【正文】 的使用范圍。目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開(kāi)關(guān)電源生產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的的可靠性大大提高。開(kāi)關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位，從10kHZ發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到兆赫級(jí)的高頻開(kāi)關(guān)電源。功率因數(shù)校正、有源箱位、并聯(lián)均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、遙感遙控、微機(jī)監(jiān)控等新技術(shù)。控制電路采用全數(shù)字化。已經(jīng)在通訊、電力獲得廣泛的應(yīng)用，并且派生出新的供電體制一分布式供電，是集中供電單一體制走向多元化。傳統(tǒng)的工頻(50Hz)高壓開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)使用了十幾年，但具有以下的缺點(diǎn):(l)工作頻率低，轉(zhuǎn)換效率低至75%以下，耗費(fèi)電能。(5)輸出紋波大，致使電暈電壓低下，波形又是單一的工頻波，使得無(wú)法適應(yīng)高比電阻的工況，達(dá)不到環(huán)保新要求。同時(shí)開(kāi)關(guān)集成電源中開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用提高了電源轉(zhuǎn)換效率。這個(gè)直流電流輸給系統(tǒng)的核心是諧振變換器，它的輸出接到升壓高壓變壓器，然后經(jīng)整流供給電除塵器的放電極。它是一個(gè)與線路頻率無(wú)關(guān)的可變脈動(dòng)電源，可以給電除塵器提供一個(gè)接近從純直流方式到脈動(dòng)幅度很大的各種電壓波形。與工頻電源相比，高頻開(kāi)關(guān)電源體積小，重量輕，電損耗小。而目前國(guó)外高頻電除塵器的技術(shù)水平是比較高的，尤其是高頻電源中的變壓器技術(shù)比較突出。同時(shí)國(guó)際上這種技術(shù)也處于非普及的研究試用階段，還沒(méi)有全面的進(jìn)行推廣與應(yīng)用，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該是我國(guó)進(jìn)行這個(gè)領(lǐng)域研究最佳的時(shí)期，學(xué)習(xí)在國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)努力迎頭趕上。這樣，不僅會(huì)影響周圍電子設(shè)備，還會(huì)大大降低電源本身的可靠性。目前對(duì)這種開(kāi)關(guān)電源的研究很活躍，因?yàn)椴捎眠@種方式不需要大幅度提高開(kāi)關(guān)速度就可以在理論上把開(kāi)關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開(kāi)關(guān)電源高頻化的一種主要方式。年來(lái)許多領(lǐng)域，例如電力系統(tǒng)、郵電通信、軍事裝備、交通設(shè)施、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備、家用電器等都越來(lái)越多應(yīng)用開(kāi)關(guān)電源，取得了顯著效益。這些問(wèn)題和要求可歸納為以下五個(gè)方面: (l)能否全面貫徹電磁兼容各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)?(2)能否大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)或快捷單件特殊生產(chǎn)?(3)能否組建大容量電源?(4)電氣額定值能否更高(如功率因數(shù))或更低(如輸出電壓)?(5)能否使外形更加小型化、外形適應(yīng)使用場(chǎng)所要求?這五個(gè)問(wèn)題是開(kāi)關(guān)電源能否在更廣泛領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵，是五個(gè)挑戰(zhàn)。實(shí)踐中，用DC一DC開(kāi)關(guān)電源和有源功率因數(shù)校正的開(kāi)關(guān)電源，(成本比單機(jī)增加20%):成功解決了這個(gè)問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源干擾技術(shù)及防止電網(wǎng)污染技術(shù)以引起國(guó)內(nèi)外專家注意。開(kāi)關(guān)頻率以ZOKHz為下限，幾十、幾百倍的提高。九十年代以來(lái)，美國(guó)、德國(guó)等西方國(guó)家新建電廠和變電站已全部采用高頻開(kāi)關(guān)電源，近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，理論、研究、生產(chǎn)、應(yīng)用等已有相當(dāng)?shù)某晒蛞?guī)模，采用了有效的均流技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，如大家所熟悉的朝陽(yáng)電源就是一種較為完善的開(kāi)關(guān)電源，但是，現(xiàn)在的開(kāi)關(guān)電源都是為郵電通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的低電壓的模塊，象電力系統(tǒng)的操作電源所用的22OV/11OV的電源則研究較少，深圳華為公司的電源模塊有用于電力系統(tǒng)的智能型高頻開(kāi)關(guān)電源，質(zhì)量不錯(cuò)，但是，它的三次和五次諧波較大，我們知道諧波對(duì)電網(wǎng)有危害作用，大量的諧波分量倒流入電網(wǎng)，造成對(duì)電網(wǎng)的諧波“污染”，一方面產(chǎn)生“二次效應(yīng)”，即電流流過(guò)線路阻抗造成諧波電壓降，反過(guò)來(lái)使電網(wǎng)電壓也發(fā)生畸變。在三相電路中，中線流過(guò)三相三次諧波電流的疊加，使中線過(guò)流而損壞。根據(jù)電力系統(tǒng)的要求，蓄電池直流系統(tǒng)的電壓等級(jí)為: 控制負(fù)荷專用的蓄電池組的電壓采用11Ov。目前，直流電源主要包括三種:相控電源、線性電源、開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源的功率調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率高，由于開(kāi)關(guān)工作頻率高，變壓器的體積大大減小，濾波電感、電容數(shù)值較小。高頻開(kāi)關(guān)電源性能優(yōu)于相控整流電源，它能否得到廣泛工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵是其可靠性，特別是輸出直流電壓較高時(shí)應(yīng)能可靠工作。本課題所要研究的就是一種用于電力系統(tǒng)的智能高頻開(kāi)關(guān)電源。5V輸入欠壓告警:320V177。%均流不平衡度:≤177?；镜母綦x式高頻開(kāi)關(guān)電源的原理框圖如圖211所示，高頻開(kāi)關(guān)電源主要由輸入電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波器、高頻變換器、輸出整流濾波器、控制電路、保護(hù)電路、輔助電源等幾部分組成。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)散而污染電網(wǎng)。它把直流電壓變換成高頻交流電，經(jīng)過(guò)高頻變壓器再變成所需要的隔離輸出交流電壓。(5)、控制電路:檢測(cè)輸出直流電壓，與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行隔離放大，調(diào)制振蕩器輸出的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。 (7)、輔助電源:為控制電路和保護(hù)電路提供滿足一定技術(shù)要求的直流電源，以保證它們工作穩(wěn)定可靠。所以，廣義地說(shuō)，凡用半導(dǎo)體功率器件作為開(kāi)關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種形態(tài)的主電路叫作開(kāi)關(guān)變換器電路。隔離式直流開(kāi)關(guān)變換器分為如下的幾種:單端反激型開(kāi)關(guān)電源變換器圖221所示為單端反激型開(kāi)關(guān)電源的主回路，當(dāng)功率晶體管T導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器的原邊電壓等于輸入電源電壓U，其極性為上正下負(fù)。整流二極管D(和反相型開(kāi)關(guān)電源中的續(xù)流二極管相對(duì)應(yīng))由反偏變?yōu)檎珜?dǎo)通，高頻變壓器就將原先儲(chǔ)存的磁能變?yōu)殡娔?，通過(guò)整流二極管向負(fù)載供電和向輸出電容C。 圖221單端反激型開(kāi)關(guān)電源主回路單端正激型開(kāi)關(guān)電源變換器圖222所示為單端正激型開(kāi)關(guān)電源的主回路。 圖222單端正激型開(kāi)關(guān)電源主回路多端式變換器多端式變換器的主要回路最基本的有以下三種:推挽、半橋、全橋。過(guò)半個(gè)周期，VT1和VT4截止，VT2和VT3在另一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)下導(dǎo)通，導(dǎo)通電流由電源Vi正端經(jīng)VT3，原邊繞組由下向上，VT2流向電源負(fù)端。開(kāi)關(guān)管可用低耐壓(如400V)、大電流的功率管輸出功率大。調(diào)頻系統(tǒng)不如PWM開(kāi)關(guān)那樣易控，加上諧振電壓和電流峰值高，開(kāi)關(guān)應(yīng)力大。這種方式又大致分為三大類:l、脈沖寬度調(diào)制(Pulsewidthmodulation簡(jiǎn)稱PWM)方式。目前，以脈沖調(diào)制PWM應(yīng)用最多。誤差放大器:將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓比較放大，送至脈寬調(diào)制電路輸入端。分頻器:將振蕩器的輸入分頻后輸出，控制門(mén)電路輸出脈沖的頻率。因此，變壓器鐵芯和繞組最佳利用，使效率、功率密度得到提高。缺點(diǎn):需要功率元件較多。值得注意的是，全橋變換器易發(fā)生橋臂直流短路及變壓器原邊偏磁飽和，其可靠性難以保證。作為后級(jí)整流的二極管選用德國(guó)IXYS公司的DSIE3010A。)它們是一對(duì)互補(bǔ)的、占空比都不超過(guò)50%的信號(hào)，也就是說(shuō)，同一時(shí)間，不可能出現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)為高電平的情況。一、開(kāi)關(guān)器件前面已經(jīng)介紹了高頻變換器的分類和原理，根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)及課題設(shè)計(jì)的要求，功率變換部分選擇由4只MOSFET管構(gòu)成的全橋變換器，每一個(gè)MOSFET管源極與漏極間的電容和電阻用于吸收MOSFET管通斷時(shí)所產(chǎn)生的尖脈沖，保護(hù)MOSFET管。:漏源擊穿電壓BVDS，表征功率管的耐壓極限。閥值電VGs(th)?？鐚?dǎo)(互導(dǎo))gm，表征功率MOSFET的放大性能。我們選用MOSFET的原因之一便是由于它的響應(yīng)頻率較高，一般達(dá)到幾百KHZ。導(dǎo)通時(shí)間ton定義為:從輸入信號(hào)波形上升至幅值的10%到輸出信號(hào)下降至幅值的90%所需時(shí)間。極間電容，極間電容是影響開(kāi)關(guān)頻率的主要因數(shù)。轉(zhuǎn)移特性是指柵源電壓VGS與漏極電流ID的關(guān)系曲線。功率MOSFET是多數(shù)載流子器件，不存在功率BJT的少數(shù)載流子存貯效應(yīng)，所以具有非?？斓拈_(kāi)關(guān)速度。直流電阻達(dá)40M。功率MOSFET沒(méi)有二次擊穿。為了防止振蕩，應(yīng)注意兩點(diǎn):盡可能減少功率MOSFET各端點(diǎn)的連線長(zhǎng)度，特別是柵極引線。具體電路圖如圖315所示。電路中，D為防止三極管T雪崩擊穿的，T為PNP管，整個(gè)工作波形圖如圖316所示。高頻變壓器在電路中，主要起隔離和降壓的作用。(4)變換中，無(wú)論從原邊到副邊，或副邊到原邊，都是一樣方便有效。我們?cè)O(shè)計(jì)的電源為220V、SA的直流電源，用于電力系統(tǒng)的直流操作電源系統(tǒng)。瞬時(shí)飽和效應(yīng)假設(shè)有一對(duì)功率管在飽和點(diǎn)附近工作，如果負(fù)載瞬時(shí)增加，控制電路使脈沖寬度快速增加，以補(bǔ)償損耗和增加電流，這樣，鐵芯出現(xiàn)單向飽和，一對(duì)功率管可能流過(guò)突發(fā)性的過(guò)電流。這種方法會(huì)使電路的瞬態(tài)響應(yīng)稍稍變差。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以用多股導(dǎo)線纏繞在一起來(lái)饒制高頻變壓器，這樣就可以避免趨附效應(yīng)。磁化電流的瞬變，即傳導(dǎo)性電磁干擾，既影響到變壓器的次，而且也返回到配電系統(tǒng)。(4)在變壓器的外圍中部做一短路環(huán)，以抵消變壓器的漏磁通。前級(jí)整流是指三相交流電經(jīng)濾波后需要整流變?yōu)橹绷饕院蟛拍茌斎氲介_(kāi)關(guān)變換器進(jìn)行頻率變換，完成DCAC的變換。后級(jí)整流部分，是將高頻變壓器變壓后的高頻交流電進(jìn)行整流，這一部分比較簡(jiǎn)單，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，選用四只DSEI3010A功率二極管組成橋式全波整流即可。機(jī)架地線與信號(hào)線分設(shè)。在開(kāi)關(guān)電源中，采用電源輸入濾波、工頻濾波、電源輸出濾波與抗輻射干擾等主要措施來(lái)減少噪聲的傳遞與影響。在電源輸入濾波器中，通常用高頻旁路電容和共模扼流圈來(lái)衰減和吸收縱向共模噪聲，用常態(tài)濾波電感、常態(tài)濾波電容抑制差模常態(tài)噪聲。在實(shí)際應(yīng)用中，我們采用圖33l中EMI濾波模塊。圖334所示為電源的輸出濾波器。自動(dòng)消除工頻輸入電壓經(jīng)整流后的紋波電壓，在開(kāi)關(guān)電源輸出端，300Hz以下的紋波電壓很低，因此可減小輸出濾波電容的容量?；鶞?zhǔn)電壓(UREF)和采樣反饋信號(hào)通過(guò)誤差放大器比較放大后，輸出的差值信號(hào)和鋸齒波(或三角波)比較，從而改變輸出脈沖的寬度，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。下面將詳細(xì)介紹此芯片的主要特點(diǎn)、工作原理和應(yīng)用及調(diào)試。具有兩路大電流推拉式輸出(峰值電流為2A)。具有軟啟動(dòng)控制?？烧{(diào)整的帶隙基準(zhǔn)電壓。)三、內(nèi)部電路工作原理該芯片內(nèi)部電路如圖412所示。UC3823A、B和UC3825A、B內(nèi)部都有一個(gè)鋸齒波振蕩器。圖413振蕩電路上升沿封鎖上升沿封鎖工作波形如圖414所示，UC3823A、B和UC3825A、B采用固定頻率脈寬調(diào)制。在時(shí)鐘的下降沿，輸出端為高電平。這樣，開(kāi)關(guān)電源的固有噪聲就能被有效的抑制。為了更準(zhǔn)確控制前沿封鎖時(shí)間，可在外部并聯(lián)一個(gè)ZK?(2%)電阻R。但是，過(guò)流比較器不能采用前沿封鎖。 圖414上升沿封鎖工作波形欠壓鎖定、軟啟動(dòng)以及故障處理軟啟動(dòng)和故障處理波形如圖415所示。一旦限流(I LIM)，故障鎖存器置位，輸出腳變?yōu)榈碗娖?。在軟啟?dòng)期間，萬(wàn)一故障鎖存器置位，輸出會(huì)立即中止。UC3825推拉式輸出電路的每個(gè)輸出端都可輸出峰值為2A的電流。該二極管可將輸出電壓的幅值鉗位在電源電壓，這對(duì)任何電感性和電容性負(fù)載都是必要的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得端口2的數(shù)值范圍為：~，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，最大占空比設(shè)置為DMAX=40%，因?yàn)镸OSFET得截止時(shí)間比導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，如果DMAX過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致橋臂短路的情況。圖418 UC3825輸入和輸出PWM占空比的關(guān)系.軟啟動(dòng)電路分為兩部分內(nèi)容，其一是輸入電網(wǎng)分段啟動(dòng)，在合閘時(shí)先接入限流電阻，將合閘浪涌電流限制在設(shè)定范圍內(nèi)，待輸入電容充滿電后(一般充電時(shí)間為2一6秒)，再將該電阻短接。對(duì)于前一種軟啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，如圖431所示。一、過(guò)流保護(hù)開(kāi)關(guān)電源通常設(shè)有電流保護(hù)電路，當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)設(shè)定值或發(fā)生短路時(shí)，對(duì)電源本身提供保護(hù)，系統(tǒng)的過(guò)流保護(hù)在系統(tǒng)的安全性方面占有重要的地位，過(guò)流保護(hù)我們采用了三重保護(hù):一是在系統(tǒng)的輸入級(jí)的三相交流引入處安置熔斷保險(xiǎn)管，在系統(tǒng)出現(xiàn)短路和其它意外重大故障的時(shí)候切斷外部電源的輸入以保護(hù)系統(tǒng)免受損壞。切斷式保護(hù)。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，保護(hù)電路工作，使V/W電路輸出脈寬變窄，穩(wěn)壓電源輸出電壓便下降，以維持輸出電流在某設(shè)定的范圍內(nèi)。這是上述兩種保護(hù)方式相結(jié)合的產(chǎn)物。圖434過(guò)流保護(hù)電流采樣電路圖434中，ie表示待檢測(cè)的電流，指的是高頻變壓器T1的原邊輸入電流，T1是用來(lái)檢測(cè)電流的類似于電流互感器的電流變壓器，因?yàn)閕e是高頻變化的交流，所以變壓器T1的副邊要經(jīng)過(guò)整流，嘛接到UC3825的第九個(gè)端口，通過(guò)UC3825來(lái)控制過(guò)流后的一系列動(dòng)作。圖中UG表示光禍藕器，選用TILll7，TL表示一個(gè)可編程的精密電壓基準(zhǔn)431L，它的特性曲線如圖436所示。圖441輔助電源電路圖（控制部分）第一部分電源是從三相電源中取線電壓經(jīng)過(guò)工頻變壓器變壓后全波整流，然后由摩托羅拉公司的專用DCtoDC變換器控制電路芯片MC33063A提供+12V的直流工作電源供給控制電路。如圖442所示。由于大功率負(fù)載需求和分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性日益增加。(2)為提高系統(tǒng)的可靠性，盡可能不增加外部均流控制的措施，并使均流與冗余技術(shù)結(jié)合。這種方法是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)均流的方法，本質(zhì)上屬于開(kāi)環(huán)控制，在小電流時(shí)電流分配特性差。主從設(shè)置法這一方法適用于有電流型控制的并聯(lián)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中。③電壓環(huán)的帶寬大，容易受外界噪聲干擾。例如，當(dāng)均流母線發(fā)生短路，或接在母線上的任一個(gè)模塊不能工作時(shí)，母線電壓下降，將促使各模塊電壓下調(diào)，甚至到達(dá)其下限，結(jié)果造成故障。由于二極管D的作用，均流母線上的電壓Vb反映的是并聯(lián)各模塊的VI中的最大值。為了減少主模塊的這種誤差，根據(jù)最大電流法自動(dòng)均流的原理，Unitrode IC公司開(kāi)發(fā)的“均流控制器集成電路”UC39O7設(shè)計(jì)了一個(gè)單向緩沖器代替二極管。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。拼一個(gè)春夏秋冬！贏一個(gè)無(wú)悔人生！早安！—————獻(xiàn)給所有努力的人.學(xué)習(xí)好幫手