【正文】 為了減少主模塊的這種誤差，根據(jù)最大電流法自動均流的原理，Unitrode IC公司開發(fā)的“均流控制器集成電路”UC39O7設(shè)計了一個單向緩沖器代替二極管。主從設(shè)置法這一方法適用于有電流型控制的并聯(lián)開關(guān)系統(tǒng)中。如圖442所示。這是上述兩種保護方式相結(jié)合的產(chǎn)物。對于前一種軟啟動電路的設(shè)計，如圖431所示。UC3825推拉式輸出電路的每個輸出端都可輸出峰值為2A的電流。但是，過流比較器不能采用前沿封鎖。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。具有軟啟動控制。自動消除工頻輸入電壓經(jīng)整流后的紋波電壓，在開關(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。在開關(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減少噪聲的傳遞與影響。(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。瞬時飽和效應(yīng)假設(shè)有一對功率管在飽和點附近工作，如果負(fù)載瞬時增加，控制電路使脈沖寬度快速增加，以補償損耗和增加電流，這樣，鐵芯出現(xiàn)單向飽和，一對功率管可能流過突發(fā)性的過電流。電路中，D為防止三極管T雪崩擊穿的，T為PNP管，整個工作波形圖如圖316所示。直流電阻達40M。導(dǎo)通時間ton定義為:從輸入信號波形上升至幅值的10%到輸出信號下降至幅值的90%所需時間。:漏源擊穿電壓BVDS，表征功率管的耐壓極限。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。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。開關(guān)管可用低耐壓(如400V)、大電流的功率管輸出功率大。整流二極管D(和反相型開關(guān)電源中的續(xù)流二極管相對應(yīng))由反偏變?yōu)檎珜?dǎo)通，高頻變壓器就將原先儲存的磁能變?yōu)殡娔?，通過整流二極管向負(fù)載供電和向輸出電容C。(5)、控制電路:檢測輸出直流電壓，與基準(zhǔn)電壓比較，進行隔離放大，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。%均流不平衡度:≤177。開關(guān)電源的功率調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率高，由于開關(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。九十年代以來，美國、德國等西方國家新建電廠和變電站已全部采用高頻開關(guān)電源，近幾年來，國內(nèi)開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)有了長足的進展，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)和軟開關(guān)技術(shù)，如大家所熟悉的朝陽電源就是一種較為完善的開關(guān)電源，但是，現(xiàn)在的開關(guān)電源都是為郵電通訊系統(tǒng)設(shè)計的低電壓的模塊，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)的智能型高頻開關(guān)電源，質(zhì)量不錯，但是，它的三次和五次諧波較大，我們知道諧波對電網(wǎng)有危害作用，大量的諧波分量倒流入電網(wǎng)，造成對電網(wǎng)的諧波“污染”，一方面產(chǎn)生“二次效應(yīng)”，即電流流過線路阻抗造成諧波電壓降，反過來使電網(wǎng)電壓也發(fā)生畸變。這些問題和要求可歸納為以下五個方面: (l)能否全面貫徹電磁兼容各項標(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)使用場所要求?這五個問題是開關(guān)電源能否在更廣泛領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵，是五個挑戰(zhàn)。同時國際上這種技術(shù)也處于非普及的研究試用階段，還沒有全面的進行推廣與應(yīng)用，這個時候應(yīng)該是我國進行這個領(lǐng)域研究最佳的時期，學(xué)習(xí)在國際上的先進技術(shù)經(jīng)驗努力迎頭趕上。這個直流電流輸給系統(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。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。對于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運行電流，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。隨著許多電器尺寸不斷減小，供電電源所占尺寸變得大得多，人們在降低開關(guān)電源的體積、重量等方面做了不少工作。[Keywords]:HF Switch power Supply，BuckConvertor，PWM，MOSFET第一章緒論1 概述 .1開關(guān)電源概述隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)粉塵治理成為急于解決的問題。常見的除塵設(shè)備有沉降除塵、慣性除塵、旋風(fēng)除塵、水膜除塵、布袋除塵及電除塵。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計成N+1冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展[v]。(6)電源設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范電源設(shè)備要進入市場，今天的市場意識超越區(qū)域融貫全球的一體化市場，必須遵從能源、環(huán)境、電磁兼容、貿(mào)易協(xié)定等共同準(zhǔn)則，電源設(shè)備生產(chǎn)廠家必須接受安全、EMC、環(huán)境、質(zhì)量體系等種種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的認(rèn)證。由于開關(guān)集成電源的“電流脈沖”頻率是常規(guī)電源的幾百倍，電壓波動對它來說很小，即電壓的算術(shù)平均值與電壓的峰值、谷值相差無幾。當(dāng)前市場上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的100kHz、用MOSFET制成的500kHZ電源，雖己實用化，但其頻率有待進一步提高。(簡稱五挑戰(zhàn))把挑戰(zhàn)看成開關(guān)電源發(fā)展的動力和機遇，一向是電源科技工作者的態(tài)度。另一方面，會造成電路故障，使用電設(shè)備損壞。在目前的電力系統(tǒng)中，大部分用的都是相控電源，但是，相控電源用的是工頻變壓器，體積大，而且輸出電壓的紋波系數(shù)大，監(jiān)控系統(tǒng)不完善，采用主從備份方式，用戶使用不方便，對電力系統(tǒng)新的要求也達不到標(biāo)準(zhǔn)，另外，由于充電設(shè)備與蓄電池并聯(lián)運行，紋波系數(shù)較大，會出現(xiàn)蓄電池脈動充電放電，影響蓄電池的使用壽命。3%輸出標(biāo)稱電壓:220VDC輸出額定電流:5A輸出過壓保護:325V177。一般控制電路還包括啟動及禁止電路。充電。DCDC可分為PWM式、諧振式和它們的結(jié)合式。脈寬調(diào)制器:輸入為誤差放大器輸出。但是，這種缺點我們將采取一定的措施進行避免。最大漏極電流IDmax，在特性曲線飽和區(qū)中，漏極電流達到的飽和值。關(guān)斷時間toff定義為:從輸入信號波形下降至幅值的90%到輸出信號上升至幅值的10%所需時間:開關(guān)時間幾乎與溫度變化無關(guān)，但與柵極驅(qū)動電源以及漏極所接的負(fù)載性質(zhì)、大小有關(guān)。以上，因而它的輸入阻抗極高，是一種理想的電壓控制器件。圖316中，氣、表示驅(qū)動波形，其占空比小于50%，VO1表示未加快恢復(fù)電路的輸出波形，VO2表示加了快恢復(fù)電路的輸出波形，tdl表示VO1對應(yīng)的截止延遲時間，td2表示VO2對應(yīng)的截止延遲時間，由圖可以看出，td1明顯地大于td2，實驗證明，MOSFET管的截止時間較長，驅(qū)動電路需要加合適的快恢復(fù)電路，以防止兩路同時導(dǎo)通造成電路短路的情況的發(fā)生。如果功率管有獨立的、快速反應(yīng)的限流裝置，那么觸發(fā)脈沖能在過電流造成危害之前消失，電源裝置就可避免損壞。(5)減小鐵芯中磁通密度將會使雜散磁場的幅度大約按磁通密度的平方而減小。一電源輸入濾波開關(guān)電源的高速開關(guān)瞬態(tài)往往會產(chǎn)生很高的射頻分量，從而污染交流饋電線路，交流電源能傳遞電氣噪聲和電磁輻射，導(dǎo)致開關(guān)電源中的瞬變再輻射和傳遞到其它負(fù)載。多臺開關(guān)電源并聯(lián)工作時，PWM開關(guān)控制器具有內(nèi)在的均流能力。內(nèi)有逐脈沖限流比較器。UC3823A、B的兩個輸出端可同時輸出脈沖，輸出脈沖的頻率與振蕩器頻率相等，脈沖占空比可在0%100%內(nèi)調(diào)整。這樣，才不會因為前沿封鎖而延長保護時間，從而可以及時捕捉過流故障。該輸出電流在20ns內(nèi)可使1000pF電容兩端的電壓上升15V。圖431 輸入電壓軟啟動原理圖圖431中，UJ為一觸發(fā)器，Ug為一光藕合器，UK2表示觸發(fā)器的控制端，它將控制觸發(fā)器的開關(guān)是打向Jl還是打向J2，在啟動時，UK2為一低電平，控制觸發(fā)器的開關(guān)在原始位Jl，啟動電壓經(jīng)過R1限壓穩(wěn)流，光藕合器Ug由于R1兩端的壓降而工作，使UK3為低電平。本系統(tǒng)采用的是第三種過流保護方式，設(shè)定了兩個整定值：，啟動限流保護方式，輸出脈沖終止，啟動切斷保護方式，故障鎖存器置位，系統(tǒng)重新軟啟動，這部分的功能全部由UC3825自動完成。由圖中知，此電源因為有高頻變壓器的隔離，所以和UC3825是隔離的，與第一部分的電源也不共地。它是在并聯(lián)的n個變換器模塊中，人為指定其中一個為“主模塊”(Master Module)，而其余各模塊跟從主模塊分配分配電流，稱為從模塊(slave Modules)。UC39O7根據(jù)對模塊電流的監(jiān)控，由均流母線電壓確定哪個模塊的輸出電流最大，指定它為主模塊，主模塊狀態(tài)指示器工作，而其余均為從模塊，它們的電流跟隨主模塊的輸出電流，%之內(nèi)。但是，由于二極管的正向壓降總是存在的，所以主模塊的均流會有誤差。所以一般在電壓調(diào)整率要求高的電源系統(tǒng)中不能應(yīng)用。有如下的特點：●●低備用電流●電流限制●●輸出電壓可調(diào)●100KHZ工作頻率●基準(zhǔn)精度2%第二部分的電源是由UC3825的CLK端經(jīng)過觸發(fā)以后，通過高頻變壓器隔離變壓后整流輸出。如果負(fù)載電流增大至第二個設(shè)定值時，保護電路進一步動作，將電源切斷。對于后一種軟啟動電路，在前面的章節(jié)(412)己經(jīng)介紹過，如圖417圖中所示，只要在UC3825的第8管腳接入一個電容C，UC3825通過內(nèi)部集成的電路就可以完成對軟啟動的控制，一般啟動時間為數(shù)百毫秒。詳細(xì)情況見圖415所示: 圖415軟啟動和故障處理波形大電流輸出電路功率MOSFET驅(qū)動電路如圖416所示。上升沿封鎖之后，如果限流(I LIM)腳的電壓超過1V，輸出脈沖就終止。在實際應(yīng)用中，,，工作頻率選為200KHZ。帶有雙重抑制脈沖和全封閉邏輯。電壓型控制器只有電壓反饋控制，可滿足穩(wěn)定輸出電壓的要求，電流型控制器增加了電流反饋控制，除了穩(wěn)定輸出電壓外，還有以下優(yōu)點:當(dāng)流過開關(guān)管的電流達到給定值時，開關(guān)管自動關(guān)斷。降低噪聲經(jīng)常采用消除或抑制干擾源并同時隔斷干擾禍合途徑的方式。(3)靜電屏蔽的目的是使變壓器初次級繞組間的電容減到最少，并且對共模噪聲提供一個低阻抗的對地通路。線圈匝數(shù)計算原邊線圈匝數(shù):式中： VS……..原邊線圈所加直流電壓，在有波動時取最小值（V） ton…….最大導(dǎo)通時間（us） …….總磁感應(yīng)強度增量（T） Ae………磁芯有效面積（mm2）三、變壓器設(shè)計的幾個問題 階梯飽和由于兩個功率管存儲時間不同或輸出整流二極管正向電壓的不同，會引起在變壓器原邊繞組所受的正向和反向伏秒值不平衡，這個不平衡造成某運行周期變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強度階梯式趨向飽和。我們通過查閱資料和實驗，發(fā)現(xiàn)在電阻R，的兩端加上如圖315中的由二極管D和三極管T組成的電路，對于縮短MOSFET的截止時間很有效，從波形圖上看，下降沿沿明顯地陡峭了。高輸入阻抗和低驅(qū)動電流。一般來說，影響開關(guān)速度的主要因數(shù)是器件的輸入電阻Rm、輸入電容Ciss、輸出電阻Ron、輸出電容Cout?？刂齐娐泛椭麟娐芬ㄟ^變壓器隔離。另外，能量恢復(fù)(再生)方式，由于四個二極管，因此，損耗略有增加。振蕩器:由恒流充電快速放電電路以及電壓比較器組成，振蕩頻率由外接RC元件所決定，頻率f=1/RC。全橋式變換器的優(yōu)點是:主變壓器原邊繞組比推挽式少了一半，變壓器利用率提高。的放電電流來提供，此時，高頻變壓器將電能變?yōu)榇拍軆Υ嫫饋恚诰w管受控截止時，高頻變壓器原、副邊電壓極性改變。電路原理與輸入濾波器相同。%紋波系數(shù):≤177。線性穩(wěn)壓電源通常包括：調(diào)整管、比較放大器、反饋采樣部分以及基準(zhǔn)電壓部分?？傊?，電源再不是大、粗、笨的設(shè)備，而是精致、靈巧可設(shè)計成兼有“智慧”的裝置了。有了五高，開關(guān)電源就有更強的競爭實力，應(yīng)用也更為擴大，反過來又遇到更多問題和更實際的要求。國內(nèi)以高頻變壓器技術(shù)為依托的高頻高壓電除塵器的研究起步較晚，對高效節(jié)能中高頻變壓器研發(fā)還處于比較空白的狀態(tài)，目前通用的中高頻變壓器產(chǎn)品的實際輸出效率一般只能達到40%60%，國內(nèi)還沒有成功的生產(chǎn)出大功率的高效節(jié)能的中高頻變壓器的生產(chǎn)廠家，中高頻變壓器的研發(fā)也沒有重大技術(shù)突破。該系統(tǒng)的電源由經(jīng)過整流和濾波的供電電壓供給。單片電源和模塊電源取代整機電源，功率集成技術(shù)簡化了電源的結(jié)構(gòu)。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進行創(chuàng)新，實現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源工作效率。開關(guān)電源不僅體積小而且損耗低，故幾乎己應(yīng)用在所有的電子設(shè)備中。The experimental results show that the system can work safely and reliably。靜電除塵的原理是:在電極間加上高電壓，使氣體放電，產(chǎn)生電子與正離子，氣體中的塵粒獲得電子而帶負(fù)電荷，它在電場的作用下被吸向帶正電荷的大電極而附著在大電極上，然后用振動、刮削或沖洗的方法將其清除。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。針對開關(guān)電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項技術(shù)得以實用化。自從石油危機以來，世界各國都在節(jié)約能源問題方面積極探討，開關(guān)電源符合節(jié)能的原則。因此開關(guān)集成電源具有在火花發(fā)生前提供更大電流驅(qū)動能力，可以使供電功率成倍增長，從而提高了除塵效率。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。以功率因數(shù)為例