)行說(shuō)明。該電源通過(guò)220V電壓供電，通過(guò)整流橋整流和電容濾波將交流電變成直流電，通過(guò)兩個(gè)1M歐的電阻限流給LD7535啟動(dòng)電流，LD7535啟動(dòng)，控制MOSFET，不斷開(kāi)關(guān)，形成高頻開(kāi)關(guān)電壓來(lái)使變壓器工作，變壓器通過(guò)芯片供電繞組給芯片供電，通過(guò)副繞組轉(zhuǎn)換成為想要得到的高頻電壓，再通過(guò)高頻二極管整流，形成需要得到的電壓，同時(shí)通過(guò)TL431中的內(nèi)部設(shè)定基準(zhǔn)電壓（2.5V）和電阻的串聯(lián)分壓來(lái)設(shè)定輸出電壓，并通過(guò)光電耦合器來(lái)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。

其中NTC為防止啟動(dòng)時(shí)電流過(guò)大，電阻R5和電阻R8負(fù)責(zé)啟動(dòng)時(shí)對(duì)LD7535供電，啟動(dòng)后改為變壓器通過(guò)R9和D5給予供電，C8和C8A負(fù)責(zé)儲(chǔ)能。R6的10歐姆電阻防止MOS管的電壓斜率過(guò)于陡峭，R1大功率小電阻負(fù)責(zé)電流檢測(cè)，從而改變保護(hù)電流；R19和C9串聯(lián)防止TL431自激，R20和R21為了確定輸出電壓。

2 LD7535特點(diǎn)及其在反激式電源中的應(yīng)用

但是，在反激電源制作過(guò)程中會(huì)遇到開(kāi)關(guān)電源空載時(shí)不斷重啟的過(guò)程，并且伴隨著這種現(xiàn)象，往往能夠聽(tīng)到變壓器的響聲。其空載不斷重啟，需要通過(guò)LD7535控制器加以技術(shù)改進(jìn)。

LD7535是一種低成本，低啟動(dòng)電流，電流模式，PWM控制的省電模式控制器，具有包括電流檢測(cè)的前沿消隱、內(nèi)部斜率補(bǔ)償，采用SOT-26封裝。常用于高效率，較少元器件的AC/DC電源設(shè)備。其特點(diǎn)是高壓CMOS工藝，具有優(yōu)良的ESD保護(hù)，僅需要極低的啟動(dòng)電流（

各個(gè)引腳定義為：第1引腳GND，接地端，第2引腳COMP，電壓反饋引腳，通過(guò)連接光電耦合器，以使控制環(huán)路閉合，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，第3引腳RT，設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率，通過(guò)連接一個(gè)電阻對(duì)地設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率，第4引腳CS，位電流檢測(cè)引腳，連接到感應(yīng)電流MOSFET，第5引腳VCC，為電源電壓引腳，第6引腳OUT，柵極驅(qū)動(dòng)輸出，以驅(qū)動(dòng)外部MOSFET。

3 重啟的解決方法

在反激電源制作過(guò)程中開(kāi)關(guān)電源空載時(shí)不斷重啟的原因是由于IC供電不足或者光耦供電不足引起。對(duì)于此種不斷重啟的現(xiàn)象，有以下幾點(diǎn)方法進(jìn)行克服。

3.1 設(shè)立假負(fù)載

設(shè)立假負(fù)載是最有效的解決開(kāi)關(guān)電源不斷重啟的方法，只需要在輸出端增加一個(gè)大電阻，使得開(kāi)關(guān)電源一直處于工作狀態(tài)，這種方法簡(jiǎn)單易行，對(duì)產(chǎn)品的價(jià)格也沒(méi)有太大影響，但是這種方法會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)電源真正的使用轉(zhuǎn)換效率有一定的影響，造成轉(zhuǎn)換效率有所降低，對(duì)于轉(zhuǎn)換效率要求不是很高的或者需要大電流輸出的開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)最為合適。

3.2 采用較好的二極管對(duì)芯片供電

出現(xiàn)不斷重啟的原因往往是供電芯片的供電電壓介于滿足啟動(dòng)和不滿足啟動(dòng)的臨界狀態(tài)，當(dāng)采用較好的供電二極管（D7）時(shí)，如FR107二極管，可以提高了二極管的開(kāi)關(guān)速度，并且也降低供電二極管的管壓降，從而能夠滿足控制芯片的供電電壓，從而解決二極管不斷重啟的現(xiàn)象。

3.3 采用增加芯片供電繞組的匝數(shù)

采用增加對(duì)芯片供電繞組的匝數(shù)對(duì)產(chǎn)品價(jià)格沒(méi)有太大影響，也不會(huì)增加產(chǎn)品工序，但是由于繞組匝數(shù)的增加會(huì)增加變壓器的電感量，造成變壓器性能有一定的改變，致使很多參數(shù)需要重新計(jì)算或修訂，更嚴(yán)重的會(huì)造成變壓器不適合本產(chǎn)品而需要重新設(shè)計(jì)變壓器。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)一個(gè)具體的電路設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)要的說(shuō)明針對(duì)開(kāi)關(guān)電源不斷重啟現(xiàn)象的一些改進(jìn)的方法。本文并通過(guò)實(shí)際使用，證明了其有效性。

參考文獻(xiàn)

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篇6

開(kāi)關(guān)K 以一定的頻率重復(fù)的接通或斷開(kāi)。在開(kāi)關(guān)K 接通時(shí)，輸入電源通過(guò)開(kāi)關(guān)K 和濾波電路向負(fù)載提供能量；當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，輸入電源便中斷了能量的供給。開(kāi)關(guān)電源的示意圖如圖2-1所示。

為了使負(fù)載能夠得到連續(xù)的能量，開(kāi)關(guān)電源就必須有一套儲(chǔ)能裝置，以便在開(kāi)關(guān)K 接通時(shí)將一部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K 斷開(kāi)后再將儲(chǔ)存的能量提供給負(fù)載。圖2-1中的電感L、電容C和二級(jí)管D 組成的電路就具有這樣的功能。當(dāng)開(kāi)關(guān)K 接通時(shí)，電感L 用以?xún)?chǔ)存能量，開(kāi)關(guān)K 斷開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)存在電感L中的能量通過(guò)二級(jí)管D 釋放給負(fù)載，從而使負(fù)載得到連續(xù)而又穩(wěn)定的能量。

當(dāng)電子開(kāi)關(guān)K按一定的頻率開(kāi)關(guān)時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，輸出電壓越高；導(dǎo)通時(shí)間越短，輸出電壓越低。通常，開(kāi)關(guān)電源就是這樣在開(kāi)關(guān)頻率一定的情況下，通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)時(shí)間的長(zhǎng)短?？刂戚敵鲭妷旱母叩?。目前，也有的開(kāi)關(guān)電源采用開(kāi)關(guān)時(shí)間長(zhǎng)短恒定，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率來(lái)改變輸出電壓的高低。

圖2-1 開(kāi)關(guān)電源示意圖

開(kāi)關(guān)電源的形式有很多種，其中尤其以脈沖寬度調(diào)制型（PWM）最為盛行，現(xiàn)在就以此種形式的開(kāi)關(guān)電源介紹以下開(kāi)關(guān)電源的工作原理。

采用PWM技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源原理機(jī)構(gòu)如圖2-2所示，從電網(wǎng)將能量傳遞給負(fù)載的回路稱(chēng)為主回路，其余稱(chēng)為控制回路。

工頻電網(wǎng)交流電壓經(jīng)過(guò)輸入整流濾波電路，得到高波紋未調(diào)直流電壓，在經(jīng)功率轉(zhuǎn)換電路，變換成符合要求的矩形波脈動(dòng)電壓，最后經(jīng)過(guò)整流濾波電路將其平滑成連續(xù)的低波紋直流電壓。

圖2-2 PWM方式開(kāi)關(guān)電源框圖

控制回路在提供高壓開(kāi)關(guān)T管基極驅(qū)動(dòng)脈沖的同時(shí)，需要完成輸出電壓穩(wěn)壓的控制，而且還必須能對(duì)電源或負(fù)載提供保護(hù)。它通常由檢測(cè)比較放大電路、電壓-脈沖寬度轉(zhuǎn)換電路（V/W電路）、時(shí)鐘震蕩電路，以及自用電壓源等基本電路構(gòu)成。

對(duì)于PWM方式而言，將頻率固定的震蕩源稱(chēng)為時(shí)鐘震蕩器，這種電源利用檢測(cè)電路反映輸出電壓值，通過(guò)和給定參考電壓比較并產(chǎn)生誤差信號(hào)，在經(jīng)過(guò)V/W電路調(diào)制脈沖寬度——調(diào)節(jié)輸出電壓。例如，由于某種原因（負(fù)載電流減小或電網(wǎng)電壓上升）使高頻變壓器副邊輸出電壓的平均值增大，電源輸出電壓也將隨之提高，反饋檢測(cè)電路將提高了輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并產(chǎn)生負(fù)積極性的誤差電壓，V/W電路根據(jù)該誤差電壓及時(shí)減小輸出脈寬，這樣使輸出電壓平均值減小，接近原來(lái)的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的作用。

開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)

在電子技術(shù)和應(yīng)用飛速發(fā)展的今天, 對(duì)電子儀器和設(shè)備的要求是, 在性能上更加安全可靠, 在功能上不斷增加, 在使用上自動(dòng)化程度要越來(lái)越高, 在體積上日趨小型化。這使采用具有眾多優(yōu)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電源就顯得更加重要。所以, 開(kāi)關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信、航天、彩電等方面都得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用, 發(fā)揮了巨大的作用, 這大大促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展, 從事這方面研究和生產(chǎn)的人員也在不斷地增加, 開(kāi)關(guān)電源的品種和類(lèi)型也越來(lái)越多。常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)方法有下列幾種:

1.按激勵(lì)方式劃分 分為他激式和自激式。他激式開(kāi)關(guān)電源電路中專(zhuān)設(shè)激勵(lì)信號(hào)振蕩器；自激式開(kāi)關(guān)功率管兼作振蕩管。該形式的開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 元器件少, 可以做成低成本的開(kāi)關(guān)電源。

2.按調(diào)制方式劃分 分為脈寬調(diào)制型、頻率調(diào)整型和混合調(diào)整型。脈寬調(diào)制型保持振蕩頻率保持不變, 通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度來(lái)改變輸出電壓的大??；頻率調(diào)整型保持占空比保持不變(脈沖寬度保持不變) , 通過(guò)改變振蕩頻率來(lái)改變輸出電壓大??；混合調(diào)整型是脈沖寬度和振蕩頻率均可進(jìn)行調(diào)節(jié)的開(kāi)關(guān)電源。

3．按開(kāi)關(guān)管電流的工作方式劃分 分開(kāi)關(guān)型和諧振型。開(kāi)關(guān)型用開(kāi)關(guān)晶體管把直流變成高頻標(biāo)準(zhǔn)方波, 其電路形式類(lèi)似于他激式；諧振型用開(kāi)關(guān)晶體管與LC諧振回路將直流變成標(biāo)準(zhǔn)正弦波, 其電路形式類(lèi)似于自激式開(kāi)關(guān)電源。

4．按開(kāi)關(guān)晶體管的類(lèi)型劃分 分為晶體管型和可控硅型。晶體管型采用晶體管(包括場(chǎng)效應(yīng)管)作為開(kāi)關(guān)功率管；可控硅型采用可控硅作為開(kāi)關(guān)功率管。這種電路的特點(diǎn)是直接輸入交流電壓, 不需要一次整流部分。

5．按儲(chǔ)能電感與負(fù)載的連接方式劃分 分串聯(lián)型和并聯(lián)型。串聯(lián)型儲(chǔ)能電感串聯(lián)在輸入與輸出電壓之間；并聯(lián)型儲(chǔ)能電感并聯(lián)在輸入與輸出電壓之間。

6．按晶體管的連接方法劃分 分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式。單端式僅使用一個(gè)晶體管作為電路中的開(kāi)關(guān)管。這種電路的特點(diǎn)是價(jià)格低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 但輸出功率不能提高；推挽式使用兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管, 將其連接成推挽功率放大器的形式。這種電路的特點(diǎn)是可以工作在電源電壓較低的場(chǎng)合, 一般逆變器多采用這種形式的電路, 但它的缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)必須具有中心抽頭；半橋式使用兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管, 將其連接成半橋形式。它的特點(diǎn)是適應(yīng)于輸入電壓較高的場(chǎng)合；全橋式使用四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管,將其連接成全橋的形式。它的特點(diǎn)是輸出功率較大。

7．按電路結(jié)構(gòu)劃分 分為散件式和集成電路式。散件式整個(gè)開(kāi)關(guān)電源電路都是采用分立式元器件組成的。這種電路的缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；集成電路式整個(gè)開(kāi)關(guān)電源電路或電路的一部分是由集成電路組成的。這種集成電路通常被稱(chēng)為厚膜電路,有的厚膜集成電路中包括功率開(kāi)關(guān)管, 有的則不包括。這種形式的電源的特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、可靠性高。這種電路被廣泛地應(yīng)用于彩色電視中。

以上五花八門(mén)的開(kāi)關(guān)電源品種都是站在不同的角度, 以開(kāi)關(guān)電源不同的特點(diǎn)命名和劃分的。不論是激勵(lì)方法、輸出直流電壓的調(diào)節(jié)手段、儲(chǔ)能電感的連接方法、功率開(kāi)關(guān)管的器件種類(lèi)以及串并聯(lián)結(jié)構(gòu), 還是其他的電路形式,它們最后總可以歸結(jié)為串聯(lián)型和并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源這兩大類(lèi)[4]。

開(kāi)關(guān)電源優(yōu)缺點(diǎn)

開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)

1．功耗小、效率高 開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)原理方框圖中的晶體管在激勵(lì)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下,其工作狀態(tài)處于導(dǎo)通—截止和截止—導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)狀態(tài),轉(zhuǎn)換速度很快, 頻率一般為50kHz左右。在一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家, 可以做到幾百或者上千kHz。晶體管V飽和導(dǎo)通時(shí),雖然電流較大,但管壓降很小;截止斷開(kāi)時(shí), 雖然管壓降很大,但通過(guò)的電流幾乎為零。這就使得開(kāi)關(guān)晶體管V 在其整個(gè)工作過(guò)程中的功耗很小,電源的效率可以大幅度地提高。

2．體積小、重量輕 沒(méi)有了笨重的工頻降壓變壓器。由于調(diào)整管上的耗散功率大幅度地降低, 因而省去了體積和重量都較大的散熱片。由于這兩方面的原因, 故開(kāi)關(guān)電源的體積小、重量輕。

3．穩(wěn)壓范圍寬 開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓是通過(guò)激勵(lì)信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)的, 輸入電壓的波動(dòng)變化, 可以通過(guò)改變占空比的方式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償, 這樣在輸入電壓變化或波動(dòng)較大時(shí), 它仍能保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以, 開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍很寬, 穩(wěn)壓效果較好。此外,改變占空比的方法有脈寬調(diào)制型、頻率調(diào)制型和混合調(diào)制型三種。這樣開(kāi)關(guān)電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn), 而且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多較靈活,設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要和要求, 靈活選用各種形式的穩(wěn)壓方法。

4．濾波效率高,不需要較大容量的濾波電容 開(kāi)關(guān)電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz 左右, 是線性電源的1000倍, 這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍。就是采 用半波整流后加電容濾波, 效率也提高了500倍。在相同波紋輸出電壓的要求下,采用開(kāi)關(guān)電源時(shí), 濾波電容的容量只是線性電源中濾波電容容量的1/500～1/1000。濾波電容容量

減小以后, 整個(gè)電源的體積和重量也相應(yīng)地有所減小。

5．電路形式靈活多樣 例如：有自激式和他激式；有調(diào)寬型和調(diào)頻型; 有單端式和雙端式; 有開(kāi)關(guān)元件為晶體管式和開(kāi)關(guān)元件為可控硅式等等。設(shè)計(jì)者可以發(fā)揮各種類(lèi)型電路的特長(zhǎng), 設(shè)計(jì)出能滿足各種不同應(yīng)用場(chǎng)合的開(kāi)關(guān)電源。

開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)

開(kāi)關(guān)電源最為突出的缺點(diǎn)就是開(kāi)關(guān)干擾較為嚴(yán)重。開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)功率管是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下, 它產(chǎn)生的交流電壓和電流會(huì)通過(guò)電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾, 這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除、屏蔽和隔離,就會(huì)嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外, 由于開(kāi)關(guān)電源中沒(méi)有了工頻降壓變壓器的隔離, 振蕩器所產(chǎn)生的高頻干擾如果不加以消除, 就會(huì)串入工頻電網(wǎng), 使附近的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重的干擾。

目前,由于國(guó)內(nèi)微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以及磁性材料技術(shù)與

一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家還有一定的差距, 因此開(kāi)關(guān)電源的造價(jià)不能進(jìn)一步降低, 也影響到可靠性的進(jìn)一步提高。所以, 在我國(guó)的電子儀器以及機(jī)電一體化儀器中, 開(kāi)關(guān)電源還不能得到普及使用。特別是無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)電源中的高壓電容、高反壓大功率開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器的磁性材料等元件,我國(guó)還處于研究和開(kāi)發(fā)階段。一些先進(jìn)的國(guó)家,雖然有了一定的發(fā)展,但是在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題, 不能令人十分滿意。這就暴露出了開(kāi)關(guān)電源的又一個(gè)缺點(diǎn), 那就是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、維修麻煩、成本高。對(duì)此, 如果設(shè)計(jì)者和制造者不予以充分重視,則會(huì)直接影響開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的推廣應(yīng)用。

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介

硬開(kāi)關(guān)與軟開(kāi)關(guān)

現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、輕量化，同時(shí)對(duì)裝置的效率和電磁兼容性也提出了更高的要求。通常，濾波電感、電容和變壓器在裝置的體積和重量中占很大比例。因此必須設(shè)法降低他們的體積和重量，才能達(dá)到裝置的小型化、輕量化。從“電路”的有關(guān)知識(shí)中可以知道，提高工作頻率可以減少變壓器各繞組間的匝數(shù)，并減小鐵心的體積，從而使變壓器小型化。因此裝置小型化、輕量化的直接途徑就是電路的高頻化。但在提高開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)隨之增加，電路效率嚴(yán)重下降，電磁干擾也增大了，所以簡(jiǎn)單的提高開(kāi)關(guān)頻率是不行的。

（a）硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)通過(guò)程（b）硬開(kāi)關(guān)的關(guān)斷過(guò)程

圖 2-3 硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程

針對(duì)這些問(wèn)題出現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，他利用以諧振為住的輔助換流手段，解決了電路中的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲問(wèn)題，使開(kāi)關(guān)頻率可以大幅度提高。

在很多電路中，開(kāi)關(guān)元件在電壓很高或電流很大的條件下，在門(mén)極的控制下開(kāi)通或關(guān)斷，起典型的開(kāi)關(guān)過(guò)程如圖2-3所示。開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓、

電流均不為零，出現(xiàn)了重疊，因此導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)損耗。而且電壓和電流的變化很快，波形出現(xiàn)了明顯的過(guò)沖，這導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)噪聲的產(chǎn)生。具有這樣的開(kāi)關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)稱(chēng)為硬開(kāi)關(guān)。

在硬開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。開(kāi)關(guān)損耗隨著頻率的增加，使電路效率下降，阻礙了開(kāi)關(guān)頻率的提高；開(kāi)關(guān)噪聲給電路帶來(lái)嚴(yán)重的電磁干擾問(wèn)題，影響周邊電子設(shè)備的工作。

通過(guò)在原來(lái)的開(kāi)關(guān)電路中增加很小的電感，電容等諧振元件，構(gòu)成輔助換流網(wǎng)絡(luò)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中引入諧振過(guò)程，開(kāi)關(guān)開(kāi)通前電壓降為零，或關(guān)斷前電流降為零，就可以消除開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓、電流的重疊，降低他們的變化率，從而大大減小甚至消除損耗和開(kāi)關(guān)噪聲，這樣的電路稱(chēng)為軟開(kāi)關(guān)電路。軟開(kāi)關(guān)電路中典型的開(kāi)關(guān)過(guò)程如圖2-4所示。具有這樣開(kāi)關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)稱(chēng)為軟開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)損耗理論上為零[5]。

（a）軟開(kāi)關(guān)的開(kāi)通過(guò)程 （b）軟開(kāi)關(guān)的關(guān)斷過(guò)程

圖2-4軟開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程

軟開(kāi)關(guān)的分類(lèi)

根據(jù)電路中主要開(kāi)關(guān)元件是零電壓開(kāi)通還是零電流關(guān)斷，可以將軟開(kāi)關(guān)電路零電壓電路和零電流電路兩大類(lèi)。通常，一種開(kāi)關(guān)電路要么屬于零電壓電路，要么屬于零電流電路。但在有些情況下，電路中有多個(gè)開(kāi)關(guān)，有些開(kāi)關(guān)工作在零電壓的條件下，而另一些開(kāi)關(guān)工作在零電流的條件下。

根據(jù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的發(fā)展歷程可以將軟開(kāi)關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路、零開(kāi)關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。下面分別介紹上述三類(lèi)軟開(kāi)關(guān)電路。

1.準(zhǔn)諧振電路

這是最早出現(xiàn)的軟開(kāi)關(guān)電路，其中有些現(xiàn)在還在大量使用。準(zhǔn)諧振電路可分為

(1)零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路；

(2)零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路；

(3)零電壓開(kāi)關(guān)多諧振電路；

(4)用于逆變器的諧振直流環(huán)電路。

2.零開(kāi)關(guān)PWM電路

這類(lèi)電路中引入了輔助開(kāi)關(guān)來(lái)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，使諧振僅發(fā)生與開(kāi)關(guān)過(guò)程前后。零開(kāi)關(guān)PWM電路可以分為

1）零電壓開(kāi)關(guān)PWM電路；

2) 零電流開(kāi)關(guān)PWM電路和準(zhǔn)諧振電路相比，這類(lèi)電路有很多明顯的優(yōu)勢(shì)：電壓和電流基本上是方波，只是上升沿和下降沿較緩，開(kāi)關(guān)承受的電壓明顯降低，電路可以采用開(kāi)關(guān)頻率固定的PWM控制方式。[5]這兩種電路的基本開(kāi)關(guān)單元如圖2-5。

(a) 零電壓開(kāi)關(guān)PWM基本開(kāi)關(guān)單元 (b) 零電流開(kāi)關(guān)PWM基本單元

圖2-5 零開(kāi)關(guān)PWM電路的基本開(kāi)關(guān)單元

3.零轉(zhuǎn)換PWM電路

這類(lèi)軟開(kāi)關(guān)電路還是采用輔助開(kāi)關(guān)控制諧振時(shí)刻的開(kāi)始時(shí)刻，所不同的是，諧振電路是與主開(kāi)關(guān)并聯(lián)的，因此輸入電壓和負(fù)載電流對(duì)電路諧振過(guò)程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓輸入范圍內(nèi)并從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。而且電路中無(wú)功功率的交換被削減到最小，使這種電路的效率進(jìn)一步提高。

零轉(zhuǎn)換電路可分為：

(1)零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路；

(2)零電流轉(zhuǎn)換PWM電路。

基本開(kāi)關(guān)單元如圖2-6。

(a) ZVT PWM開(kāi)關(guān)單元 (b)ZCT PWM 開(kāi)關(guān)單元

圖2-6 零轉(zhuǎn)換PWM電路的基本開(kāi)關(guān)單元

篇7

Abstract： With the development of power electronic technology， higher requirements have been put forward for the design of LED switching power supply： safety performance， complete function， automation， small size. In LED switching power supply， the switch tube is working in on-off state， which will produce strong peaks and harmonic interference through its components. Electromagnetic interference will seriously affect the performance of the circuit， and at the same time can cause noise pollution. Aiming at this problem， EMI filter is proposed， which has greatly improved the performance of the circuit. And the effectiveness of the scheme is verified by experiment.

關(guān)鍵詞：EMI濾波器；電磁干擾；LED的開(kāi)關(guān)電源

Key words： EMI filter；electromagnetic interference；LED switching power supply

中圖分類(lèi)號(hào)：TN713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）18-0133-02

0 引言

LED的開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于家用電器、自動(dòng)控制電路、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，由于其具有效率高、體積小、重量輕、智能化、穩(wěn)壓范圍較寬等優(yōu)勢(shì)。LED的開(kāi)關(guān)電源具有與生俱來(lái)的比較強(qiáng)的電磁干擾現(xiàn)象，這些干擾會(huì)隨著頻率的升高而顯著的增強(qiáng)，電磁干擾會(huì)嚴(yán)重影響電源的正常工作，會(huì)造成電源內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使電源性能下降，同時(shí)產(chǎn)生的噪聲會(huì)造成噪聲污染。為了抑制LED電源的噪聲干擾，此處提出了電磁兼容性設(shè)計(jì)，很好的解決了噪聲污染的問(wèn)題。

1 電磁干擾分析

電磁兼容性是用來(lái)衡量電磁干擾的能力，指的是在電磁環(huán)境中，能正常工作，不受外界環(huán)境的干擾，也不會(huì)影響中衛(wèi)環(huán)境的能力。其包括兩個(gè)方面的含義，即系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾，不影響本身和其他系統(tǒng)的性能；本系統(tǒng)的抗干擾能力要使其不受其他系統(tǒng)干擾和影響。電磁兼容性不足就會(huì)引起電磁干擾，為了使LED電源發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，就必須改善電源的電磁兼容的性能。差模、共模干擾是電磁干擾的兩種不同類(lèi)型。兩條電源線之間的電磁干擾，通常被稱(chēng)之為差模干擾，差模干擾受干擾的信號(hào)兩根進(jìn)線上的參考點(diǎn)方向相反，大小相同。電源線對(duì)大地之間的電磁干擾，通常被稱(chēng)之為共模干擾，共模干擾受干擾的信號(hào)電源線對(duì)大地的參考點(diǎn)方向相同，大小也相同。高頻開(kāi)關(guān)電源中電磁干擾主要是由于外部的高次諧波和內(nèi)部的噪聲干擾所引起的。只有解決好這兩方面的電磁干擾，才能使得開(kāi)關(guān)電源正常的工作。文章當(dāng)中采用EMI濾波器來(lái)解決此問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)LED開(kāi)關(guān)電源中電磁干擾進(jìn)行了分析，介紹了EMI濾波器的原理，在此基礎(chǔ)上，給出了電磁兼容的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。證明了EMI濾波器對(duì)于設(shè)計(jì)LED開(kāi)關(guān)電源的重要性，很好的解決了噪聲污染的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張占松，蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：109-180.

[2]Rxu，J.Wei，and F.C.Lee.The Active-Clamp Couple-Buck Converter-A Novel High Efficiency Voltage Regulator Modules[J].IEEE APEC， 2001： 252-257.

[3]何宏，魏克新，王紅君，李麗.開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008：116.

篇8

關(guān)鍵詞： 開(kāi)關(guān)電源； 單端反激； 高頻變壓器； 雙反饋

中圖分類(lèi)號(hào)： TN702?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）14?0162?04

Design of multi?channel switching power supply with single?ended flyback

HU Zhi?qiang 1， WANG Gai?yun1， WANG Yuan 2

（1. Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004， China；2. Shandong Huayu Vocational College， Dezhou 253034， China）

Abstract： A TOP223Y?based switching power supply with multi?channel output single?end flyback AC/DC module was designed. Peripheral circuits are analyzed by TOP Switch series single?chip switching power supply chip and the feedback system composed of TL431 and PC817A. The AC/DC switching power supply whose voltage stabilization adjusting weight is 0.6 and 0.4 with the outputs of +5V/3A and +12V/1A was designed. The experimental results show that the switching power supply has high efficiency， small ripple， high output accuracy and high stability.

Keywords： switching power supply； single?ended flyback； high?frequency transformer； double feedback

單片開(kāi)關(guān)電源自問(wèn)世以來(lái)，以其效率高，體積小，集成度高，功能穩(wěn)定等特點(diǎn)迅速在中小功率精密穩(wěn)壓電源領(lǐng)域占據(jù)重要地位。美國(guó)PI公司的TOPSwitch系列器件即是一種新型三端離線式單片高頻開(kāi)關(guān)電源芯片，開(kāi)關(guān)頻率fs高達(dá)100 kHz，此芯片將PWM控制器、高耐壓功率MOSFET、保護(hù)電路等高度集成，連接少許器件即可使用[1?2]。本文介紹了一種基于TOP223Y輸出為+5 V/3 A，+12 V/1 A的單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)原理和方法。

1 設(shè)計(jì)原理

開(kāi)關(guān)電源是涉及眾多學(xué)科的一門(mén)應(yīng)用領(lǐng)域，通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通與關(guān)閉調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制占空比達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的，能夠?qū)崿F(xiàn)AC/DC或者DC/DC轉(zhuǎn)換。

TOP223Y共三個(gè)端：控制極C、源極S、漏極D。因只有漏極D用作脈寬調(diào)制功率控制輸出，故稱(chēng)單端；高頻變壓器在功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)只是將能量存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中，起到電感的作用，在功率開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)才將能量傳遞給次級(jí)繞組，起變壓作用，故稱(chēng)反激式[1]。

圖1 開(kāi)關(guān)電源控制原理框圖

電路功能部分主要由輸入/輸出整流濾波、功率變換、反饋電路組成。工作原理簡(jiǎn)述為：220 V市電交流經(jīng)過(guò)整流濾波得到直流電壓，再經(jīng)TOP223Y脈寬調(diào)制和高頻變壓器DC?AC變換得到高頻矩形波電壓，最后經(jīng)輸出整流濾波得到品質(zhì)優(yōu)良的直流電壓，同時(shí)反饋回路通過(guò)對(duì)輸出電壓的采樣、比較和放大處理，將得到的電流信號(hào)輸入到TOP223Y的控制端C，控制占空比調(diào)節(jié)輸出，使輸出電壓穩(wěn)定。

2 設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)作為某智能儀器的供電電源，具體的參數(shù)要求如下：交流輸入電壓最小值：VACMIN=85 V；交流輸入電壓最大值：VACMAX=265 V；輸出：U1：+5 V/3 A；U2：+12 V/1 A；輸出功率：Po=27 W；偏置電壓：VB=12 V；電網(wǎng)頻率fL=50 Hz；開(kāi)關(guān)頻率fs=100 kHz；紋波電壓：小于100 mV；電源效率：η大于80%；損耗分配因數(shù)Z為0.5；功率因數(shù)為0.5。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

本設(shè)計(jì)是基于TOP223Y的多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源，性能優(yōu)越，便于集成。電路原理如圖2所示，可分為輸入保護(hù)電路、輸入整流濾波電路、鉗位保護(hù)電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、反饋回路、控制電路7個(gè)部分。

圖2 開(kāi)關(guān)電源電路原理圖

3.1 輸入保護(hù)電路

由保險(xiǎn)絲F1、熱敏電阻RT和壓敏電阻RV組成，對(duì)輸入端進(jìn)行過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)。

保險(xiǎn)絲F1用于當(dāng)線路出現(xiàn)故障產(chǎn)生過(guò)電流時(shí)切斷電路，保護(hù)電路元器件不被損壞，其額定電流IF1按照IF1>2IACRMS選擇3 A/250 VAC保險(xiǎn)絲，其中IACRMS為原邊有效電流值。熱敏電阻RT用以吸收開(kāi)機(jī)浪涌電流，避免瞬間電流過(guò)大，對(duì)整流二極管和保險(xiǎn)絲帶來(lái)沖擊，造成損壞，加入熱敏電阻可以有效提高電源設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，其阻值按照RRT1>0.014VACMAX/IACRMS選擇10D?11（10 Ω/2.4 A）。壓敏電阻RV能在斷開(kāi)交流輸入時(shí)提供放電通路，以防止大電流沖擊，同時(shí)對(duì)沖擊電壓也有較好鉗位作用。RV選取MY31?270/3，標(biāo)稱(chēng)值為220 V。

3.2 輸入整流濾波電路

由EMI濾波電路、整流電路、穩(wěn)壓電路組成。

EMI濾波電路針對(duì)來(lái)自電網(wǎng)噪聲干擾。采用由L1，CX1，CX2，CY1，CY2構(gòu)成典型的Π型濾波器。

CX1和CX2用來(lái)濾除來(lái)自電網(wǎng)的差模干擾，稱(chēng)為X電容，通常取值100～220 nF，這里取100 μF；CY1和CY2用來(lái)濾除來(lái)自電網(wǎng)的共模干擾，稱(chēng)為Y電容，通常取值為1～4.7 nF，這里取2.2 nF；同樣用來(lái)消除共模干擾的共模電感L1的取值8～33 mH，這里取8 mH，采取雙線并繞。

輸入整流電路選擇不可控全波整流橋。整流橋的反向耐壓值應(yīng)大于1.25倍的最大直流輸入電壓，整流橋的額定電流應(yīng)大于兩倍的交流輸入的有效值，計(jì)算后選擇反向擊穿電壓為560 V，額定電流為3 A的KBP306整流橋。

在當(dāng)前的供電條件下，輸入儲(chǔ)能電容器CIN的值根據(jù)輸出功率按照2～3 μF/W來(lái)取值，考慮余量，取CIN=100 μF/400 V的電解電容。假設(shè)整流橋中二極管導(dǎo)通時(shí)間為tc=3 ms，可由：

（1）

（2）

得到輸入直流電壓的最小值和最大值。

3.3 鉗位保護(hù)電路

當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，由于漏感的影響，高頻變壓器的初級(jí)繞組上會(huì)產(chǎn)生反射電壓和尖峰電壓，這些電壓會(huì)直接施加在TOPSwitch芯片的漏極上，不加保護(hù)極容易使功率開(kāi)關(guān)MOSFET燒壞。加入由R1、C2和VD1組成經(jīng)典的RCD鉗位保護(hù)電路，則可以有效地吸收尖峰沖擊將漏極電壓鉗位在200 V左右，保護(hù)芯片不受損壞。推薦鉗位電阻R1取27 kΩ/2 W，VD1鉗位阻斷二極管快恢復(fù)二極管耐壓800 V的FR106，鉗位電容選取22 nF/600 V的CBB電容。

3.4 高頻變壓器

3.4.1 磁芯的選擇

磁芯是制造高頻變壓器的重要組成，設(shè)計(jì)時(shí)合理、正確地選擇磁芯材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)，對(duì)變壓器的使用性能和可靠性，將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。高頻變壓器磁芯只工作在磁滯回線的第一象限。在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)只儲(chǔ)存能量，而在截止時(shí)向負(fù)載傳遞能量。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)頻率為100 kHz，屬于比較高的類(lèi)型，所以選擇材料時(shí)選擇在此頻率下效率較高的鐵氧體，由：

（3）

估算磁芯有效截面積為0.71 cm2，根據(jù)計(jì)算出的考慮到閾量，查閱磁芯手冊(cè)，選取EE2825，其磁芯長(zhǎng)度A=28 mm，有效截面積SJ=0.869 cm2，有效磁路長(zhǎng)度L=5.77 cm，磁芯的等效電感AL=3.3 μH/匝2，骨架寬度Bw=9.60 mm。

3.4.2 初級(jí)線圈的參數(shù)[3]

（1）最大占空比。根據(jù)式（1），代入數(shù)據(jù)：寬范圍輸入時(shí)，次級(jí)反射到初級(jí)的反射電壓VoR取135 V，查閱TOP223Y數(shù)據(jù)手冊(cè)知MOSFET導(dǎo)通時(shí)的漏極至源極的電壓VDS=10 V，則：

（4）

（2）設(shè)置。KRP=，其中IR為初級(jí)紋波電流；IP為初級(jí)峰值電流；KRP用以表征開(kāi)關(guān)電源的工作模式（連續(xù)、非連續(xù)）。連續(xù)模式時(shí)KRP小于1，非連續(xù)模式KRP大于1。對(duì)于KRP的選取，一般由最小值選起，即當(dāng)電網(wǎng)入電壓為100 VAC/115 VAC或者通用輸入時(shí)，KRP=0.4；當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為230 VAC時(shí)，取KRP=0.6。當(dāng)選取的KRP較小時(shí)，可以選用小功率的功率開(kāi)關(guān)，但高頻變壓器體積相對(duì)要大，反之，當(dāng)選取的KRP較大時(shí)，高頻變壓器體積相對(duì)較小，但需要較大功率的功率開(kāi)關(guān)。對(duì)于KRP的選取需要根據(jù)實(shí)際不斷調(diào)整取最佳。

（3）初級(jí)線圈的電流

初級(jí)平均輸入電流值（單位：A）：

（5）

初級(jí)峰值電流值（單位：A）：

（6）

初級(jí)脈動(dòng)（紋波）電流值（單位：A）：

初級(jí)有效電流值（均方根值RMS（單位：A））：

（7）

查閱手冊(cè)，由：

（8）

可知，選取合適。TOPSwitch器件的選擇遵循的原則是選擇功率容量足夠的最小的型號(hào)。

（4）變壓器初級(jí)電感

（9）

（5）氣隙長(zhǎng)度

（10）

Lg>0.051 mm，參數(shù)合適，μy為常數(shù)4π×10?7 H/m。

3.4.3 初級(jí)次級(jí)繞組匝數(shù)[4]

當(dāng)電網(wǎng)電壓為230 V和通用輸入220 V時(shí)：每伏特取0.6匝，即KNS=0.6。由于輸出側(cè)采用較大功率的肖特基二極管用作輸出整流二極管，因此VD取0.7 V，磁芯的最大工作磁通密度在BM在2 000～3 000 GS范圍內(nèi)。偏置二極管VDB的壓降取0.7 V，偏置電壓VB取12 V。

初級(jí)繞組匝數(shù)：

（10）

次級(jí)繞組匝數(shù)：

（11）

（12）

偏置繞組匝數(shù)：

（13）

3.5 輸出整流濾波電路

由整流二極管、濾波電容和平波電感組成。將次級(jí)繞組的高頻方波電壓轉(zhuǎn)變成脈動(dòng)的直流電壓，再通過(guò)輸出濾波電路濾除高頻紋波，使輸出端獲得穩(wěn)定的直流電壓。肖特基二極管正向?qū)〒p耗小、反向恢復(fù)時(shí)問(wèn)短，在降低反向恢復(fù)損耗以及消除輸出電壓中的紋波方面有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，所以選用肖特基二極管作為整流二極管，參數(shù)根據(jù)最大反向峰值電壓VR選擇，同時(shí)二極管的額定電流應(yīng)該至少為最大輸出電流的3～5倍。次級(jí)繞組的反向峰值電壓VSM為：

（14）

（15）

式中：VS為次級(jí)繞組的輸出電壓；VACMAX為輸入交流電壓最大值，則：

（16）

（17）

則VR1=22 V，VR2=57.1 V，VD2，VD3，VD4均選擇MBR1060CT，最大反向電壓60 V，最大整流電流10 A。RC串聯(lián)諧振可以消除尖峰脈沖，防止二極管擊穿。

第一級(jí)濾波電容的選擇由式（18）確定：

（18）

式中：Iout是輸出端的額定電流，單位為A；Dmin是在高輸入電壓和輕載下所估計(jì)的最小占空比（估計(jì)值為0.3）；V（PK?PK）是最大的輸出電壓紋波峰峰值，單位為mV。計(jì)算得出后考慮閾值C6取100 μF/10 V，C8取220 μF/35 V。

第二級(jí)經(jīng)LC濾波使不滿足紋波要求的電壓再次濾波。輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負(fù)載電流的變化，在這里可以選擇C7取22 μF/10 V，C9取10 μF/35 V。C5取經(jīng)驗(yàn)值0.1 μF/25 V。輸出濾波電感根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取2.2～4.7 μH，采用3.3 μH的穿心電感，能主動(dòng)抑制開(kāi)關(guān)噪聲的產(chǎn)生。為減少共模干擾，在輸出的地與高壓側(cè)的地之間接共模抑制電容C15。

3.6 反饋回路設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電源的反饋電路有四種類(lèi)型：基本反饋電路、改進(jìn)型基本反饋電路、配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路、配TL431的光耦反饋電路。本設(shè)計(jì)采用電壓調(diào)整率精度高的可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431加線形光耦PC817A構(gòu)成反饋回路。

TL431通過(guò)電路取樣電阻來(lái)檢測(cè)輸出電壓的變化量ΔU，然后將采樣電壓送入TL431的輸入控制端，與TL431的2.5 V參考電壓進(jìn)行比較，輸出電壓UK也發(fā)生相應(yīng)變化，從而使線性光電耦合器中的發(fā)光二極管工作電流發(fā)生線性變化，光電耦合器輸出電流。

經(jīng)過(guò)光電耦合器和TL431組成的外部誤差放大器，調(diào)節(jié)TOP223Y控制端C的電流IC，調(diào)整占空比D（IC與D成反比），從而使輸出電壓變化，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

對(duì)于電路中的反饋部分，開(kāi)關(guān)電源反饋電路僅從一路輸出回路引出反饋信號(hào)，其余未加反饋電路。這樣，當(dāng)5 V輸出的負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，定會(huì)影響12 V輸出的穩(wěn)定性。

解決方法是給12 V輸出也增加反饋電路。另外，電路中C10為T(mén)L431的頻率補(bǔ)償電容，可以提高TL431的瞬態(tài)頻率響應(yīng)。R5為光電耦合器的限流電阻，R5的大小決定控制環(huán)路的增益。電容器C13為軟啟動(dòng)電容器，可以消除剛啟動(dòng)電源時(shí)芯片產(chǎn)生的電壓過(guò)沖。

下面主要是確定R4～R8的值：

按照應(yīng)用要求，對(duì)5 V電源要求較高，但也要兼顧12 V電源，權(quán)衡反饋量，將R7，R8的反饋權(quán)值均設(shè)置為0.6，0.4，各個(gè)輸出的穩(wěn)定性均得到保障和提高。

只有5 V輸出有反饋時(shí)，如R4，R7取值均為10 kΩ，此時(shí)電流=250 μA，分權(quán)后，R7分得150 μA、R8分得150 μA。根據(jù)TL431的特性知，Vo，VREF，R7，R8，R4之間存在以下關(guān)系：

（19）

（20）

式中：VREF為T(mén)L431參考端電壓，為2.5 V；Vo為T(mén)L431輸出電壓。根據(jù)電流分配關(guān)系得（單位：kΩ）：

（21）

（22）

又由電路可知 ：

（23）

式中：VF 為光耦二極管的正向壓降，由PC817技術(shù)手冊(cè)知，典型值為1.2 V。先取R5=390 Ω，可得R6=139 Ω，取標(biāo)稱(chēng)值150 Ω。

3.7 控制回路

由電容C7和電阻R12串聯(lián)組成。C9用來(lái)濾除控制端的尖峰電壓并決定自動(dòng)重啟動(dòng)時(shí)序，并和R12一起設(shè)定控制環(huán)路的主極點(diǎn)為反饋控制回路進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償。由數(shù)據(jù)手冊(cè)知，C9選擇47 μF/25 V的電解電容，當(dāng)C9 =47 μF時(shí)，自動(dòng)重啟頻率為1.2 Hz，即每隔0.83 s檢測(cè)一次調(diào)節(jié)失控故障是否已經(jīng)被排除，若確認(rèn)已被排除，就自動(dòng)重啟開(kāi)關(guān)電源恢復(fù)正常工作[1]。R12取6.2 Ω。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)方法和規(guī)范，設(shè)計(jì)出的一種基于TOP223Y雙路+5 V/3 A，+12 V/1 A輸出的反激式開(kāi)關(guān)電源。在寬范圍85～265 VAC的輸入范圍下對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試，如表1所示。

表1 開(kāi)關(guān)電源輸入性能測(cè)試數(shù)據(jù)（部分）

由以上選取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，+5 V/3 A（反饋權(quán)重0.6，負(fù)載500 Ω）輸出的電壓調(diào)整率為SV = ±0.18%，輸出的紋波電壓為39 mV，輸出的最大電流為3.2 A；

+12 V/1 A（反饋權(quán)重0.4，負(fù)載750 Ω）輸出的電壓調(diào)整率為SV = ±0. 3%，輸出的紋波電壓為68 mV，輸出的最大電流為1.10 A。

該電源在滿載狀態(tài)時(shí)，功率可達(dá)27.6 W，最大占空比為0.60， 電源效率為83.1%，開(kāi)關(guān)電源具有良好的性能，滿足應(yīng)用要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

本開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，芯片的高度集成化，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。電源的性能通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)仍有提升的空間。雙輸出雙反饋異權(quán)重的設(shè)計(jì)使開(kāi)關(guān)電源的更加實(shí)用靈活，不同的保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，使電源的實(shí)用更加安全可靠，該電源在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)良好。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：電源開(kāi)關(guān) 并聯(lián) 供電

中圖分類(lèi)號(hào)：TN710 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）09-0099-01

在諸如計(jì)算機(jī)服務(wù)器、通信基塔、空間站等要求大功率、高效安全可靠、不間斷供電的電源系統(tǒng)場(chǎng)合，假如使用單個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊供電，那么開(kāi)關(guān)電源模塊主電路需要處理非常大的功率，所承受的電應(yīng)力大，這給主電路功率器件的選擇、開(kāi)關(guān)頻率和功率密度的提供造成了不便，并且一旦開(kāi)關(guān)電源模塊發(fā)生故障，則將可能造成整個(gè)電源系統(tǒng)崩潰。采用多個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行，來(lái)提高輸出功率，以減輕單個(gè)電源模塊的負(fù)擔(dān)，是目前開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向。

多個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行雖然提高了可靠性，并能實(shí)現(xiàn)電路模塊標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，但是并聯(lián)工作的各個(gè)電源模塊特性不可能完全一樣，若不采取處理可能會(huì)影響其中的模塊承受較大的輸出電流，引起分配電流不均，導(dǎo)致該模塊甚至整個(gè)電源系統(tǒng)的故障。因此，在多模塊并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中必須引入有效的均流控制策略，從而使各模塊均勻地承擔(dān)負(fù)載功率，提高系統(tǒng)的可靠性。

1 DC-DC模塊設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)方案

本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路采用TI公司的開(kāi)關(guān)降壓轉(zhuǎn)換集成芯片TPS5430構(gòu)成DC-DC主電路，TPS5430內(nèi)部集成PWM產(chǎn)生電路、高位場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路以及110m歐低導(dǎo)通電阻的NMOS開(kāi)關(guān)管，效率高達(dá)95%，輸出電流最高可達(dá)到3A，有較寬的輸出電壓范圍。TPS5430固定500KHz開(kāi)關(guān)頻率，因此可采用較小的濾波電容、電感消除紋波。同時(shí)，TPS5430集成度高，只需要配合少量元器件（自舉電容、起儲(chǔ)能與濾波作用的電感與電容、反饋電阻），構(gòu)成BUCK電路，即可高效、精確、穩(wěn)定地得到輸出電壓，單電源模塊應(yīng)用原理圖如圖1所示。

（1）二極管的選取。為了達(dá)到高效率，要使用壓降小并且恢復(fù)速度快的續(xù)流二極管D1。普通的二極管，正向壓降比較大，同時(shí)，由于開(kāi)關(guān)管高速地在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)換，普通二極管反應(yīng)速度不夠快，二極管會(huì)大量發(fā)熱并且使TPS5430的輸出波形也會(huì)受到影響，整個(gè)系統(tǒng)的效率很低。

（2）輸出濾波器的選擇。電感L1和電容C1是DC-DC輸出濾波器的關(guān)鍵，它們共同擔(dān)負(fù)著儲(chǔ)能與濾波的作用。在設(shè)計(jì)輸出濾波器時(shí)，可以選擇一階LC濾波器或二階甚至更高階LC濾波器，但兼顧到對(duì)效率及紋波的要求，可選擇低階濾波，以降低濾波器的消耗。由于TPS5430開(kāi)關(guān)管的工作頻率為500KHz，頻率較高，故對(duì)電容電感的選擇已經(jīng)較為苛刻。

2 均流控制方法及實(shí)現(xiàn)方案

主從均流法、輸出阻抗法、最大電流自動(dòng)均流法、平均電流自動(dòng)均流法和外加均流控制器法等是目前開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)供電系統(tǒng)常用的均流方法，其中最大電流自動(dòng)均流法具有均流精度高、負(fù)載調(diào)整率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、易于實(shí)現(xiàn)冗余的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。負(fù)載共享控制器UCC39002設(shè)計(jì)原理是根據(jù)最大電流自動(dòng)均流法設(shè)計(jì)，它控制多個(gè)獨(dú)立電源或者DC/DC模塊并聯(lián)供電自動(dòng)均流的理想選擇。

在本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路中，使用兩片UCC39002實(shí)現(xiàn)均流控制。在DC-DC模塊正常工作時(shí)，將兩路UCC39002的均流母線LS連接，根據(jù)UCC39002均流原理，UCC39002將會(huì)自動(dòng)選出電流最大的一路，并將最大的一路電源作為主電源，此路UCC29002內(nèi)部的三極管截止，即沒(méi)有電流流入其ADJ腳，故該路中只是反饋線上比無(wú)UCC39002時(shí)多了一個(gè)小電阻R4。而電流較小的另一路電源成為從電源，均流母線上的電壓將由主電源的輸出電流決定，從電源的UCC39002接收到母線上的信號(hào)后，會(huì)控制從電源DC-DC模塊稍稍提高輸出電壓，具體工作原理是，從電源UCC29002內(nèi)部三極管導(dǎo)通，此三極管發(fā)射極有一個(gè)500Ω電阻到地，此時(shí)通過(guò)該三極管的電流即為/500，有此附加電流流過(guò)R4后，A點(diǎn)電壓下降，從而B(niǎo)點(diǎn)基準(zhǔn)電壓也下降，而不再是1.22V，此時(shí)為了使恢復(fù)到1.22V，TPS5430將增加PWM脈沖寬度，增加V從而提高該路電流輸出，減小與主電源的電壓差，通過(guò)減小從電源與主電源的電壓差來(lái)提高該路輸出電流，從而達(dá)到均流。

3 過(guò)流保護(hù)故障與自動(dòng)恢復(fù)方法及實(shí)現(xiàn)方案

在本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路中，采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的輸出電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，利用電阻采樣轉(zhuǎn)換為電壓與可預(yù)置的基準(zhǔn)電壓比較后，控制TPS5430的開(kāi)關(guān)頻率輸出使能端ENA，也可設(shè)計(jì)為控制繼電器斷開(kāi)負(fù)載，起到保護(hù)作用。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)功能，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)延時(shí)電路，每次觸發(fā)后系統(tǒng)停止工作可預(yù)值時(shí)間后，繼續(xù)檢測(cè)過(guò)流故障是否已經(jīng)被排除。如果過(guò)流故障排除，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)。

4 結(jié)論

根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，我們?cè)囍屏藢?shí)驗(yàn)樣機(jī)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試與分析，調(diào)整實(shí)驗(yàn)負(fù)載電阻至額定輸出功率為32W工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓V維持在8.0±0.28V之間，紋波電壓峰峰值在30mV左右，供電系統(tǒng)的效率高達(dá)93.6%，調(diào)整負(fù)載電阻至額定電流值范圍內(nèi)的任意輸出電流值，兩個(gè)電源模塊的輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值小于3.2%，均流效果非常好，同時(shí)該系統(tǒng)集成性高，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用器件少，還不易發(fā)熱，保證了整個(gè)系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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工作原理

高斯貝爾GSR-VD33數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)電源為典型的自激式開(kāi)關(guān)電源，220V交流市電經(jīng)保險(xiǎn)管和由L1、C1組成的抗干擾抑制電路，濾除電網(wǎng)中干擾信號(hào)后通過(guò)VD1-VD4整流、E1濾波得到約300V直流電壓。300V直流電壓一路經(jīng)開(kāi)關(guān)變壓器B1初級(jí)繞組①-②加至開(kāi)關(guān)管VQ5（BUT11A）的集電極，另一路通過(guò)啟動(dòng)電阻R1加到VQ5基極，使VQ5導(dǎo)通。VQ5導(dǎo)通后，VQ5集電極電流在B1初級(jí)繞組①-②上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，由于繞組間的電磁耦合，B1反饋繞組③-④產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓經(jīng)VD6、R5加到VQ5基極，使VQ5迅速進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，在此期間，C4被充電，隨著C4兩端充電電壓的不斷升高，反饋電流逐漸減小，直至VQ5基極電位降至關(guān)斷值，使VQ5關(guān)斷截止。在VQ5截止期間，C4經(jīng)R5放電，當(dāng)C4放電達(dá)一定程度，C4兩端電壓不足以使VQ5保持截止?fàn)顟B(tài)，啟動(dòng)電壓經(jīng)R1加至VQ5基極，VQ5又進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，如此循環(huán)，形成開(kāi)關(guān)電源的振蕩過(guò)程。在開(kāi)關(guān)電源循環(huán)振蕩過(guò)程中，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)各繞組輸出交流電壓，分別經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓等電路處理后，得到不同的穩(wěn)定電壓為主板各功能電路提供電源。

該開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓調(diào)節(jié)電路主要由IC1（4N35）、IC2（TL431）和VQ3（9013）等組成，當(dāng)由于某種原因引起輸出電壓升高時(shí)，3.3V輸出電壓隨之升高，取樣電路將這一升高的變化量送到電流比較放大器IC2的控制端R，經(jīng)內(nèi)部電路比較放大，輸出端K電壓下降，IC1內(nèi)部發(fā)光二極管電流增大，發(fā)光管亮度增強(qiáng)，使VQ3導(dǎo)通程度加深，加快C4充放電速度，縮短VQ5導(dǎo)通時(shí)間，使開(kāi)關(guān)電源輸出電壓下降。當(dāng)某種原因引起輸出電壓下降時(shí)，穩(wěn)壓過(guò)程和上述相反。

C9、R2、VD5組成尖峰吸收電路，用于限制高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)開(kāi)關(guān)管。VQ2、R3組成過(guò)流保護(hù)電路，當(dāng)VQ5電流增大時(shí)，R3兩端壓降也增大，最終使VQ2導(dǎo)通，分流VQ5基極正反饋電流，使VQ5集電極電流減小，對(duì)VQ5起到過(guò)流保護(hù)作用。

常見(jiàn)故障分析

1、通電后，立即燒保險(xiǎn)。

此類(lèi)故障應(yīng)從市電輸入端檢查入手，用測(cè)電阻的方法很容易發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。重點(diǎn)檢查抗干擾電路中C1、濾波電路中的E1有無(wú)漏電，橋式整流電路中整流二極管VD1-VD4有無(wú)短路，VQ3、VQ5是否已擊穿。

2、通電后，不燒保險(xiǎn)，但無(wú)任何顯示。

此故障一是由于300V電壓未加入主變換電路，另一原因是主變換電路未工作。檢修時(shí)先測(cè)量E1兩端有無(wú)300V直流電壓，若E1兩端無(wú)300V電壓，應(yīng)檢查L(zhǎng)1、NTC是否斷路。若E1兩端有300V電壓，而VQ5集電極無(wú)電壓，則是開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)繞組①-②斷路；若主變換電路未工作，則應(yīng)檢查相關(guān)振蕩電路元件，重點(diǎn)檢查啟動(dòng)電阻R1和C4是否已損壞等。