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開關電源芯片范文1
關鍵詞：開關電源 降壓輸出 升壓輸出
中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0189-02
1 引言
隨著電子產品的進步和發展，各種電子產品逐漸進入了人們的生活，而生活中形形的電子產品免不了供電系統的支持，而本產品就是為了電子元器件的各種應用而設計完成。
2 系統應用支撐
LM3481是一款輸入電壓在2.96V～48V，輸出電壓在1.275V～300V，最大電流為20A的高性能控制器。被廣泛應用于汽車啟動―停止、筆記本電腦、機頂盒等電路中。所以此系統可以用于DC 5V供電電源。
3 系統方案
使用LM3481芯片實現在不同電壓輸入條件下的電壓穩定輸出。該LM3481器件是開關穩壓器通用的低端N-FET高性能控制器。該設備適用于拓撲結構需要一個低邊場效應管，如升壓，反激式，SEPIC等使用。LM3481裝置可在非常高開關頻率下工作，LM3481可以通過使用一個外部電阻或通過將其同步至外部時鐘被調整到100kHz至1MHz之間的任何值。其輸入電壓范圍在2.97V～48V左右，具有較寬的輸入范圍，同時其最大輸出電流為20A，可滿足大部分電子元器件的需求。
4 系統硬件設計
本作品是利用WEBENCH進行的電源設計，設計過程如下：
（1）在WEBENCH Designer 頁面輸入設計電源的供電要求、輸入電壓最小值和最大值、輸出電壓、輸出電流和環境溫度，然后點擊“開始設計”。
（2）之后WEBENCH會給出設計方案，在給出的各個設計方案中根據各個參數選擇最符合自己要求的核心芯片，其中可以利用WEBENCH工具的x型、仿真和優化工具幫助自己選擇合適的芯片，經過自己的比較分析，我所選用的芯片是LM3481。
（3）選定LM3481，點擊“開始設計”， WEBENCH會給出基于芯片LM3481的相關設計，例如：圖表、原理圖、工作數值、元件清單等等。據此進行自己的電路設計和制作。如圖1所示。
（4）已知電源的原理圖，在Altium Designer10軟件中畫出設計電路的原理圖和PCB圖，如圖2、圖3所示。
5 仿真結果分析
根據WEBENCH自身的功能，我們進行了對本設計的效率等的仿真如圖4～圖5所示。
6 實驗總結與體會
本次項目，通過WEBENCH網絡設計軟件設計了一款基于LM3481芯片的DC-DC開關電源。通過在線軟件WEBENCH的幫助，成功實現了LM3481電路圖，仿真等一系列功能。同時設計的基于LM3481的DC―DC開關電源電路設計簡單，性價比高，可靠性好，因此具有較好的應用前景。
參考文獻
[1]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]王兆安，劉進軍.電力電子技術（第5版）[M].北京：機械工業出版社，2009.
[3]普利斯曼，比德斯，莫瑞.王志強 譯.開關電源設計[M].電子工業出版社，2010.
收稿日期：2016-08-12
開關電源芯片范文2
關鍵詞：開關電源；反激式；Flyback；LNK364
中圖分類號：TM464 文獻標識碼：A
1 前言
開關電源的設計涉及到的知識方方面面，不僅涉及到模擬數字電路，半導體元件特性，電磁學知識，還需要考慮產品散熱，安全要求、電兼容性能等。傳統的設計需要人工來完成，其步驟繁瑣，工作量大，效率低。傳統控制電路的器件多，結構繁冗，一個環節出現問題，電源就無法正常工作，產品可靠性差。
為了解決上述問題，本文特別選擇PowerIntegrations公司的一款反擊式開關電源控制芯片LNK364。該器件在一個單片IC上集成了一個700 V的功率MOSFET、新穎的開/關控制狀態機、一個自偏置的高壓開關電流源、頻率抖動、逐周期的電流限制及遲滯熱關斷電路，僅需要搭配少量阻容原件，即可和脈沖變壓器配合實現基本開關電源的所有功能。并且其內部具有一個5.8V的自穩壓電路，能夠為芯片提供電源，并且提供一個1mA的輸出，給反饋電路供電，從而省去了脈沖變壓器的一個電源次級繞組，使得電源的設計電路更加簡化。
2 整體結構設計
作為一款微功率的電源設計，首選的拓撲結構為反激式，其拓撲結構簡單，設計適應范圍廣，是一般小功率電源的首選拓撲，選用LNK364作為控制芯片。電路設計如圖1所示。
整個電路分為緩沖保護部分，EMC部分，整流濾波部分，PWM變送部分，整流輸出部分和穩壓反饋部分來進行設計。交流電源經過緩沖保護，EMC電路和整流濾波后轉化成高電平直流信號，高電平直流信號經過PWM調制和脈沖變壓器，轉化成低電壓交流脈沖信號，低電壓交流脈沖信號經過整流輸出部分轉化成所需要的直流信號，直流信號上再接穩壓反饋通過光耦將隔離后的開通/關斷信號傳輸給開關電源控制芯片，從而完成輸出端不同負載下的穩壓功能。
3 硬件設計
3.1 緩沖保護電路設計
緩沖保護電路共包括兩個原件RQ1和MOV1。其中RQ1為輔溫度系數電度，其主要用于緩沖開關電源上電瞬間電容充電電流，對電容起到一個保護作用。MOV1位壓敏電阻，用于防止雷擊等情況發生時的差模干擾，當有差模高電壓進來的時候，其與RQ1共同形成一個電阻穩壓電路將差模高電壓信號濾除。RQ1 選型為MT72-10D7，MOV1選型為14D471K。
3.2 EMC電路設計
EMC電路共有兩個元件L1、C1，它們的主要作用為提高電源的電磁兼容性能。其中L1為環形共模電感，C1位X1型安規電容，L1和C1組合成為一個低通濾波電路，從而衰減外部差/共模高頻干擾對電源性能的影響。L1選擇5.6mH/1A的環形共模電感，C1 選擇0.1uF/275V的X1行安規電容。
3.3 整流濾波電路設計
整流濾波電路主要是將交流電源轉換成直流，其由DB1、L2-3、C2-3組成。其中DB1為整流橋，根據開關電源控制芯片特性，控制芯片過流保護閾值為250mA，所以此處設計容量為1A就能滿足要求，因此整流橋額定電流等于1A，反向擊穿電壓大于400V（275V*1.414）即可，此處選型GBP08（2A、800V）。L2-3選型為1mH/1A工型電感，C2-3選型為6.8uF/450V電解電容。
3.4 PWM變送電路設計
PWM變送電路由主控芯片，脈沖變壓器和續流電路三部分組成。其中主控芯片（LNK364）內部包含一個700V的MOSFET及其控制器。內部連接到漏極的高壓電流源在啟動階段提供偏置電流，從而省去了外部啟動電路。其內部集成的振蕩器能夠給輸出MOSFET提供132kHz的輸出脈沖。
此外，IC還集成了一些功能用于系統級的保護。自動重啟動功能可以在過載、輸出短路或開環條件下限制MOSFET、變壓器及輸出二極管中的功率耗散。自動恢復遲滯熱關斷功能還可以在溫度超過安全限值時禁止MOSFET開關。芯片通過控制內部的開關管不斷的開通關斷，將上級輸出的高壓直流信號轉化成132kHz的脈沖信號。當開關管開通的時候，脈沖變壓器的初級內流動的電流增加，達到峰值Ip。當開關管關斷的時候，反激電壓使輸出二極管進入導通狀態，同時初級線圈存儲的能量為1/2LI^2傳遞到次級，提供負載電流，同時給輸出電容充電。通過電壓反饋電路可以調節初級脈沖的占空比來調節Ip的大小，從而起到穩壓輸出的作用。
這其中關鍵在于脈沖變壓器的選型，根據功率要求我們選擇EE16磁芯，材料為PC47，初級繞組為87匝，5V次級6匝，12V繞組14匝。D1為續流二極管，在這里選擇超快速二極管MUR160。R2為10K/1W，C4為102/1kV高頻瓷片電容。D1、R2和C4共同組成了一個續流緩沖電路，防止開關管關斷的時候變壓器初級產生瞬間反向高壓燒壞開關管。
3.5 整流輸出電路設計
整流輸出電路設計主要包括單向整流電路和濾波輸出電路，單向整流主要是利用二極管的單向導通能力，當一次關斷期間，次級整流二極管導通，將鐵心中存儲的磁能釋放，再經過濾波輸出電路輸出穩定直流電壓。二極管選用SF24超快速整流二極管。濾波輸出電路由L4-5、C6-9組成，L4、L5為6.8uH磁棒電感。C6-7選用470uF/16V電解電容，C8-9選用220uF/35V電解電容。
3.6 穩壓反饋電路設計
穩壓反饋電路包括一個TL431，一個反饋光耦和一些阻容組成。是一個典型的穩壓開關反饋電路，當輸出電壓達到5V的時候，U2導通，U1內的MOSFET關斷，直到下一個開關周期的到來。U2選用PC817，R7=R9=10K，R6=150R，R8=1K，C=102。
結語
設計中采用了LNK364單片開關電源控制芯片，其內部集成的全部開關電源控制及保護功能，使得開關電源的集成度進一步提高，性價比增強，電路簡化，可靠性增強，使得小成本、高要求、高可靠性電源更好地選擇。
參考文獻
[1] Power Integrations. LNK362-364 Datasheet[Z].
[2]安森美半導體.TL431 datasheet[Z].
開關電源芯片范文3
【關鍵詞】PWM；雙閉環；檢測儀器；開關電源
0 引言
隨著我國科技不斷穩步發展，越來越多的設備需要用到電源，如：穩壓電源、直流電源、交流電源等等。但隨著設備先進性的不斷提高，設備的功能越來越強大，對電源的要求也越來越高，特別是檢測儀器儀表，精度要求非常高，需要有非常穩定可靠的電源來確保測量精度。因此，開關電源取代普通的電源設備，廣泛應用于檢測儀器儀表中。本文設計一種基于PWM脈沖寬制調試的雙閉環開關電源，采用國外先進的全波整流控制器，該控制器工作模式不僅可以是電流式也可以是電壓式，還能夠為諧振零電壓開關提供高效、高頻的解決方案，因此具有非常廣闊的應用前景。本文采用全橋整流裝置，利用雙閉環負反饋的直流-直流變換控制系統，能太太提高開關電源的電壓、電流等精度，符合檢驗檢測儀表行業的要求。
1 檢測儀器電源系統概況
隨著信息時代的發展，便攜式電子產品被越來越多的消費者親睞。與此同時，解決能量消耗即電源管理問題成為重中之重。因此，具有高效節能特型的開關電源在近年來發展迅速，并在計算機通訊等領域的應用越來越廣泛。而PWM型開關電源芯片就具備了此類特性，其核心技術集中在控制環節。此設計采用PWM控制電路，適用于開關電源芯片控制。對PWM調制電路為保證開關電源正常工作應具有的功能展開分析，得到設計要求。對PWM控制電路的組成模塊、分類、基本原理及各項性能指標，進行細致深入的研究，最后得到調制電路的基本電路結構及滿足性能指標的組成模塊，對各個模塊的功能和邏輯是電路設計的重點，最終該電路實現能產生一定脈沖驅動信號的功能。
2 系統控制原理圖
雙閉環負反饋PWM秒沖寬制調制系統中，有兩級的反饋系統。串級系統即是電流雙閉環反饋系統，而轉速反饋構成外環系統，內環是電流反饋。本方案設計三處進行系統的電流取樣反饋，取擁緦髦島拖低成杓頻牡緦髦迪啾冉希當取樣電流值過大時，系統會自動調節降低工作電流；但取樣的電流過小時，系統會自動調節提高工作電壓，這是內環電流反饋的工作情況。外環的轉速反饋系統，系統通過電壓檢測裝置檢測系統的電壓情況，再與設計的電壓值相對比進行電壓高低的調節，達到穩定電壓的效果。基于雙閉環的設計思想，圖1中的各個部分相互獨立工作、互不影響，如果某一部分出現故障，不影響另一部分系統的工作，系統內部由電流形成負反饋，外部由電壓形成負反饋系統。電流電壓負反饋一起運作，能太太的提高系統的穩定性和進度，滿足檢測儀器儀表的使用要求，達到良好的效果。雙閉環反饋系統原理如圖1所示。
圖1所示虛線框中的1#.2#.…….N#是各個高頻開關電源，其穩壓或穩流精度很高，原因在于該內部自動控制原理圖最終可以簡化為一階系統比例積分環節，圖中它們工作在穩流狀態下。
3 硬件電路設計
圖2為開關電源的硬件電路組成部分，設計采用國外先進的放大器作為本設計的核心器件。芯片的1腳與3腳相連接，構成差分放大，能有效的減小誤差，提高設計的精度。
圖2所示輸出法人取樣電壓通過R5和R6設置，電壓輸出端與電阻5和6形成零點電位，電阻1/2/3與電容1/2/3形成效應，與PI構成補償系統，電阻1和7在電路中形成增益作用。在電流內環中加入斜坡補償以保證系統的穩定性。硬件電路通常容易出現不對稱信號的問題，本設計利用電壓負反饋補償信號的作用，將電阻8作為上拉電阻提供直流電壓，與RC構成的多謝震蕩器作用，提供反饋電壓，從而解決波形的不對稱性。圖中電流檢測信號Is經過I-V變換電路轉換成電壓信號。芯片741是一個PWM脈沖寬制比較器，根據比較器原理，依據三極管放大電路原理，在芯片3腳接地，芯片的2腳相當于一個反相輸入端，對信號進行比較。其內部的過流及限流比較器實現逐周期過流及限流保護。當2 V2.5 V時，執行過流保護模式。
4 結語
本設計依據3895芯片，利用雙閉環負反饋的原理，引入電流負反饋和電壓負反饋，提高了開關電源的精度，利用PWM脈沖寬制調制技術，提高了電源變換的效率和穩定了。開關電源系統設計之后，對該系統多次進行調試測，反饋結果穩定良好，系統穩定性好，動態響應快，證明本方案是可行的。
【參考文獻】
開關電源芯片范文4
關鍵詞：開關電源；調頻廣播發射機；電流浪涌
引言
隨著開關電源技術的不斷成熟，其應用領域得到進一步拓寬。開關電源與傳統串聯連續穩壓電源相比，在效率、電磁污染、體積及可靠性等方面都得到了較大的改善。另一方面，最新的固態調頻廣播發射機對電源的要求越來越高，而開關電源技術的成熟，元器件的不斷更新，高可靠性控制芯片的應用完全能夠滿足調頻廣播發射機的要求。目前固態調頻廣播發射機中的激勵器和功率放大器等組件普遍采用開關電源作為能源支持。未來的數字化控制與管理對于開關電源提出了更高的要求，智能化、數字化、小體積及高可靠性將是調頻廣播發射機開關電源發展方向。
開關電源
電源是整個調頻廣播發射機的動力心臟?？紤]到發射機房各個設備之間的電磁兼容，發射機整體效率，電源的可靠性和日常維護等問題，開關電源無疑是固態調頻廣播發射機電源的最佳選擇。開關電源的優良特性主要體現在以下幾個方面。第一：體積更小。它可與功率放大器集成裝配。幾百kHz的開關頻率使得濾波阻抗元件體積縮成最小，進而既減輕了發射機重量又縮小了體積，便于運輸及日常維護。第二：效率更高。包括功率開關管MOSFET等新器件的應用，開關電源多種電路拓撲組合的開關技術是降低損耗，提高電源系統效率的重要保證。第三：電磁污染更少。發射機電源內設的電磁干擾(EMI)濾波電路和相關高尖峰脈沖吸收電路是電源的電流諧波符合要求的重要保證，它不但可以改善電源對電網的負載特性，減少給電網帶來嚴重的污染，也可以減少對其它網絡設備的諧波干擾。第四：可靠性得到進一步改善。防雷、防感應或反擊過電壓的多種保護措施及使用涂有三防漆(防潮、防鹽和防霉)的印刷電路板均可將故障幾率降至最低。
開關電源應用
開關電源是通過以一定頻率連續地控制功率開關管進行通斷操作，以便可以通過能量儲存元件(如電感器和電容器)向變換器或負載提供電量的電源形式。只要通過改變占空比、開關頻率或相關相位，平均輸出電壓或電流便可得到控制。開關電源的開關頻率范圍是從20kHz到幾MHz。對于電源功率大于90W的工作場合，開關電源通常采取兩級變換方式。即功率因數校正(PFC)控制變換器和DC／DC變換器。這里特別應該提到是功率因數校正電路。它是為了保證輸入電壓和電流同相工作而設置的。其結果是功率因數接近1，視在功率全部轉換為有功功率，因而系統效率得到了改善。如果沒有PFC校正電路，輸入電流會以窄脈寬高峰值脈沖形式輸入開關電源引起嚴重的諧波干擾成分。這些諧波組分不僅沒有向負載提供任何能量。而且還引起變壓器和其它設grit熱。功率因數校正電路分為有源和無源兩種類型。調頻廣播發射機的開關電源大都采用有源功率因數校正電路，它是由具有有源功率因數校正的AC／DC變換器和獨立DC／DC變換器兩大部分組成。AC／DC變換器主要包括：EMI濾波器、慢啟動電路、橋式整流，PFC控制器、功率驅動電路及變換器電路(由功率開關管MOSFET、儲能電感L、快速恢復整流二極管和濾波電容等組成)，其電路框圖見圖1。
AC輸入經過EMI濾波電路濾除差摸和共摸電磁干擾信號后，輸入至慢啟動電路，再經延時后全壓加到橋式整流電路，輸出的直流電壓提供給功率場效應管MOSFET的漏極。PFC控制器是由8引腳的LTl249功率因數控制芯片和較少的元件所構成的電路。其第8引腳輸出開關頻率為100kHz的驅動信號，經驅動電路加到MOSFET功率開關管的柵極，MOSFET變換器開始以一定的占空比進行通斷工作，并輸出所需求的直流電壓。凌力爾特公司生產的LT1249集成芯片內置振蕩器、電流乘法器、電流放大器、誤差電壓放大器、電壓比較器及基準電壓源等單元。通過對設定的高頻率脈寬調制電流進行平均處理，LTl249可以實現盡可能低的電流失真，并且可以工作于連續和非連續的工作模式。另外，內置電流乘法器對來自誤差電壓放大器的電流進行平方運算可以降低輕載時的AC增益，進而可保持較低的電流失真和較高的系統穩定性。PFC控制器分別從橋式整流、變換器及它們之間傳感電阻提取感應信號實現多種保護功能，如峰值電流限制和過壓保護等。DC／DC變換器電路簡化框圖由圖2所示。
它主要由開關變壓器、MOSFET功率開關管、整流元件、傳感電路(包括電壓、電流和溫度取樣)、附屬電源、UC3843PWM控制器及相關的驅動電路組成。由前級輸入的直流電壓加到并聯的功率開關管MOSFET的漏極，其柵極輸入是由UC3843控制芯片內設定頻率開關信號經驅動電路提供的。通過開關變壓器升壓后，整流濾波得到所需的直流電壓。UC3843控制芯片是一種電流模式的PWM控制調整器。它具有優化DC／DC變換器、低啟動電流、自動前饋補償、電流限制、低壓閉鎖、脈沖抑制、高電流驅動和高達500kHz的開關頻率等特性。從UC3843內部電路分析，內部參考信號與變壓器次級經整流濾波后電壓取樣值在誤差放大器進行處理，處理后的誤差電壓與感應電阻形成的電壓輸入到PWM比較器中，其輸出與時鐘信號在觸發電路中進行波形處理，最后輸出頻率與時鐘頻率一致的開關頻率信號。
實際應用相關問題討論
開關電源在調頻廣播發射機使用過程中出現故障的機會大一些，原因是多方面的。發射機房的環境因素(如通風、溫度及濕度)、電源控制柜防雷問題、開關電源本身設計和器件問題、工作人員誤操作問題等都是產生故障的隱患。若想設備正常工作，除了掌握必備的專業知識，不斷積累經驗也是必要的。通過對開關電源內設的附屬保護電路的故障顯示觀察和分析往往可以將故障率降至最低。開關電源由于使用大容量的儲能電容器，在工作中產生較大的浪涌電流，使得開關管在交流電壓接近峰值時關斷。輸入交流電壓本身瞬間變化也會導致同樣的結果。因此在開關電源的實際電路中，常常使用一種負溫度特性的熱敏電阻串接在橋式整流塊前。當電源開關閉合時，熱敏電阻溫度低，呈高阻狀態，浪涌電流得到抑制。隨著電流流動熱敏電阻溫度升高，阻值下降至零，輸入電壓全壓加入負載。然而，這種基本的保護機制在實際使用中略顯不足。如果電源開關斷開幾秒鐘的時間又重新閉臺，熱敏電阻沒有充分的時間冷卻，此時輸入幅值接近峰值的交流電壓，將產生比正常時更大的浪涌電流，既便是此電流在感應電阻上產生高于6V的電壓，由于LT1249芯片還沒加電，無法起到保護作用。這是導致功率開關管MOSFET擊穿短路損壞的直接原因。這一點在大連年初強風暴雨災害時引起多部調頻廣播發射機電源故障中得到證實。
壓敏電阻并聯在交流電路輸入的兩端同樣能夠吸收電浪涌。在環境溫度不變的條件下，壓敏電阻阻值隨施加的電壓增加而急劇減小。因此，它對吸收浪涌有優越的功效。為了防止開合功放電源引起的浪涌電壓，采用壓敏電阻接在電源線相間，從而起到保護電源設備的作用。
接地線是最基本最簡單的安全措施。發射機的機柜、功放盒外殼、電源外殼、面板及門等均已相互連接，并連接到發射機的接地端，發射機安裝到位后，應將本機的接地端(位于發射機電源部分的底板上)彎角與機房地可靠地連接在一起，以避免由于漏電而發生不幸事件。同時，還要求將電路中要求接地的各點接地，從而保證需要接地的電流及發射機泄漏的高頻電流能順利流入大地。
開關電源芯片范文5
1 引言
在發電廠和變電所中，為了給控制、信號、保護、自動裝置、事故照明和交流不停電電源等裝置供電，一般都要求有可靠的直流電源。為此，發電廠和110kV以上的變電所通常用蓄電池作為直流電源，但要求上述電源具有高度的可靠性和穩定性，并且其電源容量和電壓能在最嚴重的事故情況下保證用電設備的可靠工作。
另外，目前由于半導體功率器件、磁性材料等方面的原因，單個開關電源模塊的最大輸出功率只有上千瓦，而實際應用中往往需用幾十千瓦甚至幾百千瓦以上的開關電源為系統供電，因此，要通過電源模塊的并聯運行來實現。大功率電源系統需要采用若干臺開關電源并聯的形式，以滿足負載的功率要求。在并聯系統中，每個變換器應處理較小的功率以降低應力，還應采用冗余技術來提高系統的可靠性。電源并聯運行是電源產品模塊化、大容量化的一個有效方法，同時也是實現組合大功率電源系統的關鍵。
2 常用的均流方法
由于大功率電源負載需求的增加以及分布式電源系統的發展，開關電源并聯技術的重要性也日益增加。但是并聯的開關變換器在模塊間通常需要采用均流（Current sharing）措施。它是實現大功率電源系統的關鍵，其目的在于保證模塊間電源應力和熱應力的均勻分配，防止一臺或多臺模塊運行在電流極限（限流）狀態。因為并聯運行的各個模塊特性并不一致，外特性好（電壓調整率?。┑哪K可承擔更多的電流，甚至過載，從而使某些外特性較差的模塊運行于輕載狀態，甚至基本上是空載運行。其結果必然加大了分擔電流多的模塊的熱應力，從而降低了可靠性。
開關電源并聯系統常用的均流方法有：
（1）輸出阻抗法
（2）主從設置法
（3）按平均電流值自動均流法
（4）最大電流自動均流法（又叫自主均流法）。
直流模塊并聯的方案很多，但用于電力操作電源，都存在著這樣或者那樣的缺陷，其主要表現在：輸出阻抗法的均流精度太低；主從設置法和平均電流法都無法實現冗余技術，因而并聯電源模塊系統的可靠性得不到很好的保證；外加均流控制器法使系統變得過于復雜，不利于把這一技術轉化成實際的產品。而自主均流法以其均流精度高，動態響應好，可以實現冗余技術等特點，越來越受到產品開發人員的青睞。
所謂自主均流技術，就是在n個并聯模塊中，以輸出電流最大的模塊為主模塊，而以其余的模塊為從模塊。由于n個并聯模塊中，一般都沒有事先人為設定哪個模塊為主模塊，而是通過電流的大小自動排序，電流大的自然成為主模塊，“自主均流法”因此而得名。
3 220/10A整流模塊
筆者設計了一個220V/40A高頻開關電源，可用于發電廠、變電所、變電站等電力控制的直流屏系統。該設計方案采用4個220V/10A模塊并聯來實現模塊間的自主均流，從而為電力系統提供了一種重量更輕、體積更小、效率更高、安全性更好的整流模塊實現方案。由于篇幅所限，本文只介紹220V/10A整流模塊的實現方法。
高頻開關電源性能優于相控整流電源，它能否得到廣泛工業應用的關鍵是其可靠性，特別是當輸出直流電壓較高時應能可靠工作。除元器件及生產工藝等因素外，開關電源的可靠性主要取決于其主電路拓撲結構及控制方法。在設計該電源模塊時，筆者選用了可靠性很高的三相電流型PWM整流器來完成三相功率因數校正及移相全橋諧振拓撲，從而實現DC/DC轉換；PWM控制則采用電流型控制方法來實現。
3.1 三相PWM整流器
圖1所示是一種三相PWM整流器的主電路，該電路的每個橋臂均由2只IGBT和2只二極管組成。其中IGBT的驅動脈沖采用正弦PWM調制脈沖，這樣，輸入電流和輸出調制電壓Vd中就只含下式所示的諧波：
式中：Id為輸出電感中的電流；Vl為輸入線電壓有效值：P為0～60°區間內的脈沖數；M為調制系數，M=Uo/Um。
PWM整流器具有輸入功率因數高，輸入電流的低次諧波電流含量少，PWM調制脈沖易實現以及成本低等優點。
3.2 全橋DC/DC變換器
a.主電路拓撲
根據該高頻開關電源的輸出功率較大(220V、10A)且工作頻率較高(100kHz)等實際情況，筆者選用了全橋隔離式PWM變換器，圖2是其電路圖。
這種線路的優點有二：一是主變換器只需一個原邊繞組，通過正、反向電壓即可得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋全波整流輸出。因此變壓器鐵芯和繞組可得到最佳利用，從而使效率密度得到提高。二是功率開關可在非常安全的情況下運行。
b.控制與保護
DC/DC變換器采用峰值電流型PWM控制，并采用自主均流法實現多個模塊并聯運行時的均流控制。這種均流控制方法與電源模塊數目無關，且任意1個模塊發生故障或退出運行時，均不影響其它模塊的均流功能，從而真正實現了N+1冗余運行。
PWM脈沖寬度調制開關變換器的控制芯片采用UC3875移相專業控制芯片，該芯片主要應用于全橋變換器電路。它有電壓型和電流型控制模式可供選擇。UC3875具有限流、輸入過壓、輸出過壓、輸入欠壓等保護功能。自動均流電路采用以最大電流自動均流法為原理的集成均流芯片UC3907，應用UC3907可以調節電源模塊的電壓并實現并聯模塊間的均流。
用于電力系統中的高頻開關電源可滿足的技術指標如下：
輸入交流電壓：380V；
紋波系數：≤0.5%；
電網頻率：50Hz；
功率因數：≥0.9；
輸出直流電壓：220V；
穩壓精度：≤0.5%；
模塊輸出電流：10A；
穩流精度：≤0.5%；
整機輸出電流：40A
均流不平衡度：≤0.5%。
開關電源芯片范文6
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關鍵詞：開關多電源；移相式變化器；逆變電路
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.007
*基金項目：陜西省自然科學基金資助項目（2011K09-16）
引言
傳統的線性穩壓電源[1-3]具有穩定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠等優點，但其通常都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器。由于調整管工作在線性放大狀態，為了保證輸出電壓穩定，其集電極與發射極之間必須承受較大的電壓差，導致調整管的功耗較大，電源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于調整管上消耗較大的功率，所以需要采用大功率調整管并裝有體積很大的散熱器，很難滿足現代電子設備發展的需要。開關電源是一種采用開關方式控制的直流穩壓電源，通過控制開關的占空比來調整輸出電壓。它以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源形式。
方案設計
本設計基本要求：實時監控電源的輸出電壓和輸出電流。通過 RS485通信接口與上位機監控系統通信，上位機可實時監控電源的工作狀態和各種參數。具有輸出過壓、過流以及過熱等多種檢測和保護電路，帶有告警指示燈可以在線設置和修正電源的參數和運行狀態。具有自動均流功能，可以實現系統的任意擴展，滿足現場實際需要。指標要求采用大功率電源設計，輸出電源0～100伏，輸出電流10A采用4組并聯，最大輸出電流40A各組電流不平衡誤差小于5%。
輸入回路將交流電通過整流模塊變換成含有脈動成分的直流電，然后通過電容使得脈動直流電變為較平滑的直流電。功率開關橋將濾波得到的直流電變換為高頻的方波電壓，通過高頻變壓器傳送到輸出側。最后，由輸出回路將高頻方波電壓濾波成為所需要的直流電壓或電流，主回路進行正常的功率變換所需的觸發脈沖由控制電路提供。
在本系統中采用四路電源并聯，由于每個模塊的結構相同，故在下面框圖中，只畫出來了一個模塊。其余三個模塊跟下圖中的模塊并聯，并同時受監控電路控制。在本設計中，UC3825作為控制電路的核心，產生PWM波以控制主電路的電壓輸出。UC3907芯片作為均流控制系統的核心，用于保障四個模塊的輸出電流保持在穩定狀態，使系統處于最佳的狀態。我們采用STC80S52單片機作為監控電路的核心，單片機的任務是采集每一個模塊的輸入電壓和輸出電壓、電流，并將其數據通過通信接口電路上傳給上位機，相反，上位機同樣可以通過此電路設置系統的輸出參數。系統一個模塊的示意圖如圖1所示。
均流控制系統設計
大功率電源系統需要采用若干臺開關電源并聯，以滿足負載功率的要求，并聯系統中，每個變換器只處理較小的功率，降低了應力，提高了系統的可靠性。由于大功率負載需求和分布式電源系統的發展，開關電源并聯技術的重要性日益增加。但是并聯的開關變換器模塊間需要采用均流措施，它是實現大功率電源系統的關鍵。用以保證模塊間電流應力和熱應力的均勻分配，防止一臺或多臺模塊運行在電流極限（限流）狀態。在本設計中，采用基于最大值電流自動均流法的集成芯片UC3907作為均流控制系統的核心。
電路工作過程如下：UC3907的調節放大器將模塊自身的電流和均流母線的電流相比較，當模塊自身的電流小于均流母線的電流，即它為從模塊時，調節器使基準電壓升高100mV，使輸出電壓增大，對應的輸出電流增大。當模塊自身的電流和均流母線的電流差不別不大時，該模塊有可能是主模塊。但是下一次，該模塊又可能是從模塊，如此循環往復。在本設計中輸出電流最大值為10A，采用電阻來檢測電流。根據芯片資料，UC3907內部電流放大器的輸出最高電壓可達5V。為此，我取4V。根據測算，此時需要送給UC3907檢測的電壓為0.2V。UC3907內部的驅動放大器將電壓放大器輸出電壓轉換成電流信號送給光耦電路。根據所選擇的光耦電路參數，光耦電路原方電流應小于1 mA。根據芯片資料和調試經驗，可以得到相關參數。R1=330kΩ，R2=2kΩ，R3=10kΩ，R4=7kΩ，R5=10kΩ，R6=5kΩ，R7=10kΩ，C1=C2=0.22μF。
所以加在輸出整流二極管上最高的反壓為705.7V。輸出整流二極管流出的電流即為流過輸出濾波電感的電流，所以其有效值為11.51A。所以根據以上分析，同時考慮一定的裕量，選取RURU3O12O作為輸出二極管。該二極管的耐壓為120V，額定電流為30A?？刂坪捅Ｗo單元電路的設計采用PWM（脈沖寬度調制）作為控制方式。在本系統中我們選用的PWM集成控制器為UC3825。UC3825適用于電壓型或電流型開關電源電路，實際開關頻率可達到1MHz，輸出脈沖的最大傳輸延遲時間為50ns，具有兩路大電流推拉式輸出，具有軟啟動控制功能，并具有良好的保護功能。并采用IR2110作為驅動芯片。過流保護我們采用了三重保護：一是在系統的輸入級的三相交流引入處安置熔斷保險管，在系統出現短路和其它意外重大故障的時候切斷外部電源的輸入以保護系統免受損壞；二是在用于控制軟啟動的觸發器后級安置熔斷保險管，以防止啟動浪涌電流的過大而破壞功率器件；三是系統的最主要的過流保護部分，通過對系統電流的檢測來控制PWM信號脈寬從而達到過流保護的目的。在本設計中，監控單元采用STC80S52單片機作為控制核心。系統主監控模塊作為一個獨立的模塊，可以監控整個電源系統各單元的運行狀況，具有對系統的運行參數進行采集、顯示及設置的功能。監控單元還能不斷接受上位機的送來的命令，并根據命令對電源系統進行操作或者將電源系統的運行參數反送給上位機，完成遠程控制。
系統主控制程序設計
系統主控制程序流程圖如圖4所示。
系統實際測試
（1）穩壓測試
測試條件：Uin=15V，負載由1kΩ減少到2Ω（表1）。
（2）均流測試 （表2）。
參考文獻：
[1] 康華光. 電子技術基礎數字部分[M]北京：高等教育出版社.2006.1
