開關電源的設計與制作范文

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篇1

[關鍵詞]單端反激式 寬范圍 DC/DC變換器

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）13-0293-01

引言

LM5032是美國國家半導體公司推出的業內首個適用于傳統及有源箝位復位電路結構的100V雙通道交錯輸出脈沖寬度調制控制器。本文介紹了一種采用LM5032控制器設計寬范圍輸入（9V～36V），多路輸出（+5V，±12V）的隔離型DC/DC變換器，它大大提高了DC/DC變換器的功率密度，提高了電源模塊的可靠性和穩定性。

1.電路方案設計原理

眾所周知，隔離型DC/DC變換器的典型拓撲結構主要有全橋式、半橋式、推挽式、正激式以及反激式等。其中全橋式和半橋式電路拓撲結構相對復雜，所需元器件較多，主要使用于大功率的開關電源，由于本電源模塊輸出功率為10W，所以全橋式、半橋式和推挽式電路不再本次電路設計方案考慮之中。單端反激式電路結構簡單，變壓器可作為輸出電感，與單端正激式相比，可有效減小產品體積，提高DC/DC模塊的功率密度。因此，根據產品的具體技術指標和外形尺寸綜合考慮，在本電路設計中采用了單端反激式電路拓撲結構，圖1是本電路設計所采用的原理圖。

2.主要技術指標與變壓器參數設計

2.1 主要技術指標如下：

輸入電壓：9V～36V

輸出電壓及電流：+5V/100mA，±12V/200mA

2.2 變壓器參數設計

變壓器選TDK公司的罐形變壓器（直徑Ф=9mm），磁芯有效截面積Ae=0.101cm2，

磁感應強度ΔB=1500GS，Dmax=0.5，開關頻率f=200kHz.

2.2.1 計算原邊繞組流過的峰值電流Ip

2.2.2 原邊繞組的電感值

2.2.3 求Dmin

取14匝

3.DC/DC電源變換器結構設計

DC/DC電源變換器要求高度低（高度不超過8mm），多路輸出（+5V，±12V），對器件的結構，元器件的裝配、輸出紋波、效率都有嚴格的要求，合理設計結構非常重要。

為解決較低的輸出紋波及提高電源的功率密度，本產品采用單層PCB板設計，開關管選用PowerPAK SO-8封裝形式，電阻、電容大部分選用0603封裝的。

通過熱設計，將發熱元件盡可能的均勻分布整個組件中，并將其緊貼在金屬殼體上，產品最終采用導熱性能好的硅橡膠實體灌封，六面體金屬封裝，實現良好的散熱，提高了產品的可靠性。

4.產品達到的性能指標

該型寬范輸入范圍、多路輸出DC/DC變換器達到的技術指標如表1所示。

5.結論

篇2

Lu Zhuwei；Chen Yuming

（①Sanjiang University，Nanjing 210012，China；②Wiscom Electrical Co.，Ltd.，Nanjing 211100，China）

摘要：研究了開關線性復合功率變換技術，提出一種復合型精密電流源的方案。該電源結合了高頻開關電源和推挽線性功放電路的優點，輸出波形好，效率高、體積小。同時采用三態自適應滯環電流控制方式，有效地減小了輸出電流的脈動紋波。根據設計的方案制作了一臺樣機，實驗結果表明該電流源紋波系數小、效率高，驗證了方案的可行性。

Abstract: Switch-linearity hybrid power conversion was researched and a hybrid precise current source was proposed based on the technology. The current source combined the advantages of switching power module and linear power module. It had excellent waveform, high efficiency and small volume. A novel self-adaptive three-state hysteretic control strategy was also used to reduce the ripple of the output current. Then a model machine was produced according to the design scheme. The result showed that this current source had low ripple quotient and high efficiency, so it proved the effectiveness of the scheme.

關鍵詞：開關線性 精密電流源 滯環控制

Key words: switch-linearity；precise current source；hysteretic control

中圖分類號：TM1文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）19-0036-02

0引言

隨著電力事業的發展，用電單位越來越多，對電能表進行準確的校驗是保證電力安全、電能計量準確的必要手段。在儀表校準中，希望交流電壓源或電流源的精度與分辨率足夠高，因為這是儀表能否校準好的關鍵所在。線性功率放大器具有設計簡單、波形失真度小等優點，目前在精密功率源中一般都用它進行功率放大。但線性功率放大器的效率很低，特別是工頻電工式儀表多為感性負載，此時線性功率放大器發熱更為嚴重，因而在精密測量領域中的應用受到制約。精密開關電源能省去工頻變壓器，效率高，雖然紋波系數較大，但把它作為集成恒流源的前級，復合成精密恒流源，可將二者的優勢互補，使其穩定性等技術指標大大提高。

1開關線性復合技術

開關線性復合技術（SLH）主要的特點是將電力電子純開關功率變換電路與線性功率放大電路有機的結合起來，即把常規的PWM電壓型變頻器作為B類功率放大器的供電電源，由于射極跟隨器的負反饋形成的系統具有強有力的抗干擾特點，使得系統具有較高的效率和較強的魯棒性，從而構成的新型功率變換器，可以互補綜合，優化性能。

該技術的本質在于開關濾波電路只作為復合線性電路的特殊供電電源，那么整體系統可以看成是一個比例放大器，從而獲得極快的動態響應和比較準確地跟蹤效果，而同時又因為具有壓控射極輸出特性的線性單元的高阻輸入、低阻輸出的特性，近似于功率級的緩沖器，阻隔了輸入輸出信號之間的相互干擾，很好的保證了系統的正常工作，實現了THD指標和效率指標的兼顧，符合目前大家追求的高保真、綠色、環保等電源變換的要求。

SLH的結構圖如圖1所示，由圖可以看出，開關線性復合器由參考信號、前置功放、前置放大、開關電源、線性功率放大等組成。產生標準正弦信號作為參考信號，同時控制開關變換單元和線性功率放大單元，是系統輸出理想波形的參考；將參考信號前置放大的目的是驅動線性功率放大裝置中的功率開關器件；開關電源的作用就是為線性功率放大裝置中的功率開關器件提供脈動正弦供電電源。

2基于開關線性復合技術的電流源方案設計

2.1 系統總體設計方案本文設計一種開關電源和線性功率放大器復合的電流源，將開關電源作為復合電源的前級，開關電源的輸出整流濾波成饅頭波后為線性功率放大器的功率放大管供電，且饅頭波與系統輸出電壓接近線性放大器功率管的管壓降，這樣就大大提高了電源的整體效率。這種復合電源既保留了傳統電源的優點，又根據實際需要對現有傳統電源的不足作了改善。復合電源總體設計方案如圖2所示，輸入為50Hz、220V交流電壓，經整流濾波后得到311V直流電壓，采用DC/DC變換器將直流電壓變換成100Hz、最大值為80V的饅頭波。該饅頭波經濾波后作為DC/AC逆變器的輸入，DC/AC逆變器采用了三態滯環和自適應滯環相結合的電流控制方式，使輸出的電壓波形具有較小的波形失真度。

2.2 DC/DC變換電路設計開關電源DC/DC電路的設計方案如圖3所示。交錯型雙晶體管正激變換器在保留雙管正激變換器功率開關管電壓應力低和可靠性高的優點同時，克服了等效占空比小、副邊二極管電壓應力高、輸出電流脈動大等缺點。與全橋變換器或半橋變換器相比，它的每一個橋臂都是由一個二極管和一個開關管串聯組成，從結構上消除了橋臂直通現象，可靠性高，特別適合輸出中等功率、輸入電壓較高的應用場合。因此，DC/DC變換電路采用交錯并聯的雙晶體管正激變換電路。

2.3 DC/AC電路設計方案開關電源DC/AC電路的設計方案如圖4所示。開關電源DC/AC電路的輸入為變換成100Hz、最大值為80V的饅頭波。再經全橋逆變為正弦交流電壓，并經LC濾波網絡濾去高次諧波，最后得到所需的正弦波作為輸出。吸收電容用于吸收負載以及濾波電容的回饋能量,防止直流母線電壓上沖。該逆變器控制電路采用輸出電流外環加電感電流內環的雙環控制方案，采用三態滯環控制進一步減小輸出電流的THD，采用自適應滯環控制解決了輸出小電流、低電壓情況下電流的THD超標問題。

2.4 后級線性電源設計后級線性電源的設計方案如圖5所示，基準正弦電壓經PI調節器后經差分對管輸入，經中間放大級電路放大，輸出采用乙類互補推挽功放電路。前級開關電源DC/AC逆變電路輸出電壓經整流濾波后，輸出電壓波形與線性功率放大器的輸出波形的電壓差近似為功率放大管的飽和管壓降，作為線性功率放大器中功率放大管的供電電源。線性功率放大器的輸出電壓跟隨負載的變化而變化，DC/AC逆變電路的輸出電壓根據功率放大管的管壓降實時調整，保證電壓差始終接近功率放大管的飽和管壓降值。

3系統實驗分析

根據設計的方案制作了一臺樣機，在樣機實驗中，負載為1A時，線性功放輸出電壓及電流波形如圖6所示。負載為3A時，線性功放輸出電壓及電流波形如圖7所示。

復合電源的實驗數據如表1所示。由此可以看出電流源能輸出高質量的正弦電流，有較好的穩定性，諧波失真度不超過0.5%。

4結論

文章將精密開關電源作為集成恒流源的前級，將線性放大電路作為后級，將二者的優勢互補，復合成精密恒流源，使其技術指標大大提高。采用了三態滯環和自適應滯環相結合的控制方式，作為全橋逆變電路的電流環控制方式，減小了輸出電流的脈動，減小了逆變橋開關次數，使輸出電流的THD在輸出電流和負載變化時均能滿足小于0.5%的要求。

參考文獻：

[1]黃松清.開關線性復合技術及其在電力電子變換領域中的應用[J].北京：電氣技術，2006.

[2]周謙之.開關線性復合功率變換技術及其應用[J].北京：電工技術學報，2004.

[3]胡文斌，哈進兵，嚴仰光.自適應滯環控制高頻軟開關電流源的研究[J].西安：電力電子術，2004.

篇3

【關鍵詞】開關電源EMI濾波器 原理 設計

中圖分類號： TM643 文獻標識碼： A 文章編號：

開關電源的特點是頻率高、效率高、功率密度高和可靠性高。然而由于其開關器件工作在高頻通斷狀態，使得電磁干擾非常嚴重。防電磁干擾主要有三項措施，即屏蔽、濾波和接地。往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護，唯一的措施就是增加濾波器，來切斷電磁干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構成完美的電磁干擾防護。

開關電源EMI濾波器的原理

1、開關電源的電磁干擾源

(1)開關管產生干擾。開關管導通時由于開通時間很短及回路中存在引線電感，將產生較大的du／dt和較高的尖峰電壓。開關管關斷時間很短，也將產生較大的di／dt和較高的尖峰電流，其頻帶較寬而且諧波豐富，通過開關管的輸入輸出線傳播出去形成傳導干擾；

(2)整流二極管反向恢復電流引起的噪聲干擾

由于整流二極管的非線性和濾波電容的儲能作用，二極管導通角變小，輸入電流成為一個時間很短，而峰值很高的尖峰電流，含有豐富的諧波分量，對其他器件產生干擾。二級濾波二極管由導通到關斷時存在一個反向恢復時間。因而，在反向恢復過程中由于二極管封裝電感及引線電感的存在，將產生一個反向電壓尖峰， 同時產生反向恢復尖峰電流，形成干擾源；

高頻變壓器引起EMI問題

隔離變壓器初、次級之間存在寄生電容，這樣高頻干擾信號很容易通過寄生電容耦合到次級電路，同時由于繞制工藝問題在初、次級出現漏感將產生電磁輻射干擾。另外，功率變壓器電感線圈中流過脈沖電流而產生電磁輻射，而且在負載切換時會形成電壓尖峰；

2、干擾信號頻段分析

當開關電源的諧波電平在高頻段(頻率范圍30MHz以上)時，表現為輻射干擾，而當開關電源的諧波電平在低頻段(頻率范圍0.15 MHz～30 MHz)表現為傳導干擾。傳導干擾電流按照其流動路徑可以分為兩類：一類是差模干擾電流，另一類是共模干擾電流。開關電源的差模干擾和共模干擾分布在不同的頻段，在截止頻率范圍內大致可分成3個頻段，在0．5MHz以下，主要是以抑制差模干擾為主；在O．5 MHz一1 MHz(或0．1MHz一1 MHz)范圍內，差模和共模干擾共存；在1MHz—30 MHz范圍內主要是以抑制共模干擾為主。

二、設計開關電源EMI濾波器的實際方法

1、設計中的幾點考慮

EMI濾波器的效果不但依賴于其自身，還與噪聲源阻抗及電網阻抗有關。電網阻抗通常利用靜態阻抗補償網絡(LISN)來校正，接在濾波器與電網之間，包括電感、電容和一個50電阻，從而保證電網阻抗可由已知標準求出。而EMI源阻抗則取決于不同的變換器拓撲形式。

以典型的反激式開關電源為例，如下圖(a)所示，其全橋整流電路電流為斷續狀態，電流電壓波形如下圖所示。對于共模噪聲，下圖(b)所示可以看作一個電流源和一個高阻抗并聯；下圖(c)中對于差模噪聲，取決于整流橋二極管通斷情況，有兩種狀態：當其中任意兩只二極管導通時，等效為一個電壓源與一個低值阻抗串連；當二極管全部截止時，等效為一個電流源和一個高阻抗并聯。因而噪聲源差模等效阻抗以2倍工頻頻率在上述兩種狀態切換 。

EMI濾波器設計

（1）電容、電感選取原則

一般的EMI濾波器中有兩組電容，即跨接在電源線之間起差模抑制作用的X電容和接在電源線和地之間起共模抑制作用的Y電容。對于X電容其額定電壓應和電網電壓相當，其容量可以選的大些，典型值為零點幾微法到1。對于Y電容取值允許的情況下越大越好，但Y電容會導致人員電擊，所以對其最大漏電電流有限制，的大小由產品規定。

另外，為了獲得較好的高頻特性，降低高頻等效串聯電阻和等效串聯電感，X和Y電容通常都是通過幾個較小的電容并聯來滿足其容量要求。對于濾波器中的共模或差模扼流圈一般情況下要自己動手設計。磁芯材料一般是鐵氧體。電感量的估算要考慮阻抗和頻率。共模扼流圈典型取值為1．5 mH～20mH，差模扼流圈典型取值為10H～50H。

（2）設計EMI濾波器的步驟

要使EMI濾波器有良好的工作特性，元件在選材時有很多需要注意的地方。差模濾波電容(C)通常選取金屬膜電容，金屬膜電容具有較大的電容值，自諧振頻率在1 MHz～2 MHz之間，對于較低頻率的差模干擾信號有非常好的抑制效果，設計時通常選取值為0.1uF一1uF。共模濾波電容()選用瓷片電容，具有高達10 MHz以上的自諧振頻率，所以對較高頻率的共模干擾信號有較好的抑制效果，設計時通常選取值為1000 pF～6800 pF。共模電容因為要進行接地，則共模濾波電容的最大容量可用下式計算：

出于安全考慮，漏電流要盡量小，通常應小于5 mA。

為了取得良好的濾波效果，電感的取值和材料的選取原則從以下幾個方面考慮：第一，磁芯材料的頻率范圍要寬，要保證最高頻率在1 GHz，即在很寬的頻率范圍內有比較穩定的磁導率；第二，磁導率高，但是在實際中很難滿足這一要求，所以，磁導率往往是分段考慮的。共模扼流圈磁心盡量選用起始磁導率高、高頻性能好的磁心，這樣對共模噪聲有很好的抑制效果。繞制共模扼流圈的時候盡量讓導線均勻包裹住磁心，以減少漏感，這樣繞制出的電感線圈與設計值更為接近。

EMI濾波器抗共模部分的截止頻率的計算式：

EMI濾波器抗差模部分的截止頻率的計算式：

在實際的計算過程中，如同計算共模濾波器的步驟一樣，首先確定需要的 以及廠的大小，再帶人由式(4)推導出來的式(5)中，計算出的值。再由式(6)計算出的大小。一般情況下共模扼流圈的漏感取值為自身電感量的0．5％ ～2％。

經過上面的步驟以后，就可以得到針對不同頻率開關電源的EMI濾波器中所有元件的參數。

開關電源EMI濾波器的設計電路

①開關電源共模干擾等效電路

下圖所示，開關管 由導通變為截止狀態時．其集電極電壓會馬上變為一個高電壓．這個襄變電壓會引起下圖中Icm2向 集電極到地之間的分布電容充電。這個突變電壓還生成電流Icm1向高頻變壓器初、次級問的分布電容充電 形成共模電流(Icm1+Icm2)。 其充電頻率就是開關電源的工作頻率(即脈沖重復頻率)。其中，與開關管的結構有關．而的數值視高頻變壓器的具體結構和工藝而定 因此可知．共模干擾電流的流動方向有兩條：一條沿著電源正極到地；另一條沿著電源負極到地。LISN表示測試等效電路時連接線路阻抗穩定網絡。

②開關電源差模干擾等效電路

下圖所示．當導通時，差模電流和電源電流都沿著導線、變壓器初級及開關管回到電流負極上。當截止時，視為開路。這時數量很小并且也對差模電流是高阻抗的。因此，差模電流是沿著電源正極到負極方向流動的。

總結

提出的EMI濾波器，完全濾除了開關電源輸出端的尖峰干擾，其對開關電源傳導性共模、差模噪聲干擾體現了較強的抑制作用。

參考文獻

[1] 付明民，袁登科，張逸成，龔增，王暉。 用于開關電源的EMI濾波器設計[J]. 電氣自動化. 2009(04)

[2] 馮楠，曾國宏，張佳。 高頻開關電源的EMI濾波器的研究[J]. 電氣技術. 2006(12)

[3] 張逸成，蘇丹，朱學軍，姚勇濤。 抑制開關電源高頻噪聲的電磁干擾濾波器設計方法[J]. 城市軌道交通研究. 2007(09)

[4] 楊志輝，韓澤耀。 應用于開關電源的有源共模EMI濾波器[J]. 安全與電磁兼容. 2006(04)

篇4

求職者在編寫個人簡歷之前需要注意招聘信息中的潛在要求，因為個人簡歷需要針對招聘信息來寫。在求職過程中個人簡歷寫的如何，直接關系到求職能不能成功通過，要編寫優秀的個人簡歷需要對求職信息了解、對求職目標了解，還需要對自己有所了解。

姓

名： 劉先生 性

別： 男

婚姻狀況： 已婚 民

族： 漢族

戶

籍： 湖南-永州 年

齡： 34

現所在地： 廣東-東莞 身

高： 161cm

希望地區： 廣東

希望崗位： 工業/工廠類-RD/研發工程師

尋求職位： 電子開發工程師

教育經歷

1997-09 ～ 2000-07 湖南科技學院 電子信息工程 大專

1994-09 ～ 1997-07 祁陽四中 高中 高中

**公司 (2011-10 ～ 2012-06)

公司性質： 私營企業 行業類別： 電子、微電子技術、集成電路

擔任職位： 電子工程師 崗位類別： RD/研發工程師

工作描述： 主要負責高效率高功率因數低諧波限壓恒流LED驅動器的開發設計，具備200W左右實際的LLC半橋高功因數的項目實際開發經驗!以及以前產品的改良，效率的提高，產線異常的跟進，客戶的投訴處理以及品質的提高等!

離職原因： 向外發展

**公司 (2008-03 ～ 2011-09)

公司性質： 私營企業 行業類別： 電子、微電子技術、集成電路

擔任職位： 開發工程師 崗位類別： RD/研發工程師

工作描述： 該廠是一家專業開發與生產LED分光分色的全自動測試機的民營企業，產品包括小功率直插，貼片，食人魚，大功率等測試機，主要負責開發用于工控機可以控制的精密數控恒流恒壓電源，以及與PLC簡單通訊接口電路，用于PLC指示燈用電路板，工控機操作系統的安裝，測試系統的安裝調試，日常維護及售后服務的疑難故障的技術支持及解決方案。

離職原因： 公司搬遷

**公司 (2006-03 ～ 2007-12)

公司性質： 私營企業 行業類別： 電子、微電子技術、集成電路

擔任職位： 開發工程師 崗位類別： RD/研發工程師

工作描述： 主要負責遙控充電臺燈，DC-DC驅動日光燈管應急照明電路，AC-DC恒流驅動LED照明，AC-DC緊急夜燈，太陽能充電照明等電路的設計，及其以前該類產品的電路改良。

離職原因： 向外發展

**公司 (2004-06 ～ 2006-01)

公司性質： 民營企業 行業類別： 電子、微電子技術、集成電路

擔任職位： 助理工程師 崗位類別： 電子工程師/技術員

工作描述： 大功率開關電源蓄電池充電器，鎳氫電池充電器，大功率實驗用可調開關電源等項目的跟進及其改良。

離職原因： 向外發展

**公司 (2001-04 ～ 2004-05)

公司性質： 私營企業 行業類別： 計算機硬件

擔任職位： 維修，后來升為PE工程師 崗位類別： 電子工程師/技術員

工作描述： 新產品的導入，生產異常的跟進，對制程異常的分析及改善，測試治具的開發制作及改善，SOP的制作，產能的提升。

離職原因： 向外發展

項目經驗

可編程程控數字電源 (2011-12 ～ 2012-03)

擔任職位： 開發工程師

項目描述： 該可編程數控電源基于STM32F103以及高效高功率因數600W開關電源開發的。

責任描述： 主要負責開關電源以及嵌入式單片機周邊模擬電路的硬件開發，PCB的LAYOUT，BOM表的建立，測試文件的制作，協同軟件工程師進行系統的調試，試產的跟進，后續的改良以及生產資料的移交。因STM32F103具有2個16通道12位的A/D轉換及2通道12位的D/A轉換，無須另外的A/D及D/A，加上該芯片無等待的指令執行速度，因此滿足開關電源的實時閉環反饋控制需求。開關電源基于高功率因數控制芯ICE2PCS01及TL494PWM控制芯片而設計，ICE2PCS01工作于68KHZ頻率下，TL494工作于38KHZ頻率下，采用半橋架構，既減少EMI，又可滿足實時的動態負載調整。調試好PFC 電路再調試PWM部分電路，待各部分正常工作后，再整體調試。

基于工業ISA卡槽控制的高精度數控恒流恒壓源 (2008-06 ～ 2008-10)

擔任職位： 開發電子工程師

項目描述： 用于LED自動化測試設備的高精度數控限壓恒流源，因為是工業應用，所以必須兼顧穩定與準確及快速，基于工業控制卡槽ISA開發，由VB程序在工控機上精確設定和控制電流以及電壓，通過ISA接口8M的速率與板上D/A，A/D進行數據交換，實現閉環反饋控制，從而輸出高精度的穩定的電流與電壓。

責任描述： 1、構思硬件電路的功能以及元器件的選擇，確認，PCB板的LAYOUT,物料BOM的制作，樣板的制作，協同VB工程師對系統的調試，物料的承認，測試文件的制作，試產的跟進，以及資料的移交，后續異常的跟進，客訴問題的處理，以及提供售后疑難問題的解決方案，技術的支持。

可調光手電筒 (2006-05 ～ 2006-05)

擔任職位： 電子工程師

項目描述： PIC10F202單片機控制手電筒實現PWM調光以及控制3檔光照的成功案例，主要是用PIC10F202單片機產生1路可調脈寬的PWM波形來控制有輸入PWM可調電流的恒流DC-DC芯片，實現PWM調光，再用電源開關實現檔位的調節，即實現了3檔光照的選擇

責任描述： 1、構思硬件電路的功能以及元器件的選擇，確認，PCB板的LAYOUT,物料BOM的制作，程序的調試，樣板的制作，物料的承認，測試文件的制作，試產的跟進，以及資料的移交，后續異常的跟進。

技能專長

專業職稱：

計算機水平： 中級

計算機詳細技能： 熟練操作psds2007,power pcb,protel99,AD10等軟件進行單雙面及多層pcb的Layout設計，熟練操作office辦公軟件完成各種工程文件的制作，電腦的軟硬件安裝，常用軟件的安裝，系統的格式化及其重裝，優盤安裝系統及其優盤的制作，以及局域網的組建管理及維護。

技能專長： 1.有PIC10F202單片機控制手電筒實現PWM調光以及控制3檔光照的成功開發案例。

2.成功開發出基于工業控制ISA卡槽控制的高精度數控恒流恒壓源，及其PCB的layout。

3.成功開發出基于STM32F103控制的程控600W開關電源、STM32外圍硬件電路的設計，以及PCB的layout。

4.能熟練設計開關電源電路，PIR紅外感應安防電路，線性電源電路，紅外遙控電路，DC-DC驅動日光燈應急照明電路，AC-DC,DC-DC恒流驅動LED照明電路等的應用及設計，如無線紅外遙控充電手提燈，大功率LED路燈,AC-DC紅外遙控LED廚房燈，感應洗手液機，充電LED手電照明等。

5.熟悉開關電源電路的各種拓撲架構，如RCC,Flyback,Forward,Half-brigde,目前流行的QR模式，LLC半橋等結構，設計高頻變壓器及其電路的調試，熟悉UL,VDE等安規及EMC濾波電路的設計，整改。

6.有扎實的數模電子基礎，有多年豐富的新產品導入及新產品開發經驗，較強的數模電子分析及設計能力，熟悉STM32、恩智浦ARM單片機的資源及外圍硬件電路設計，熟悉C語言的程序設計，懂PLC的梯形圖語言。

語言能力

普通話： 流利 粵語： 差

英語水平： 三級 口語一般

英語： 一般

求職意向

發展方向： 高級電子開發工程師

其他要求： 包食宿，5天八小時制,可提供5險1金。

自身情況

自我評價： 1.有10年豐富的工作經驗及較強的實際動手操作能力。

2.扎實的數模電子電路理論基礎.

3.較強的工作責任心及團隊合作精神，能吃苦耐勞，任勞任怨。

4.具有創新意識，敏銳的洞察力，較強的分析能力。

篇5

早期的恒流源多為線性電源，近幾年隨著開關技術的不斷成熟，線性恒流源逐漸被開關式恒流源所替代。相比之下，開關電源具有體積小、重量輕、功率因數高、效率高等優點，開關電源的研究涉及到自動控制、電力電子等諸多技術領域，高效率、軟開關是開關電源的研究和發展方向。因此，PFC技術、軟開關PWM技術得到了空前的發展，并在開關電源中得到了廣泛的應用。

【關鍵詞】軟開關；功率因數校正；移相全橋ZVS變換器

早期的恒流源多為線性電源，近幾年隨著開關技術的不斷成熟，線性恒流源逐漸被開關式恒流源所替代。相比之下，開關電源具有體積小、重量輕、功率因數高、效率高等優點，開關電源的研究涉及到自動控制、電力電子等諸多技術領域，高效率、軟開關是開關電源的研究和發展方向。因此，PFC技術、軟開關PWM技術得到了空前的發展，并在開關電源中得到了廣泛的應用。

1 開關電源發展現狀

電源是人類目前生活和生產中最為重要的能源形式之一。在工農業領域，很多用電設備都無法直接使用供電電網提供的工頻交流電作為供電電源，而是需要通過某種形式對電網提供的工頻交流電進行變換，得到其所需要的電能形式，才可以使用電設備處于各自的最佳工作狀況或者滿足用戶負載的特殊工作情況的要求。可調直流電源實質是輸出電壓（或電流）可調的穩壓（或穩流）電源。可調直流電源的應用非常廣泛，在工業領域主要用于大功率直流電動機的供電電源；蓄電池充電電源，PCB曝光燈電源；電阻器、繼電器、電機等電子元件老練供電電源；電解電源、實驗室、電子設備的供電電源等。同時許多用電設備，如信號源、自動控制系統、檢測系統等，對其供電電源的電壓穩定精度要求比較高。

就信號源而言，若其供電電壓不穩定，就會造成信號源發出的信號不穩定或不能發出特定頻率的信號。對一些精密的電子儀器而言，若其供電電壓出現波動，將導致測量和計算結果出現誤差。對一些控制系統而言，若其供電電壓不穩定將引起自動控制系統工作不穩定，甚至不能工作。可調直流電源在農業領域也有應用，例如靜電噴霧殺蟲、環境靜電除塵、靜電殺菌、生物靜電效應研究、種子靜電處理等等。

2 可調直流電源的特點

隨著工農業技術的不斷發展，一些用電設備對供電電源要求也變得越來越高，并對其性能、精度、體積、重量、智能化操作等各方面都提出了新的技術要求，現有的直流電源已經不能滿足相關要求。

可調直流電源主要分為線性直流電源和開關型直流電源兩種。線性直流電源電路中的調整功率管工作在線性放大區。這種穩壓電源的主要優點是電路結構簡單，輸出紋波小，精度高，對電網的諧波干擾小，輸出電壓穩定，抗干擾性好。當然，直流線性穩壓電源也有一些致命缺點，限制了它在一些場合的應用。其調整管工作在線性放大狀態，因而發熱量大，效率低，其效率一般只有45%；由于線性穩壓電源的發熱量比較大，必須進行散熱，所以線性穩壓電源往往需要加上龐大的散熱片，而且穩壓電源工作在工頻50Hz下，輸入端口的工頻變壓器體積也很大；當要制作多組電壓輸出時，變壓器體積會更龐大，不便于開關電源的微型化和輕量化。

高頻開關電源是指功率晶體管工作在高頻開關狀態的直流穩壓電源。高頻開關電源與線性直流電源相比主要有以下優點：（1）體積小，重量輕由于開關電源采用了高頻技術，去掉了傳統的工頻變壓器，使得變壓器、濾波電感和濾波電容的體積和重量大大減小。（2）效率高。高頻開關電源采用的功率開關管功耗一般比較小，尤其將軟開關技術應用在開關電源中時，可以大大的減小開關損耗。（3）功率因數高。在配有功率因數校正電路的高頻開關電源中，功率因數一般在0.9以上，而且基本不受負載變化的影響。（4）穩壓精度高。高頻開關電源的穩壓精度可高達0.2%。（5）可靠性高、靈活性高。在采用單項有源功率因數校正電路的開關電源中，電源允許的輸入范圍比較大，能滿足世界各國不同的電網等級，所以電源裝置的可靠性和靈活性比較高。由于高頻開關電源具有以上這些優點，其應用也越來越廣泛，并且逐漸占領主流市場，有取代線性直流電源之勢。因此研究和設計一種低功耗、高效率、大功率的高性能開關電源意義深遠。

現在市場上主流的可調直流電源有線性直流電源和開關型直流電源，開關型直流電源以其功率因數高、體積小等優點占據主流市場，近幾年隨著科技的發展，我國生產的直流穩壓電源（開關電源）的工作頻率由原來的幾十千赫茲發展到現在的幾百千赫茲，但是和歐美、日本等發達國家還是有一定的差距，以美國為首的幾個發達國家在這方面的研究已經轉向高頻下電源的拓撲理論、工作原理、建模分析等方面技術領域。因此，我國開關電源的研究及應用在這些方面與發達國家還有很大的差距。

3 結語

隨著我國科學技術的不斷提升，我們國民生產各部門，各行業對直流電源的要求會更一步的提升，尤其是對20A直流電源方面，尋找新式的電源已經分非常迫切的了。為此希望我國能夠早日制造出能夠適合各種行業的電源，進一步促進我國的興旺發展。

參考文獻：

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[4]楊貴恒，張瑞偉，錢希森等.直流穩壓電源[M]，北京：化學工業出版社，2010

篇6

關鍵詞 CUK直直變換器 直直變換器 直流開關電源 應用

中圖分類號：TM46 文獻標識碼：A

電源是現代生活必需品，衣食住行離不開電源，文化娛樂、辦公學習、科學研究、國防建設、交通運輸都離不了電源。計算機、電視機、X光機等雖然也是打開開關就能工作，但是這些機器里面都已經做了電能變換處理，將正弦的交流市電轉換成各自需要的直流電、高壓電、脈沖電。另外用蓄電池經過電能變換可獲得電能。衛星、飛行器，把太陽能收集起來，再經過電能變換獲是需要的各種電能來維持長期運行。近年來，通信技術發展迅速，通信產品日趨小型化、綠色化，這對其供電模塊，即通信電源模塊，提出了越來越高的要求。通信電源模塊的發展趨勢為高效率、高功率密度、高可靠性，與此同時，它還要有良好的動態性能和適應寬輸入范圍的能力，這些對通信電源模塊的設計提出了很大的挑戰，尤其是寬輸入范圍。由于通信電源模塊大多數時間工作在額定電壓下，因此保證額定輸入電壓時的高效率十分重要，它是高功率密度和高可靠性的保障。針對寬輸入電壓范圍，選擇合適的電路拓撲十分重要。Buck 型拓撲結構的變換效率最高點一般在輸入電壓較低時，而Boost 型則恰恰相反，因此很難在額定輸入電壓時取得最高的效率。

1直直變換器概述

1.1直直變換器源頭

要想探究變換器的源頭，我們就要先來了解一下開關電源的分類。現代開關電源分為直流開關電源和交流開關電源兩類，前者輸出質量較高的直流電，后者輸出質量較高的交流電。開關電源的核心是電力電子變換器。電力電子變換器是應用電力電子器件將一種電能轉變為另一種或多種形式電能的裝置，按轉換電能的種類，可分為四種類型：直流-直流變換器，它是一種直流電能轉換成另一種或多種直流電能的變換器，是直流開關電源的主要部件；逆變器，是將直流電轉換為交流電的電能變換器，是交流開關電源和不間斷電源UPS的主要部件；整流器，是將交流電轉換為直流電的電能變換器；交交變頻器，是將一頻率的交流電直接轉換為另一種恒定頻率或可變頻的交流電，或是將變頻交流電直接轉換為恒頻交流電的電能變換器。這四類變換器可以是單向變換的，也可以是雙向變換的。單向電能變換器只能將電能從一個方向輸入，經變換后從另一個方向輸出；雙向電能變換器可實現電能的雙向流動。近些年還有人提出一種新穎的四開關Buck-Boost 變換器及其控制策略，該變換器由Buck變換器和Boost變換器級聯等效而成，其可以將寬范圍的輸入電壓高效率變換到額定電壓附近，這樣對后級變換器而言輸入就是一個窄范圍，從而保證了后級變換器的優化設計；與此同時，四開關Buck-Boost變換器的濾波工作模式還保證了額定輸入電壓附近效率的最高。之后，推導出輸入與輸出電壓關系式和電感電流紋波理論值。設計并制作出樣機，經實驗證明理論分析的正確性，并給出詳細的實驗數據，包括MOSFE T驅動時序、漏源極波形、電壓紋波、輸入與輸出電壓關系驗證表和開關占空比與主電路效率關系曲線圖。它以TI的MSP430F6638芯片為控制核心，主電路以四開關單電感Buck-Boost結構為拓撲，采用同步整流控制，外擴驅動電路和電壓、電流檢測電路。MOSFET驅動信號是由430片內兩個PWM 模塊發出的四路PWM 波提供，通過430片內12位ADC采集輸入電壓、電流和輸出電壓、電流，通過數字PI 算法來調節PWM 占空比即可實現電源的恒壓、恒流輸出和恒定功率輸出。系統外接了鍵盤和液晶屏可進行人機交互。另外其通信端口可以和其它設備進行通信，可根據系統要求進行電源參數設定。高效性、靈活性和寬范圍的輸入、輸出電壓是數字開關電源的重要性能指標。對于主電路拓撲的選擇考慮在不需要隔離的電源系統中，盡量不采用有變壓器的拓撲，以提高效率；在非隔離型的基本變換器中具有升降壓功能的拓撲Buck-Boost、Cuk、Zeta 和Sepic，但Buck-Boost 和Cuk的輸出電壓與輸入電壓極性相反，使檢測電路設計復雜化；而Cuk、Zeta 和Sepic所需儲能元件多，不利于電源參數的靈活調節。本系統主電路采用同步整流方式控制的四開關單電感Buck-Boost 結構。它是由一個同步Buck 電路通過電感橋接到一個同步Boost 電路。此電路具有升降壓功能，把原有的Buck電路和Boost電路的續流二極管用低導通電阻的MOSFET管代替，利用其反向導電特性降低了導通損耗，提高了轉換效率。

1.2直流變換器的分類

直流變換按輸入與輸出間是否有電氣隔離可分為兩類：沒有電氣隔離的稱為非隔離的直流變換器，有電氣隔離的稱為隔離的直流變換器。非隔離型的直流變換器按所用有源功率器的個數，可分為單管、雙管、和四管三類。隔離型的變換器可以實現輸入與輸出間電氣隔離，通常采用變壓器實現隔離，變壓器本身具有變壓的功能，有利于擴大變換器的應用范圍。非有隔離型的變換器和隔離型的變換器組合得到單個變換器不具備的特性。按能量傳遞來分，直流變換器有單向和雙向兩種。

按開關管的開關條件，直流變換器可分為硬開關和軟開關兩種。軟開關直流變壓器的開關管在開通或關斷過程中，或是加于其上的電壓為零，即零電壓開關，這種開關方式顯著地減少了開關損耗和開關過程中引起的震蕩，可以大幅度地提高開關頻率，為變換器的小型化的模塊化創造了條件。

直直變換器分類示意圖如圖一所示：

圖1：直直變換器分類

1.3直直變換器基本概念

直直變換器，即直流/直流變換器，它是將一種直流電源變換成另一種具有不同輸出特性的直流電源的電力電子裝置。直直變換器可將某種直流電能變換成負載所需的電壓或電流可控的直流電源，它通過對電力電子器件的快速通、斷控制，而反恒定直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，通過控制占空比的變化來改變這一脈沖序列的脈沖寬度，以實現輸出電壓平均值的調節，再經輸出濾波器濾波，在負載上得到電壓可控的直流電能。

1.4控制輸出電壓方法

控制輸出電壓的基本方法有以下三種：

（1）定頻調寬控制，稱為脈沖寬度調制型，即：PWM型。

（2）定寬調頻控制，稱為脈沖頻率調制型。

（3）調頻調寬混合控制。

在固定開關頻率的脈寬調制（PWM）方法中，開關通、斷控制信號由此產生。

2 Cuk直直變換器

2.1 Cuk直直變換器基本形式及工作狀態

Cuk直直變換器是非隔離型變換器的一種，Cuk型電路可以看成是由升壓型電路和降壓型前后級聯而成的。Cuk電路及Cuk等效電路如圖二所示。

圖2：Cuk電路（左）及Cuk等效電路（右）

（1）S通時，Ui―L-S回路和R-L1-C1-S回路有電流。

（2）S斷時，Ui―L-C1-D回路和R-L1-D回路有電流。

（3）電路相當于開關S在A、B兩點之間交替切換。

2.2 利用伏秒平衡推導

對電感L：UiTon =（Uc1-Ui）Toff

對電感L1：（Uc1+U0）Ton=- U0 Toff

U0/Ui=-D/（1-D）

等式右邊的負號表示輸出電壓與輸入電壓極性相反，其輸出電壓即可以高于其輸入電壓，也可以低于輸入電壓。

2.3優點

與升降壓斬波電路相比，期優點在于輸入電源電流和輸出負載電流都是連續的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。

3 直流開關電源及其應用

直流開關電源是具有直流變換器且輸出電壓恒定或按要求變化的直流電源，其輸入為直流電，也可以是交流電。直流開關電源部分或全部符合以下特征：電源電壓和負載在規定的范圍內變化時，輸出電壓應保持在允許的范圍內變化；輸入與輸出間有好的電氣隔離；可以輸出單路或多路電壓，各路之間有電氣隔離。

直流開關電源與直流線性電源相比，其電力電子器件在開關狀態工作，電源內部損耗小，效率高；開關頻率高，電源體積和重量小。

直流開關電源在大型計算機、通信系統、航空航天器中的電源是分布式電源系統，包括三個部分：第一部分為發電系統，第二部分是一次電源，第三個部分是二次電源。發電系統是將其他能量轉化為電能的設備一次電源用于將變化范圍較大的輸入電壓轉變為所需的輸出電壓。二次電源則直接面向用電設備，分布式電源系統的發電系統、一次電源和部分二次電源為多冗余度電源，電源間互相并聯，電源模塊內有運行狀態監控電路，可準確判斷電源故障，并切除故障電源，因而有較高的可靠性。同時，一次電源和輸出都并有蓄電池，從而防止發電系統或個別一次電源故障引起的匯流條電壓中斷，實現了不間斷供電。因此，分布式電源系統是高可靠和不間斷供電系統，目前只有直流供電系統才能實現完善的不間斷供電。

4對直流開關電源的要求

電源是電子設備正常工作的基礎部件，有很高的要求，包括使用要求和電氣性能要求。使用要求是：高的可靠性、好的可維修性、小的體積重量、低的價格及使用費用和好的電氣性能。平均故障間隔時間MTBF是衡量開關電源和其他設備可靠性的重要標志。減小損耗、提高效率和改善散熱條件，從而減小電源的溫度升高，是提高可靠性的基本方法。加強生產過程質量控制，保證好的電氣絕緣和機械強度等也十分和重要。對于中大型開關電源，改善可維修性十分重要。及時診斷故障部位，不用專用工夾具即能排除故障是可維修性好壞的衡量標志。可維修性包括現場維修和車間維修兩個方面。現場維修要求在電源系統運行情況下快速卸下故障電源模塊，更換新模塊，并有新模塊方便地投入系統運行。車間維修是對故障電源本身的修理。對于小功率電源模塊則一般不再修理。隨著芯片集成的不斷提高，電子設備內功能部件的體積不斷減小，因而要求設備內部電源的體積和重量不斷減小。直接裝在印制板上的模塊電源，還要求薄型化。提高開關頻率要求發展高速電力電子器件和高頻損耗的磁芯及電容器，發展高強度、高絕緣性能和高導熱性的絕緣材料，發展新型的零開關損耗電路拓撲和相應的電源結構與工藝方法。降低開關電源生產成本和使用費是提高市場競爭力的主要條件。直流開關電源的輸入電源有兩種：直流電源和交流電源。交流輸入時，交流電壓往往要先經整濾波變換成直流電壓后，再通過直流變換器轉變為所需的直流電壓。使用直流電源時，電源電壓額定值及其變化范圍，輸入電流額定值及其變化范圍。輸入沖擊電流，輸入電壓的突然下降或瞬時斷電，輸入漏電流等是必須考慮的因素。輸入為交流時還必須考慮輸入電壓相數，電源額定頻率用項變動范圍，輸入電流波形和輸入功率因數等要求。開關電源還應有輸出過壓、欠壓、過流和過熱等保護功能，以免損壞用電設備。直流開關電源的發展高頻化、小型化、模塊化和智能化是直流開關發展方向。智能化是便于使用和維修的基礎，無人值守的電源機房、航空和航天器電源系統等等都要求高度智能化，以實現正常、故障應急和危急情況下對電源的自動管理。

5 CUK變換器電路拓撲和控制方式

由于BUCK/BOOST變換器的Lf在BUCK/BOOST變換器的這個缺點，美國加州理工學院SLOBODAN （下轉第188頁）（上接第163頁）CUK教授提出了單管CUK變換器，該變換器在輸入端和輸出端均有電感，從而顯著地減小了輸入和輸出電流的脈動。和BUCK或BOOST相比，CUK電路有兩個電感，輸入是電感L1和輸出電感L2，另外還增加了一個電容C1。它的輸出電壓Vo極性和輸入電壓Vin相反，與BUCK/BOOST是相同。另一個與BOOCK/BOOST的相同點是輸出電壓Vo也可低于、等于或高于輸入電壓Vin。開關管Q也是采用PWM控制方式。變換器也有電流連續和斷續兩種工作方式。但與前三種變換器不同，這里不是指電感電流的斷續，而是指流過二極管的電流連續或斷續。在一開關周期中開關管Q的截止時1-Dy）TS內，若二極管電流總是大于零，則為電流連續；若二極管電流在一段時間內為零，則為電流斷續工作；若二極管電流在t=Ts時剛降為零，則為臨界連續工作方式。

6結語

本文力圖按照直流開關電源軟開關技術的發展過程來論述各類軟開關技術的基本思路、概念和工作原理，使大家能從中得到一些有益的思路，并且舉一反三，從而進一步豐富和發展直關電源軟開關技術。特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產品的小型化、輕便化。另外開關電源的發展與應用在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。開關電源還應用在有輸出過壓、欠電壓、過流和過熱等保護功能，以免損壞用電設備。在構成電源系統時，開關電源還應有遙控、遙測和遙信功能。以及開關電源應有高的電能轉換效率、低的噪音、好的電磁兼容性和絕緣性能等。

參考文獻

篇7

[關鍵詞]開關電源 ；PWM；UC3875；驅動電路

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）26-0257-01

0 引言

開關電源因具有體積小、重量輕、效率高、發熱量低、性能穩定等優點而逐漸取代傳統技術制造的連續工作電源，并廣泛應用于電子整機與設備中。開關型穩壓電源采用功率半導體器件作為開關，通過控制開關的占空比調整輸出電壓。以功率晶體管（GTR）為例，當開關管飽和導通時，集電極和發射極兩端的壓降接近零；當開關管截止時，其集電極電流為零[1]。所以其功耗小，效率可高達70%-95%。而功耗小，散熱器也隨之減小。開關型穩壓電源直接對電網電壓進行整流、濾波、調整，然后由開關調整管進行穩壓，不需要電源變壓器。此外，開關工作頻率為幾十千赫，濾波電容器、電感器數值較小。因此開關電源具有重量輕、體積小等優點。

1 開關電源的類型

按驅動方式分類有：（1）自激式開關電源其借助于變換器自身的正反饋控制信號，實現開關自持周期性開關。開關管起著振蕩器件和功率開關的作用[2]。（2）他激式開關電源其電源內部備有專門獨立的振蕩電路，與振蕩器同步的控制信號驅動開關管[3]。

按能量轉換過程的類型分類有：（1）直流～直流（DC～DC）。（2）逆變器（DC～AC）。（3）開關整流器（AC～DC）。（4）交流～交流變頻器（AC～AC）。

2 開關電源設計

在幾種常用的變換電路中，因為半橋、全橋變換電路功率開關管承受的電壓比推挽變換電路低一倍，由于市電電壓較高，所以不選推挽變換電路。半橋變換電路與全橋變換電路在輸出同樣功率時，半橋變換電路的功率開關管承受二倍的工作電流，不易選管，輸出功率較全橋小，所以采用全橋變換電路。

在設計制作的1.2kW（48V/25A）的軟開關直流電源中，其主電路為全橋變換器結構，四只開關管均為MOSFET（1000V/24A），采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂開關管實現ZVS、滯后臂開關管實現ZCS，電路結構簡圖如圖1。VT1～VT4是全橋變換器的四只MOSFET開關管，VD1、VD2分別是超前臂開關管VT1、VT2的反并超快恢復二極管，C1、C2分別是為了實現VTl、VT2的ZVS設置的高頻電容，VD3、VD4是反向電流阻斷二極管，以實現滯后臂VT3、VT4的ZCS，Llk為變壓器漏感，Cb為阻斷電容，T為主變壓器，副邊由VD5～VD8構成的高頻整流電路以及L1、C3、C4等濾波器件組成。

圖1 1.2KW軟開關直流電源電路結構簡圖

其基本工作原理如下：當開關管VT1、VT4或VT2、VT3同時導通時，電路工作情況與全橋變換器的硬開關工作模式情況一樣，主變壓器原邊向負載提供能量。通過移相控制，在關斷VT1時并不馬上關斷VT4，而是根據輸出反饋信號決定的移相角，經過一定時間后再關斷VT4，在關斷VT1之前，由于VT1導通，其并聯電容C1上電壓等于VT1的導通壓降，理想狀況下其值為零，當關斷VT1時刻，C1開始充電，由于電容電壓不能突變，因此，VT1即是零電壓關斷。

由于變壓器漏感L1k以及副邊整流濾波電感的作用，VT1關斷后，原邊電流不能突變，繼續給Cb充電，同時C2也通過原邊放電，當C2電壓降到零后，VD2自然導通，這時開通VT2，則VT2即是零電壓開通。

當C1充滿電、C2放電完畢后，由于VD2是導通的，此時加在變壓器原邊繞組和漏感上的電壓為阻斷電容Cb兩端電壓，原邊電流開始減小，但繼續給Cb充電，直到原邊電流為零，這時由于VD4的阻斷作用，電容Cb不能通過VT2、VT4、VD4進行放電，Cb兩端電壓維持不變，這時流過VT4電流為零，關斷VT4即是零電流關斷。

關斷VT4以后，經過預先設置的死區時間后開通VT3，由于電壓器漏感的存在，原邊電流不能突變，因此VT3即是零電流開通。

VT2、VT3同時導通后原邊向負載提供能量，一定時間后關斷VT2，由于C2的存在，VT2是零電壓關斷，如同前面分析，原邊電流這時不能突變，C1經過VD3、VT3、Cb放電完畢后，VD1自然導通，此時開通VT1即是零電壓開通，由于VD3的阻斷，原邊電流降為零以后，關斷VT3，則VT3即是零電流關斷，經過預選設置好的死區時間延遲后開通VT4，由于變壓器漏感及副邊濾波電感的作用，原邊電流不能突變，VT4即是零電流開通。

3 UC387構成的驅動電路設計

UC3875是美國Unitrode公司針對移相控制方案推出的PWM控制芯片，實用于全橋變換器中驅動四個開關管，四個輸出均為圖騰柱式結構，可以直接驅動MOSFET或經過驅動電路放大，驅動大功率MOSFET或IGBT。由于該期間設計巧妙，是一種應用前景較好的控制芯片。

本電源的主功率管選用的MOSFET，是電壓型驅動方式，驅動功率要求比較小。采用脈沖變壓器將功率管的驅動端和控制電路隔離。UC3875的驅動端具有2A的電流峰值，但為了提高電路的可靠性，防止UC3875因為功率太大而損壞，所以采用達林頓驅動的晶體管組成輸出電路來驅動脈沖變壓器的原邊。超前橋臂的驅動電路如圖2所示，之后橋臂的驅動電路也一樣。

圖中，D1、D2和D3、D4是肖特基二極管，用于防止驅動管的電壓由于低于或高于電源電壓而損壞。R21和R22是限流電阻，DW1、DW2和DW3、DW4是齊納穩壓管，用來限制脈沖變壓器的輸出電壓，防止功率管損壞。T1和T3選中TIP122，T2、T4選用TIP127，T1？T4是達林頓驅動的晶體管，耐壓為100V，持續電流為5A，峰值電流可達8A，其開啟時間和關斷時間分別為1.5μs和2.5μs，而開關電源的設計的頻率為70KHZ，即14μs>1.5μs+2.5μs，滿足設計要求。

圖2 功率管驅動電路

除了輸出電流限制外，本電源還設置有五個保護功能：輸入過電壓保護、輸入過流保護、輸出過壓保護、輸出過流保護、過熱保護。五種保護都是通過一個或門UC3875的電流檢測端C/S+（5腳），使其電壓高于2.5V，導致UC3875關斷輸出。輸入、輸出電流分別取自串聯在輸入、輸出回路中的分流器上的信號（0-75mV）。

4 結束語

本文介紹了由UC3875芯片作為控制電路的1.2KW移相控制全橋變換軟開關電源，由于開關管在ZVS條件下運行，可實現高頻化，而且控制簡單，性能可靠，適用于大功率場合。且能保持恒頻運行，就不會同時出現大電壓、大電流，減少了開關所受的應力，實現了高效化。大大減小了電源的體積。

參考文獻

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[3] 楊恒.開關電源典型設計實例精選[M].中國電力出版社.2007.

篇8

在本地市面上，出現一種小霸王TDX-668B中九專用接收機，經認定很可能是一款山寨機，該機電源是以THX203H集成電路為核心的開關電源，筆者頭一次見到這類電源，在此暫不對小霸王TDX-668B是否為山寨機進行討論，只對該機開關電源電路原理進行分析。

THX203H是專為高性價比AC／DC轉換而設計的高性能電流模式PWM控制器，集成電路內部的啟動電路被設計成一種獨特的電流吸入方式，可利用功率開關管本身的放大作用完成啟動，顯著地降低了啟動電阻的功率消耗，在輸出功率較小時將自動降低工作頻率，從而實現了極低的待機功耗。THX203H內部還提供了完善的防過載、防飽和功能，可實時防范過載、變壓器飽和、輸出短路等異常狀況，提高了電源的可靠性。圖1為THX203H內部電路框圖，其引腳功能為：①腳(OB)接功率管基極，啟動電流輸入，外接啟動電阻，②腳(VCC)供電端，③腳(GND)接地端，④腳(CT)振蕩電容端，外接定日寸電容，⑤腳(FB)反饋端，⑥腳(IS)開關電流取樣與限制設定端，外接電源取樣電阻，⑦、⑧腳(OC)輸出端，接開關變壓器。圖2是根據實物繪制的小霸王TDX-668B中九專用接收機開關電源原理圖，下面對該電源電路原理作一簡要分析。

交流220V市電經電源開關SW、保險管F1送到由D1-D4組成的橋式整流電路整流、EC2濾波后，產生約300V的直流電壓，該電壓一路經開關變壓器T初級繞組①一②加到THX203H⑦、⑧腳(內部功率開關管的集電極)，另一路經啟動電阻R2加到THX203H①腳，在THX203H內部由功率管輸入啟動電流到VCC，當VCC電壓上升到8.8時，THX203H內部完成啟動過程，進入正常工作階段。這個初始的啟動電壓由啟動電阻提供，輸入的高電壓通過啟動電阻注入功率管的基極，放大的IC電流在THX203H內部經過限制電路對②腳(VCC)外接電容充電，從而形成啟動電壓。THX203H正常時VCC電壓應保持在4.8-9V之間，若VCC電壓下降到4.4V時振蕩器將進入關閉狀態，VCC電壓進一步降低到3.8V時THX203H即開始重新啟動。電源正常工作后，開關變壓器各次級繞組輸出高頻脈沖電壓，經各自整流濾波后輸出3.3V、15V、20V三組電壓，為主板各單元電路提供電源。

該機開關電源穩壓電路主要由1C1(THX203H)、光電耦合器IC2(PC81 7B)，精密可調基準三端穩壓器IC3(TL431)以及取樣電阻R11、R10、R13等組成，次級3.3V組電源作為穩壓調節的取樣電壓。當因某種原因導致輸出電壓升高時，R11與R10、R13分壓處的電壓值隨之升高，取樣電路把這一升高的變化量送到IC3(TL431)的控制端R，控制端R的電壓也會隨著升高，經其內部電路處理后使TL431的K端電壓下降，變化的電壓通過IC2(PC817B)反饋到ICI(THX203H)反饋端⑤腳(FB)，在FB電壓低于1.8V時，將使振蕩器振蕩周期加大，開關頻率下降，使輸出電壓降低，達到穩定輸出電壓的目的。當輸出電壓降低時，穩壓控制與上述過程相反。

小霸王TDX-668B中九專用接收機開關電源的過流、過熱、過壓和欠壓保護均由THX203H內部電路完成。THX203H具有逐周期電流限制功能，每個開關周期均對開關電流進行檢測，達到設定電流或防上限電流時即進入關周期。THX203H內部集成了精確的過溫度保護功能，當內部溫度達到140℃時，熱保護電路動作，將時鐘信號下拉，使開關頻率降低，開關頻率隨溫度的升高而降低，直至振蕩器關閉。THX203H內部具有帶遲滯的欠電壓保護功能，在THX203H正常工作8寸VCC電壓應保持在4.8-9V之間，若VCC電壓下降到4.4V時，振蕩器將進入關閉狀態；THX203 H內部VCC具有上限電壓比較器控制功能，若VCC電壓試圖大于9.6V時，則比較器動作，反饋電壓將被下拉。鎖定VCCA9.6V，達到過電壓限制作用。在THX203H外部的保護電路主要是由R4、C3、D5組成的消尖峰電路，吸收THX203H內部功率管截止瞬間開關變壓器初級繞組產生的尖峰脈沖電壓，保護THX203H內部的功率管不被過高的尖峰電壓擊穿。

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關鍵詞：功率因數開關電源功率因數校正

1. 前言

在開關電源出現以前，功率因數校正主要是為了解決在感性負載或容性負載電路中，電流和電壓不同相的問題，以提高電源的利用效率。在開關電源被廣泛使用之后，功率因數校正又有了新的內容。

開關電源大都是在整流后直接用一個大容量的電容濾波，在濾波電容的充、放電作用下，電容兩端的直流電壓輸出略呈鋸齒狀的波紋。由于濾波電容上電壓的最小值遠非為零，與其最大值(波紋峰值)相差并不多，又因為整流二極管的單向導電性，只有在供電線路中交流電壓的瞬時值大于濾波電容上的直流電壓時，整流二極管才會因正向偏置而導通。而當AC輸入電壓瞬時值低于濾波電容上的電壓時，整流二極管又會因反向偏置而截止。也就是說，在AC線路電壓的每半個周期內，只有在其峰值附近，二極管才會導通。因此，雖然供電線路中的輸入電壓大體保持了正弦波波形，但供電線路中的輸入電流卻呈尖峰脈沖狀。這種波形嚴重失真的電流中含有大量的高次諧波。由于要保證負載功率的要求，在二極管導通期間會產生極大的導通電流，使供電電路中的供電電流呈幅值極高的尖頂尖頂脈沖狀態，它不僅降低了對供電的利用效率，更為嚴重的是它在供電線路容量不足，或電路負載較大時會產生嚴重的交流電壓的波形畸變，并產生多次諧波，從而，干擾了其它用電器具的正常工作。

現在功率因數校正的含義，不再僅僅是解決供電的電壓和電流不同相位的問題，更要解決的是因供電電流呈強脈沖狀態，而引起的電磁干擾(EMI)和電磁兼容(EMC)的問題。

2. 什么是功率因數

在開關電源出現以前，功率因數主要是指電路中電壓和電流相位差的余弦值，開關電源出現以后，考慮到電路中有高次諧波成份，就把功率因數（PF）定義為有功功率(P)和視在功率(S)的比值。該公式為：

          (1-1)

公式中：I1為輸入電流基波有效值；U1為輸入電壓基波有效值；IR為電網中電流的有效值，IR= ， 其中 I1、I2、…、In為輸入電流中1次、2次至n次諧波的有效值 ；γ定義為為輸入電流的波形畸變因數；稱為基波電壓和基波電流的位移因數。由此可見，功率因數的大小由輸入電流的波形畸變因數以及基波電壓和基波電流的位移因數共同決定。越小，則設備產生的無功功率就越大，設備利用電源的效率越低，導線和變壓器繞組中的感抗損耗就越大；γ 越小，表示設備輸入電流諧波成分越大，將造成線路中輸入的電壓波形畸變，對供電電網造成污染，使功率因數降低，嚴重時會干擾其他電子設備正常工作甚至造成電子設備的損壞。通常無源電容濾波二極管整流電路輸入端的功率因數只能達到0.65 左右 。從式(1-1)可見，抑制電路中的電流的高次諧波分量即可以減小γ，提高功率因數。如何抑制消除諧波對公共電網的污染、提高功率因數已成為每個開關電源設計工程師必須要考慮的問題。

3. 功率因數校正的方法

目前廣泛應用的改善功率因數的方法主要有以下幾種：

① 多脈沖整流法。它是利用變壓器對各次不同諧波電流進行移相，使奇次諧波（開關電源中的諧波主要是奇次諧波）在變壓器次級相互疊，進而消除諧波。這種方法主要應用于變壓器負載平衡時的低次諧波的濾除。

② 無源濾波法。利用一個濾波電感，串連在整流和濾波電容之間，或在交流電源輸入側接入一個諧振濾波器。該方法的主要優點是電路結構簡單，成本低，穩定性高，電磁干擾比較小；缺點就是是電感電容的尺寸大，重量大，功率因數改善有限（一般可提高到0.9左右），電路的工作性能與頻率、負載變化及輸入電壓有關，并且電感和電容間有教大的充放電電流等。該方法對抑制電路中的高次諧波有效，不過濾波設備體積龐大，而且運行的時候會受到系統阻抗的影響，若不使用調諧電抗器，就有可能會與系統中的電抗產生諧振。

③ 有源功率因數校正。它直接采用高頻的有源開關或采用AC/DC變換方法，迫使輸入電流成為和電網電壓同相位的正弦波。在整流電路和負載電路之間接入一個DC/DC開關變換器，采用電流負反饋技術，使輸入端的電流波形跟蹤交流輸入正弦電壓的波形，從而使供電線路輸入端的電流波形近似為正弦波，并與輸入的供電電壓同相位。該方法的主要特點是：可得到比無源濾波更高的功率因數，總諧波電壓的波形畸變小，可在較寬的電壓輸入范圍內和更大的帶寬內工作，電路的體積小、重量輕，輸出的電壓也可保持恒定。主要缺點是：電路結構復雜，平均無故障時間下降，成本較高，效率會有所降低等。

綜上所述，凡是能夠消除電路中的高頻諧波成份，改善輸入電流的波形，使其成為或無限接近于供電電壓的的正弦波形，就可實現功率因數校正的目的。

4. 功率因數校正電路的結構形式

目前，功率因數校正電路可以簡單的分成無源和有源兩種。無源功率因數校正電路，通常是在濾波電容之前，加上一個大容量的電感，由電感抑制電路中的高頻電流，進而改善功率因數，不過效率不高而且電路體積大而笨重。有源功率因數校正電路，往往是利用一個高頻開關，控制電流的的通斷，進而讓電流波形和電壓波形大體相似，以改善電路的功率因數。有源功率因數校正電路的特點是體積較小，重量輕，功率因數比無源功率因數校正電路的高。圖（1）給出了功率因數校正電路的三種不同的結構形式。

圖（1）

由于Boost電路結構簡單，實現成本低，所以它是目前應用最廣泛的功率因數校正電路。除了上述特點以外，在Boost電路中與整流橋串聯的電感能減小高頻噪聲，減小輸入濾波器的體積，從而降低了成本。

Boost拓撲結構的功率因數校正電路工作在連續電流模式（也就是說輸入端的電感電流在整個切換周期內是連續導通的），利用輸入電容Ci可減少切換時所造成的雜信號回流至交流電源。此外，Boost電感只儲存一小部分的轉換能量，因為交流電源在電感去磁 期間，即MOSFET在關斷期間仍持續供給能量，所以與其他拓撲結構相比，Boost拓撲結構只需較小的電感。

5. 小結

隨著開關電源的快速發展和大量應用，人們對功率因數校正電路的研究也越來越深入和全面。現在市面上已經有了很多的功率因數校正集成模塊，人們已經能夠很容易的利用這些模塊來設計簡單而又高效率的開關電源電路。但是，人們并沒有停止繼續探索，還有很多學者和工程師們在這個領域繼續著創新和進步。

參考文獻：

     [1]張占松，蔡宣三開關電源的原理與設計．北京：電子工業出版社，1998

     [2]嚴百平等，不連續導電模式高功率因數開關電源．北京：科學出版社，2001

     [3]毛興武，祝大衛電子鎮流器原理與制作．北京 ：人民郵電出版社，1999

篇10

一臺某品牌ABS-S中星9號直播鐵殼接收機，輸出接口只有AV端子，有序列號。使用中圖像出現兩條緩慢滾動的寬約1 00mm的干擾帶，干擾帶經過的地方，圖像出現雪花，顆粒較粗，非常影響收看。另外電視機收看有線電視時，如果開啟該接收機，會干擾有線電視的正常收看，表現為電視圖像有網紋，雪花糙點明顯增加。

打開接收機箱后發現未裝主板螺絲，主板向上翹起，高頻頭為主板集成且無屏蔽罩。起初懷疑故障是AV端子接地不良所致，經檢查AV端子接地良好。然后檢查直流濾波電容容量，結果3.3V、5V、13V、19V各電壓級濾波電容容量正常。仔細查看電源板電路，發現電源進線端未使用濾波電路，市電直接經過四只二極管構成的橋式整流電路變為直流后供給開關電源電路。

由于橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波，開關電源中功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流，其中含有豐富的高次諧波分量，會產生諧波干擾。功率開關管在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變又會產生尖峰干擾。尖峰干擾和諧波干擾能量通過輸入輸出線傳播出去而形成傳導干擾，而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，會在空間產生電磁場形成輻射干擾。為消除干擾，開關電源都需在輸入輸出端使用抑制干擾的濾波電路，以免對下級電路及周圍電器的正常工作造成干擾。

該接收機電源電路由于未使用抑制干擾的濾波電路，干擾能量通過線路傳導和空中輻射的形式干擾了有線電視的和接收機的視頻輸出信號。

解決辦法就是加裝抑制干擾的濾波電路，電路可以自己制作，電路如圖1。

獲得抑制干擾濾波電路最簡單的辦法就是從廢舊電器設備上獲得。凡是使用開關電源的電器設備上都有抑制干擾濾波電路，如舊彩電、舊顯示器、舊計算機電源，甚至部分舊手機充電器電路中都有，將抑制干擾的濾波電路用鋸條或刀片取下來，進線端接市電，出線端接到接收機的電源以進線端即可，筆者使用的抑制干擾濾波電路就是從舊光纖收發器電源盒中得到的，見圖2。

安裝濾波器要特別注意輸入導線與輸出導線的間隔距離，不能把它們捆在一起走線，否則干擾信號很容易從輸入線上耦合到輸出線上，這將會大大降低濾波器的抑制效果。

濾波器裝上后，原來的雪花干擾帶消失了，圖像也通透不少，接收機對有線電視的干擾也消失了，使用效果可謂立竿見影。