大功率开关电源(大功率开关电源常用变换拓扑结构形式是)

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大功率开关电源常用拓扑结构

     开关电源拓扑

     开关电源常用的基本拓扑约有14种。

     每种拓扑都有其自身的特点和适用场合。一些拓扑适用于离线式(电供电的)AC/DC变换器。其中有些适合小功率输出(<200W),有些适合大功率输出;有些适合高压输入(≥220VAC),有些适合120VAC或者更低输入的场合;有些在高压直流输出(>~200V)或者多组(4~5组以上)输出场合有的优势;有些在相同输出功率下使用器件较少或是在器件数与可靠性之间有较好的折中。较小的输入/输出纹波和噪声也是选择拓扑经常考虑的因素。

     一些拓扑更适用于DC/DC变换器。选择时还要看是大功率还是小功率,高压输出还是低压输出,以及是否要求器件尽量少等。另外,有些拓扑自身有缺陷,需要附加复杂且难以定量分析的电路才能工作。

     因此,要恰当选择拓扑,熟悉各种不同拓扑的优缺点及适用范围是非常重要的。错误的选择会使电源设计一开始就注定失败。

     开关电源常用拓扑:

     buck开关型调整器拓扑、boost开关调整器拓扑、反极性开关调整器拓扑、推挽拓扑、正激变换器拓扑、双端正激变换器拓扑、交错正激变换器拓扑、半桥变换器拓扑、全桥变换器拓扑、反激变换器、电流模式拓扑和电流馈电拓扑、SCR振谐拓扑、CUK变换器拓扑

     开关电源各种拓扑集锦先给出六种基本DC/DC变换器拓扑

     依次为buck,boost,buck=boost,cuk,zeta,sepic变换器


大功率开关电源(大功率开关电源常用变换拓扑结构形式是)

大功率开关电源拓扑结构

     本文介绍的开关电源,输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调,满载输出功率为60kW。由于采用了ZVT软开关等技术,同时采用了较好的散热结构,该电源的各项指标都满足了用户的要求。

     12v开关电源其实是能够有效地维持输出电压稳定的一种电源。那么如果开关电源的电压不稳定将会影响到设备的正常运行,我们要怎么把电压调到适合的位置,12v开关电源怎么调电压,我们可以先看下12v开关电源电路图讲解,这样就会明白12v开关电源怎么调电压,一起学习吧!

     主电路的拓扑结构

     鉴于如此大功率的输出,高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构,整个主电路如图1所示,包括:工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。

     隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值,防止偏磁的。考虑到效率的问题,谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大,将会导致过高的关断电压尖峰,这对开关管极为不利,同时也会增大关断损耗。另一方面,还会造成严重的占空比丢失,引起开关器件的电流峰值增高,使得系统的性能降低。

     控制电路的设计

     由于在本电源中使用的开关元件的过载承受能力有限,必须对输出电流进行限制,因此,控制电路采用电压电流双环结构(内环为电流环,外环为电压环),调节器均为PID。图8为控制电路的原理框图。加入电流内环后,不仅可以对输出电流加以限制,并且可以提高输出的动态响应,有利于减小输出电压的纹波。

     在实际的控制电路中采用了稳压、稳流自动转换方式。图9为稳压稳流自动转换电路。开关电源原理是:稳流工作时,电压环饱和,电压环输出大于电流给定,从而电压环不起作用,只有电流环工作;在稳压工作时,电压环退饱和,电流给定大于电压环的输出,电流给定运算放大器饱和,电流给定不起作用,电压环及电流环同时工作,此时的控制器为双环结构。这种控制方式使得输出电压、输出电流均限制在给定范围内,具体的工作方式由给定电压、给定电流及负载三者决定。

     由于本电源的容量为60kW,为了提高效率、减小体积、提高可靠性,因此,采用软开关技术。高频全桥逆变器的控制方式为移相FB=ZVS控制方式它利用变压器的漏感及管子的寄生电容谐振来实现ZVS。控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。通过移相控制,超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关,滞后桥臂在75%以上的负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形,可以看出实现了零电压开通。

     12v开关电源电路图讲解

     大功率开关电源拓扑结构1、市电经D1整流及C1滤波后得到约300V的直流电压加在变压器的①脚(L1的上端),同时此电压经R1给V1加上偏置后后使其微微导通,有电流流过L1,同时反馈线圈L2的上端(变压器的③脚)形成正电压,此电压经C4、R3反馈给V1,使其更导通,乃至饱和,最后随反馈电流的减小,V1迅速退出饱和并截止,如此循环形成振荡,在次级线圈L3上感应出所需的输出电压。

     大功率开关电源拓扑结构2、L2是反馈线圈,同时也与D4、D3、C3一起组成稳压电路。当线圈L3经D6整流后在C5上的电压升高后,同时也表现为L2经D4整流后在C3负极上的电压更低,当低至约为稳压管D3(9V)的稳压值时D3导通,使V1有基极短路到地,关断V1,最终使输出电压降低。

     大功率开关电源拓扑结构3、电路中R4、D5、V2组成过流保护电路。当某些原因引起V1的工作电流大太时,R4上产生的电压互感器经D5加至V2基极,V2导通,V1基极电压下降,使V1电流减小。D3的稳压值理论为9V+0.5~0.7V,在实际应用时,若要改变输出电压,只要更换不同稳压值的D3即可,稳压值越小,输出电压越低,反之则越高。

     总结

     该电源装置中,使用移相全桥软开关技术,使得功率器件实现零电压软开关,减小了开关损耗及开关噪声,提高了效率;设计并使用了一种新颖的高频功率变压器,通过调整单个变压器的原边电压使输出整流二极管实现自动均流;设计并使用了容性功率母排,减小了系统中的振荡,减小了功率母排的发热。控制电路中采用了稳压稳流自动转换方案,实现了输出稳压稳流的自动切换,提高了电源的可靠性及输出的动态响应,减小了输出电压的纹波。

     实验取得了令人满意的结果,其中功率因数可达0.92,满载效率为87%,输出电压纹波小于25mV。不仅如此,各项指标都达到甚至超过了用户要求,而且通过了有关部门的技术鉴定,现已批量投入生产。

大功率开关电源维修技巧

     开关电源电路的故障诊断与维修也越来越重要,这里简单介绍一下维修过程和注意事项。

     (1)修理开关电源时,首先用万用表检测各功率部件是否击穿短路,如电源整流桥堆,开关管,高频大功率整流管;抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断。再检测各输出电压端口电阻是否异常,上述部件如有损坏则需更换。

     (2)第一步完成后,接通电源后还不能正常工作,接着要检测功率因数模块(PFC)和脉宽调制组件(PWM),查阅相关资料,熟悉PFC和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作的必备条件。

     (3)然后,对于具有PFC电路的电源则需测量滤波电容两端电压是否为380VDC左右,如有380VDC左右电压,说明PFC模块工作正常,接着检测PWM组件的工作状态,测量其电源输入端VC,参考电压输出端VR,启动控制Vstart/Vcontrol端电压是否正常,利用220VAC/220VAC隔离变压器给开关电源供电,用示波器观测PWM模块CT端对地的波形是否为线性良好的锯齿波或三角形,如TL494CT端为锯齿波,FA5310其CT端为三角波。输出端V0的波形是否为有序的窄脉冲信号。

     (4)在开关电源维修实践中,有许多开关电源采用UC38××系列8脚PWM组件,大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损坏,或芯片性能下降。当R断路后无VC,PWM组件无法工作,需更换与原来功率阻值相同的电阻。当PWM组件启动电流增加后,可减小R值到PWM组件能正常工作为止。在修一台GEDR电源时,浏览更多内容请登录昊华电通PWM模块为UC3843,检测未发现其他异常,在R(220K)上并接一个220K的电阻后,PWM组件工作,输出电压均正常。有时候由于外围电路故障,致使VR端5V电压为0V,PWM组件也不工作,在修柯达8900相机电源时,遇到此情况,把与VR端相连的外电路断开,VR从0V变为5V,PWM组件正常工作,输出电压均正常。

     (5)当滤波电容上无380VDC左右电压时,说明PFC电路没有正常工作,PFC模块关键检测脚为电源输入脚VC,启动脚Vstart/control,CT和RT脚及V0脚。修理一台富士3000相机时,测试一板上滤波电容上无380VDC电压。VC,Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常,测量场效应功率开关管G极无V0波形,由于FA5331(PFC)为贴片元件,机器用久后出现V0端与板之间虚焊,V0信号没有送到场效应管G极。将V0端与板上焊点焊好,用万用表测量滤波电容有380VDC电压。当Vstart/control端为低电平时,PFC亦不能工作,则要检测其端点与外围相连的有关电路。

     总之,开关电源电路有易有难,功率有大有小,输出电压多种多样。只要抓住其核心的东西,即充分熟悉开关电源的基本结构以及PFC及PWM模块的特性,它们工作的基本条件,按照上述步骤和方法,多动手进行开关电源的维修,就能迅速地排除开关电源故障,达到事半功倍的效果。

     开关电源的维修可分为以下两步进行:

     大功率开关电源维修技巧1、断电情况下,“看、闻、问、量”。

     看:打开电源的外壳,检查保险丝是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂,则应重点检查此处元件及相关电路元件。

     闻:闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器件。

     问:问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规操作。

     量:没通电前,用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障,则大多数情况下,高压滤波电容两端的电压未泄放悼,此电压有300多伏,需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况,电阻值不应过低,否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。脱开负载,分别测量各组输出端的对地电阻,正常时,表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。

     大功率开关电源维修技巧2、通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象,若有要及时切断供电进行检修。

     测量高压滤波电容两端有无300伏输出,若无应重点查整流二极管、滤波电容等。

     测量高频变压器次级线圈有无输出,若无应重点查开关管是否损坏,是否起振,保护电路是否动作等,若有则应重点检查各输出侧的整流二极管、滤波电容、三通稳压管等。

     如果电源启动一下就停止,则该电源处于保护状态下,可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压,如果电压超出规定值,则说明电源处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。

     随着开关电源进入更广泛的应用领域,提高开关电源的可靠性,快速判断和排除开关电源故障会越来越重要。

大功率开关电源原理图

     高频开关电源电路原理

     高频开关电源由以下几个部分组成:

     大功率开关电源原理图一、主电路从交流电输入、直流输出的全过程,包括:1、输入滤波器:其作用是将电存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电。2、整流与滤波:将电交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。4、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。

     大功率开关电源原理图二、控制电路一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的资料,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。

     大功率开关电源原理图三、检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表资料。

     大功率开关电源原理图四、辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(TimeRatioControl,缩写为TRC)。按TRC控制原理,有三种方式:一、脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,缩写为PWM)开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。二、脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,缩写为PFM)导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。三、混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。第三节开关电源的发展和趋势1955年美国罗耶(GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,1957年美国查赛(JenSen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想,这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善,终于做成了25千赫的开关电源。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS=FET制成的500kHz电源,虽已实用化,但其频率有待进一步提高。要提高开关频率,就要减少开关损耗,而要减少开关损耗,就需要有高速开关元器件。然而,开关速度提高后,会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样,不仅会影响周围电子设备,还会大大降低电源本身的可靠性。其中,为防止随开关启=闭所发生的电压浪涌,可采用R=C或L=C缓冲器,而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过,对1MHz以上的高频,要采用谐振电路,以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波,这样既可减少开关损耗,同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃,因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零,而且噪声也小,可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前,世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。

大功率开关电源电路图

     大功率开关电源电路图一、开关式稳压电源的基本工作原理

     开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

     调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

     对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算,

     即Uo=Um×T1/T

     式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。

     从上式可以看出,当Um与T不变时,直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。

     大功率开关电源电路图二、开关式稳压电源的原理电路

     大功率开关电源电路图1、基本电路

     图二开关电源基本电路框图

     开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

     交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

     控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。

     2.单端反激式开关电源

     单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向负载输出。

     单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20=100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。

     单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20=200kHz之间。

     3.单端正激式开关电源

     单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也导通,这时电向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。

     在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和

     复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50=200W的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。

     4.自激式开关稳压电源

     自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。

     当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2中感应出使VT1基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,致使VT1退出饱和区,Ic开始减小,在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压,使VT1迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输人电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。

     自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。

     5.推挽式开关电源

     推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。

     这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100=500W范围内。

     6.降压式开关电源

     降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1导通时,二极管VD1截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。

     这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。

     7.升压式开关电源

     升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管VT1导通时,电感L储存能量。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管VD1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。

     8.反转式开关电源

     反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。

     当开关管VT1导通时,电感L储存能量,二极管VD1截止,负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。当开关管VT1截止时,电感L中的电流继续流通,并感应出上负下正的电压,经二极管VD1向负载供电,同时给电容C充电。

     以上介绍了脉冲宽度调制式开关稳压电源的基本工作原理和各种电路类型,在实际应用中,会有各种各样的实际控制电路,但无论怎样,也都是在这些基础上发展出来的。

大功率开关电源芯片

     关键是需要先确定拓扑再选芯片。

     像全桥电路可以用UCC3895,UC3879。

     目前各知名通信电源厂家的产品基本都已经数字化了,控制用DSP来实现。

大功率开关电源模块

     ????自从有了开关之后,人们更加关心的便是开关的漂亮和装饰作用。但是为了让简化开关,就有了开关电源模块,它是将开关电源上的分立元器件进行模块化封装,从而形成体积更小、功率密度更高的模块电源。开关电源模块因为其设计简单、变更灵活、技术要求低、质量优异可靠而被广泛应用。那么现在市面上有哪些可靠的开关电源模块厂家及品牌呢???

     ??

     品牌一、西蒙simon品牌

     西蒙电气成立于1916年,已经成立100年了,它专业生产Simon品牌低压电器及其附件、开关插座、照明灯具等,1999年7月,西蒙电气来到中国,在江苏海安经济技术开发区成立了第一家合资公司“西蒙奇通”。西蒙电气拥有百余项专利,产品通过了国家“CCC”强制认证。

     品牌二、西门子品牌(Siemens)

     西门子始创于1847年,成立于德国,是全球最大的电气和电子公司,1872年进入中国,是比较早打入中国市场的企业。它以它出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求,确立了在中国市场的领先地位。

     品牌三、飞雕品牌

     飞雕电气集团成立于1987年,是国内率先进行开关电源生产和销售的企业之一,启动千家万户幸福的灯火,是它的企业使命。它坚持绿色、环保的生产理念,率先通过ISO14001:2004国际标准建设环境管理体系认证,并且先后获得了“中国驰名商标”、“中国电开关行业标志性品牌”、“上海市名牌产品”等荣誉称号。

     品牌四、松下品牌

     松下一直为世界美好的未来而不懈努力,它成立于1918年,于1994年成立松下电器(中国)有限公司,是日本的一个跨国性公司,现在是世界品牌500强。松下作为真正的国际企业,始终开着立足于客户的全球性活动,为社会和提高人民文化生活水平做出贡献。

     开关电源其实就是一种电压转换电路,因为开关三级管总是工作在“开”、“关”的状态,所以叫做开关电源。随着电力电子技术的高速发展,开关电源产品广泛应用于工业自动化、军工设备、Led照明、通讯设备、医疗设备等,它的作用也越来越重要。上面小编就围绕大家日常接触到的开关电源给大家介绍了4个知名品牌,希望对大家有所帮助。

大功率开关电源设计

     开关电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。今天,小编汇总出了在电源研发过程中会出现的22个常见问题。

     大功率开关电源设计==问题1:小功率用到最多的一般是反激电源,但我们却常常选择65K或者100K(这些频率段附近)作为开关频率?有哪些原因制约了?或者哪些情况下我们可以增大开关频率?或者减小开关频率?

     开关电源为什么常常选择65K或者100K左右范围作为开关频率,有的人会说IC厂家都是生产这样的IC,当然这也有原因。

     先思考下每个电源的开关频率会决定什么?

     还会有人说频率高了EMC不好过,一般来说是这样,但这不是必然,EMC与频率有关系,但不是必然。想象我们的电源开关频率提高了,直接带来的影响是什么?当然是MOS开关损耗增大,因为单位时间开关次数增多了。

     那么,如果频率减小了会带来什么?开关损耗是减小了,但是我们的储能器件单周期提供的能量就要增多,势必需要的变压器磁性要更大,储能电感要更大了。选取在65K到100K左右就是一个比较合适的经验折中,电源就是在折中合理化折中进行。

     假如在特殊情形下,输入电压比较低,开关损耗已经很小了,不在乎这点开关损耗吗,那我们就可以提高开关频率,起到减小磁性器件体积的目的。

     大功率开关电源设计==关键:如何选择合适IC的开关频率?主流IC的开关频率为什么是大概是这么一些范围?开关频率和什么有关,说的是普遍情况,不是想钻牛角尖好多IC还有什么不同的频率。更多的想发散大家思维去注意到这些问题!

     大功率开关电源设计==在普遍情况下:主要想提的是开关频率和什么有关,如何去选择合适开关频率,为什么主流IC以及开关频率是这么多,注意不是一定,是普遍情况,让新手区理解一般行为,当然开关电源想怎么做都可以,要能合理使用。

     大功率开关电源设计==问题2:LLC中为什么我们常在二区设计开关频率?一区和三区为什么不可以?有哪些因素制约呢?或者如果选取一区和三区作为开关频率会有什么后果呢?

     LLC的原理是利用感性负载随开关频率的增大而感抗增大,来进行调节输出电压的,也就是PFM调制。并且MOS管开通损耗ZVS比ZCS小,一区是容性负载区,自然不可取。那么三区,开关频率大于谐振频率,这个仍是感性负载区,按道理MOS实现ZVS没有问题,确实如此。但是我们不能忽略副边的输出二极管关断。也就是原边MOS管关断时,谐振电流并没有减小到和励磁电流相等,实现副边整流二极管软关断。这也是我们通常也不选择三区的原因。

     我们不能只按前人的经验去设计,而要知道只所以这样设计是有其必然的道理的!

     大功率开关电源设计==问题3:当我们反激的占空比大于50%会带来什么?好的方面有哪些?不好的方面有哪些?

     反激的占空比大于50%意味着什么,占空比影响哪些因素?

     大功率开关电源设计==第一:占空比设计过大,首先带来的是匝比增大,主MOS管的应力必然提高。一般反激选取600V或650V以下的MOS管,成本考虑。占空比过大势必承受不起。

     大功率开关电源设计==第二:很重要的是很多人知道,需要斜坡补偿,否则环路震荡。不过这也是有条件的,右平面零点的产生需要工作在CCM模式下,如果设计在DCM模式下也就不存在这一问题了。这也是小功率为什么设计在DCM模式下的其中一个原因。当然我们设计足够好的环路补偿也能克服这一问题。

     当然在特殊情形下也需要将占空比设计在大于50%,单位周期内传递的能量增加,可以减小开关频率,达到提升效率的目的,如果反激为了效率做高,可以考虑这一方法。

     大功率开关电源设计==问题4:反激电源如果要做到一定的效率,需要从哪些方面着手?准谐振?同步整流?

     反激的一大劣势就是效率问题,改善效率有哪些途径可以思考的呢?减小损耗是必然的,损耗的点有开关管,变压器,输出整流管,这是主要的三个部分。

     开关管我们知道反激主要是PWM调制的硬开关居多,开关损耗是我们的一大难点,好在软开关的出现看到了希望。反激无法向LLC那样做到全谐振,那只能朝准谐振去发展(部分时间段谐振),这样的IC也有很多问世,我司用的较多是NCP1207,通过在MOS管关断后,下一次开通前1脚检测VCC电压过零后,然后在一个设定时间后开通下一周期。

     变压器的损耗如何做到最小,完美使用的变压器后面问题会涉及到。

     同步整流一般在输出大电流情况下,副边整流流二极管,哪怕用肖特基损耗依然会很大,这时候采用同步整流MOS替代肖特基二极管。有些人会说这样成本高不如用LLC,或者正激呢,当然没有最好的,只有更合适的。

     大功率开关电源设计==问题5:电源的传导是怎么形成的?传导的途径有哪些?常用的手段?电源的辐射受哪些东西影响?怎么做大功率的EMC?

     电源传导测量方式是通过接收输入端口L,N,PE来自电源内部的高频干扰(一般150K到30M)。

     解决传导必须弄清楚通过哪些途径减弱端口接收到的干扰。

     大功率开关电源设计==如图:一般有二种模式:L,N差模成分,以及通过PE地回路的共模成分。有些频率是差共模均有。

     通过滤波的方式:一般采用二级共模搭配Y电容来滤去,选择的方式技巧也很重要,布板影响也很大。一般靠近端口放置低U电感,最好是镍锌材质,专门针对高频,绕线方式采用双线并绕,减少差模成分。后级一般放置感量较大,在4MH到10MH附近,只是经验值,具体需要与Y电容搭配。X电容滤差模也需要靠近端口,一般放在二级共模中间。放置Y电容,电容布板时走线需要加粗,不可外挂,否则效果很差。(这些只是输入滤波络上做文章)

     当然也可以从源头上下手,传导是辐射耦合到线路中的结果,减弱了开关辐射也能对传导带来好处。影响辐射的几处一般有MOS管开通速度,整流管导通关断,变压器,以及PFC电感等等。这些电路上的设计需要与其他方面折中不做详述。

     大功率开关电源设计==一些经验技巧:针对大功率的EMC一般需要增加屏蔽,立竿见影,屏蔽的部位一般有几处选择:

     大功率开关电源设计==第一:输入EMI电路与开关管间屏蔽,这对EMC有很大的作用,很多靠滤波器无效的采用该方法一般很有效果。

     大功率开关电源设计==第二:变压器初次级屏蔽,一般设计变压器若有空间最好加上屏蔽。

     大功率开关电源设计==第三:散热器的位置能很好充当屏蔽,合理布板利用,散热器接地选择也很重要。

     大功率开关电源设计==第四:判断辐射源头位置,一般有几个简单的方法,不一定完全准确,可以参考,输入线套磁环若对EMC有好处,一般是原边MOS管,输出线套磁环若对EMC有效果,一般是副边输出整流管,尤其是大于100M的高频。可以考虑在输出加电容或者共模电感。

     当然还有很多其他的细节技巧,尤其是布板环路方面的,后面对LAYOUT会单独讲解。

     大功率开关电源设计==问题6:我们选择拓扑时需要考虑哪些方面的因素?各种拓扑使用环境及优缺点?

     设计电源的第一步不知道大家会想到什么呢?我是这么想,细致研究客户的技术指标要求,转换为电源的规格书,与客户沟通指标,不同的指标意味着设计难度和成本,也是对我提出的问题有很大的影响,选择拓扑时根据我们的电源指标结合成本来考虑的,哪常用的几种拓扑特点在哪呢?

     这里主要谈隔离式,非隔离式应用有限,当然也是成本最低的。

     大功率开关电源设计==反激:适用在小于150W,理论这么说,实际大于75W就很少用,不谈很特殊的情况。反激的有点成本低,调试容易(相对于半桥,全桥),主要是磁芯单向励磁,功率由局限性,效率也不高,主要是硬开关,漏感大等等原因。全电压范围(85V=264V)效率一般在80%以下,单电压达到80%很容易。

     大功率开关电源设计==正激:功率适中,可做中小功率,功率一般在200W以下,当然可以做很大功率,只是不常常这么做,原因是正激和反激一样单向励磁,做大功率磁芯体积要求大,当然采用2个变压器串并联的也有,注意只谈一般情形,不误导新人。正激有点,成本适中,当然比反激高,优点效率比反激高,尤其采用有源箝位做原边吸收,将漏感能量重新利用。

     大功率开关电源设计==半桥:目前比较火的是LLC谐振半桥,中小功率,大功率通吃型。(一般大于100W小于3KW)。特点成本比反激正激高,因为多用了1个MOS管(双向励磁)和1个整流管,控制IC也贵,环路设计业复杂(一般采用运放,尤其还要做电流环)。优点:采用软开关,EMC好,效率极高,比正激高,我做过960WLLC,效率可达96%以上(全电压)(当然PFC是采用无桥方式)。其它半桥我不推荐,至少我不会去用,比较老的不对称桥,很难做到软开关,LLC成熟以前用的多,现在很少用,至少艾默生等大公司都倾向于LLC,跟着主流走一般都不会错。

     大功率开关电源设计==全桥:一般用在大于2KW以上,首推移相全桥,特点,双向励磁,MOS管应力小,比LLC应力小一半,大功率尤其输入电压较高时,一般用移相全桥,输入电压低用LLC。成本特别高,比LLC还多用2个MOS。这还不是首要的,主要是驱动复杂,一般的IC驱动能力都达不到,要将驱动放大,采用隔离变压器驱动,这里才是成本高的另一方面。

     大功率开关电源设计==推挽:应用在大功率,尤其是输入电压低的大功率场合,特点电压应力高,当然电流应力小,大功率用全桥还是推挽一般看输入电压。变压器多一个绕组,管子应力要求高,当然常提到的磁偏磁也需要克服。这个我真没用过,没涉及电力电源,很难用到它的时候。

     大功率开关电源设计==问题7:考虑电源成本时,我们要从哪里下手呢?

     设计电源,成本评估必不可少,目前客户将电源的成本压得很低,各大竞争对手无不都在打价格战,大家都能做出电源来,就看谁做得更便宜,才能赢得订单,从哪些方面入手有利于我们成本呢:

     大功率开关电源设计==第一:技术指标。电源技术指标越高,成本越高,如果你的电源成本高了,那你可以打你的性能指标卖点,多了性能要求,电路增多了成本自然高。也是和客户谈话的资本。

     大功率开关电源设计==第二:物料采购成本,为什么大公司电源利润高?无非是他们有着优越的采购平台,采购量大,物料成本低,当然成本更低。如果不考虑采购,作为工程师必须弄清楚不同物料对应的成本,比如能用贴片,少用插件,(比如插件电阻比贴片成本高),能用国产,不用台资,能用台资不用日系,这里的价格差异不菲。(比如日系电容比国产电容价格高几倍不止!当然质量也有差异)

     大功率开关电源设计==第三:影响成本的重要器件:变压器,电感,MOS管,电容,光耦,二极管及其他半导体器件,IC等。不同的变压器厂家绕出来的变压器价格差异很大,MOS管应力,热阻选择够用就行,IC方案的成本等。

     其它方面导致成本问题:器件散热器,大小合适,多了就是浪费钱。PCB布板,能用单面板用成双面板就是浪费钱,PCB布板工艺,选择合理的工艺加工成本低,生产效率高。

     大功率开关电源设计==问题8:电源的环路设计,电源哪些部分影响电源的环路?好的环路有哪些指标决定?

     电源的环路设计一直是一个难点,为什么这么说,因为主要影响的因素太多,理论计算很难做到准确,仿真也是基于理想化模型,在这里只谈关于环路设计的一些影响因素,从定性的角度去理解环路以及怎么去做环路补偿。

     环路是基于输入输出波动时,需要通过反馈,环路相应告知控制IC去调节,维持输出的稳定。电源环路一般都是串联负反馈,有的是电压串联负反馈(CC模式下),有的是电流串联负反馈(CV模式下)。

     那有哪些地方会影响环路呢?电路中的零点以及极点。零点一般会导致增益上升,引起90度相移(右半平面零点会引起=90度相移)。极点一般会导致增益下降,引起=90度相移,左半平面极点会引起系统震荡。所以我们需要借助零点极点补偿手段去合理调控我们的环路。对于低频部分,为了满足足够增益一般引入零点补偿,对于高频干扰一般引入极点补偿去抵消,减少高频干扰。

     环路稳定的原则是:

     1.在穿越频率处(即增益为零dB时的频率),系统的相位余量大于45度。

     2.在相位达到=180度时增益的余量大于=12dB.3.避免过快的进入穿越频率,在进入穿越频率附近的曲线斜率为=1。

     针对一般反激电路:

     1.产生零点的有输出滤波电容:可以使环路增益上升。(一般在中频4K左右,对增益有好处,无需补偿)

     2.若工作在CCM模式下还会产生右半平面零点。在高频段,可采用极点补偿。这个一般很难补偿,尽量避免,让穿越频率小于右半平面零点频率(15K左右,随负载变化会变化)选取。

     3.负载会产生低频极点。采用低频零点去补偿。

     4.LC滤波器会产生低频极点,需要采用零点补偿。在心中要清楚哪些零极点是利是弊,针对性补偿。

     补偿的电路,针对电源环路来说比较简单,一般采用对运放采用2型补偿,也有的会采用3型补偿很少用。

     大功率开关电源设计==问题9:对各种拓扑的软开关形式有哪些?软开关是如何实现的?

     软开关目前使用很频繁,一来可以提升次效率,二来可以利于EMC。很多拓扑都开始利用软开关了,就连反激如果为了做高效率也引入了准谐振来实现软开关,这个在前面问题已讲过。LLC的软开关在前面问题也提过实现条件,具体实现过程没有细讲。这里就分享下我对软开关的理解。

     实现条件及过程:利用软开关需要二个元素,一个是C一个是L来实现谐振(当然也可以多谐振形式),谐振会产生正弦波,正弦波就能实现过零。如果是串联谐振属于电压谐振,并联谐振属于电流谐振。

     其次软开关和硬开关的差异是:硬开关过程中电压电流有重叠,软开关要么电流为零(ZCS)要么电压为零(ZVS)。MOS管的软开关可以利用结电容或者并电容,然后串电感实现串联ZVS,例如准谐振反激,有源箝位吸收电路,移向全桥的软开关。也有LC并联ZCS,不过用的很少,因为MOS管ZVS的损耗小于ZCS。LLC属于串并联式,不过我们利用的是ZVS区。(在死区的时候谐振电流过零,上管软开通前,先给下管结电容充电,上管实现软开通)

     大功率开关电源设计==问题10:什么样的变压器才算是最完美适用的?变压器决定了什么,影响了什么?

     设计变压器是各种拓扑的核心点之一,变压器设计的好坏,影响电源的方方面面,有的无法工作,有的效率不高,有的EMC难做,有的温升高,有的极限情况会饱和,有的安规过不了,需要综合各方面的因素来设计变压器。

     设计变压器从哪里入手呢?一般来说根据功率来选择磁芯大小,有经验的可参考自己设计过的,没经验的只能按照AP算法去算,当然还要留有一定的余量,最后实验去检验设计的好坏。

     一般小功率反激推荐的用的比较多EE型,EF型,EI型,ER型,中大功率PQ的用的比较多,这里面也有每个人的习惯以及不同公司的平台差异,功率很大的,没有适合的磁芯,可以二个变压器原边串副边并的方式来做。

     不同拓扑对变压器的要求也不一样,比如反激,需要考虑的是需要工作在什么模式下,感量如何调节适中。尤其是多路输出一定要注意负载调整率满足需求,耦合的效果要好,比如采用并绕,均匀绕制,以及副边匝数尽可能增多。MOS管耐压决定匝比,怎么选取合适的占空比,选取多大的Bmax(一般小于0.35,当然0.3更好,即时短路也不会饱和太严重)有的还需要增加屏蔽来整改EMC,原副边屏蔽一般加2层,外屏蔽1层就好。

     大功率变压器一般更多的是关注损耗,需要铜损和磁损达到平衡,还要考虑到风冷自然冷,电流密度多大合适,功率稍大(大于150W)的一般电流密度相对取小些(3.5=4.5),功率小的(5.0=7.0)。

     还要清楚电源过的什么安规,挡墙是不是足够,层间胶带是否设置合理也是不可以忽视的,一旦要做认证去改变压器也是影响进度的。

     大功率开关电源设计==问题11:我们真的需要到迷恋设计工具,依赖仿真的地步吗?

     电源的设计工具主要用在以下几个方面:

     1.选择磁芯及设计变压器;

     2.环路仿真设计;

     3.主功率拓扑仿真;

     4.模拟电路仿真;

     5.热仿真(针对大功率);

     6.计算工具(计算书)等。

     对于新人来说,我给的建议少用工具,多计算,自己把握设计的过程,因为工具是人做的,不同人的设计习惯差异,不能用一个固定的设计模式来设计不同的电源。

     有些仿真可以与设计相结合:比如环路设计好后是很难直接满足设计需求的,仿真可以在试验前很好验证,但仿真也不是完全和试验一样,至少不会差太远。

     熟练运用Mathcad和Saber也是必要的,只是很多我们需要弄清原理的层面,把工具只需要当做计算器来使用,更快速方便更高效来满足我们设计就好,想纯依赖工具来设计电源,无疑是走入极大误区。

     大功率开关电源设计==问题11:我们真的需要到迷恋设计工具,依赖仿真的地步吗?

     电源的设计工具主要用在以下几个方面:

     1.选择磁芯及设计变压器;

     2.环路仿真设计;

     3.主功率拓扑仿真;

     4.模拟电路仿真;

     5.热仿真(针对大功率);

     6.计算工具(计算书)等。

     对于新人来说,我给的建议少用工具,多计算,自己把握设计的过程,因为工具是人做的,不同人的设计习惯差异,不能用一个固定的设计模式来设计不同的电源。

     有些仿真可以与设计相结合:比如环路设计好后是很难直接满足设计需求的,仿真可以在试验前很好验证,但仿真也不是完全和试验一样,至少不会差太远。

     熟练运用Mathcad和Saber也是必要的,只是很多我们需要弄清原理的层面,把工具只需要当做计算器来使用,更快速方便更高效来满足我们设计就好,想纯依赖工具来设计电源,无疑是走入极大误区。

     大功率开关电源设计==问题12:评判一块电源板LAYOUT好坏有哪些地方能一眼看穿?

     什么样的PCB是一块好的PCB,至少要满足以下一个方面:

     1.电性能方面干扰小,关键信号线及底线走的合理,各方面性能稳定(前提是电路无缺陷);

     2.利于EMC,辐射低,环路走的合理;

     3.满足安规,安规距离满足要求;

     4.满足工艺,量产可生产性,以及减小生产成本;

     5.美观,布局规则有序(器件不东倒西歪),走线漂亮美观,不七弯八绕的。

     大功率开关电源设计==问题13:电源的元器件你懂多少?MOS管结电容多大,对哪些有影响?RDS跟温度是什么关系?肖特基反向恢复电流影响什么?电容的ESR会带来哪些影响?

     电源中的设计的器件类型很多,主要有半导体器件如:MOS管,三极管,IC,运放,二极管,光耦等;磁性器件:电感,变压器,磁珠等;电容:Y电容,X电容,瓷片电容,电解电容,贴片电容等;每种器件都有其规格,极限参数。

     常规的参数在我们选型很容易把握,例如选取MOS管,耐压参数肯定会考虑,额定电流也会考虑,导通电阻我们会考虑,但还有一些寄生参数以及一些随温度变化特性的参数却很少去注意,或者只有在发现问题的时候才会去找。导通电阻Rds(on)随温度升高其阻值是变大的,设计MOS管损耗时要考虑到其工作的环境温度。结电容影响到我们的开通损耗,也会影响到EMC。

     肖特基二极管耐压,额定电流一般很好注意,有些参数例如导通压降在温度升高时会减小,反向恢复时间短,不过漏电流大(尤其是考虑到高温时漏电流影响就更大了),寄生电感会引起关断尖峰很高。

     电容一个重要参数ESR,在计算纹波时通常会考虑,ESR一般与C的关联是很大的,不过不同厂家的品质因素影响也是很巨大,一定要具体分清楚。

     一般估算公司可参考:ESR=10/(C的0.73次方),电容在高温时寿命会缩短,低温时容量会减小,漏电流也会增加等等;

     当然器件在特殊情形表现出来的特性差异是值得我们思考的问题,请大家多多思量,对于我们解决特殊情况下的问题非常有帮助。

     大功率开关电源设计==问题14:你对磁性材料了解多少,磁环和磁芯有哪些差异?低磁环和高磁环用在什么情况?

     磁性器件对开关电源的重要性不言而喻,可以说是电源的心脏部位。磁性材料的种类也繁多,常用来做变压器的一般是铁氧体材料,主要是价格便宜,开关频率最大能做到1000K,够一般情况下使用了。铁氧体磁芯既可以做主变压器也可以做电感,如PFC电感(一般铁硅铝材质居多,性价比高),储能电感也可以。

     当然在要求高的情况下,尤其是大功率一般用磁环,主要是感量可以做大,不易饱和,相对铁氧体磁芯来说,不过缺点是价格贵,尤其是大电流,绕制工艺较困难。磁环也分高U值和低U值,主要也是磁环的材料不同照成,高U环磁环外观是绿色,一般EMI电路的共模电感选用,感量会相对较大滤低频,颜色偏灰的是低U环,感量很低,滤高频。一般为了EMC都是搭配使用效果一般都比较好!

     大功率开关电源设计==问题15:电源损耗是怎么分布的?MOS管损耗?变压器损耗?变压器除了直流损耗,还有交流损耗怎么算的?

     电源损耗一般集中在以下一些方面:

     1.MOS管的开通损耗及导通损耗;

     2.变压器的铜损和铁损;

     3.副边整流管的损耗;

     4.桥式整流的损耗。

     5.采样电阻损耗;

     6.吸收电路的损耗;

     7.其它损耗:PFC电感损耗,LLC的谐振电感损耗,同步整流的MOS管损耗等。

     针对这些损耗,适当的减小可以提升效率。1.针对MOS管可选用开关速度快的,导通电阻低的,电路上课采用软开关。2.针对变压器:选择合适大小的磁芯,磁芯太小损耗会大,很难做到铜损和铁损平衡。尤其是铜损不仅有直流损耗还有交流损耗,交流损耗一般比直流损耗还大2倍,因为铜线在高频下的交流阻抗比直流阻抗大的多,计算时一定要充分估算进去。

     大功率开关电源设计==问题16:电源中的热设计,散热器是怎么选择的?散热器设计需要考虑什么?

     散热器的设计是开关电源的一个重点,散热器主要是针对我们的发热器件温升过高,需要采用散热器来降低热阻来达到降低温升的作用!

     大功率开关电源设计==主要发热器件:整流桥,MOS管,整流二极管,变压器,电感等等。

     散热器的大小选择一般根据损耗的功率,需要的温升来计算热阻,根据热阻来选择相应面积的散热器。

     当然也需要一些辅助的方式,比如在器件和散热片间涂散热膏,有会有些效果。比较小的空间可采用型材散热,体积小,散热面积大。

     特殊器件有特殊的处理:如变压器可将变压器底下的PCB板挖空散热,也可以在变压器上用导热泥贴散热片的方式。电感也可以加铜环散热等等。

     大功率开关电源设计==问题17:LLC的输出滤波电容怎么决定的?受哪些因素影响?

     输出滤波电容对输出纹波至关重要,选择合适的滤波电容需要从成本及纹波需求考虑,当然对每种拓扑滤波电容的选取都是按照输出纹波需求,纹波电流所对应的ESR值来选取对应的电容,当然电容的容量与ESR的关系跟电容的品质也有着很重要的关系,之前已经讨论过其关系式。纹波电压时我们的需求,一般按照50mv的需求的话,设计留有余量一般选择10mv。(考虑到PCB板滤波效果,电容低温容值降低),纹波电流计算式如下:

     大功率开关电源设计==问题18:移相全桥的驱动是什么实现的?何为移相?移相带来什么?

     移相全桥目前在中大功率使用中,也是用的很火,受欢迎程度仅次于LLC谐振半桥。之前已经比较过不同拓扑的使用情况,这里就专门介绍下移相全桥的特点。

     移相全桥特点一:驱动比较复杂,导致控制电路复杂,成本很高,原因是移相全桥一般有4个MOS,对驱动能力要求很高,一般IC很难做到,需要对驱动能力通过外置MOS管放大使用,又为了加强可靠性一般采用隔离变压器来驱动MOS管。

     移相全桥特点二:移相,为什么要移相,移相带来什么,跟普通全桥有什么区别。移相针对的是同一组的MOS管,让2个MOS管依次导通,可以降低开关损耗。超前臂桥实现ZVS同时,副边处于续流,原边电流被二极管分担,MOS管电流也很小,近似零电流导通,滞后臂桥可以零电压导通。

     移相全桥特点三:工作过程复杂,二个输出功率状态(靠原边提供能量),二个续流状态(靠副边电感及电容提供供能量),四个死区(来分别实现每个MOS管软开通I)

     只是为了给新手了解移相全桥,作为开关电源比较重要的拓扑一部分,它的重点和难点在哪里。

     大功率开关电源设计==问题19:大功率若追求效率,无桥PFC是怎么实现的?原理是什么?

     很多人都听说过无桥PFC,不过真正使用起来并不很常见,原因是无桥PFC相比普通有桥PFC效率上固然有提升,一般也就在1=2%,若不是追求高效,一般都不会使用,成本太高。根据无桥PFC的特点,其实整流桥并没有真正省去不用,只是当做交流输入正负半轴的隔离使用,简单来说相当于普通二个PFC,交流正负半轴各一个,相应的PFC电感也会增加一个,MOS管也会增加一个,驱动IC也会复杂一些,对于大功率为了做高效,检测电阻用变压器绕组来做,可以减小损耗。之前接触过一个960W用无桥PFC+LLC效率达到96.5%,不过最终因为客户要求输入电压交流和直流都能满足,这时候无桥PFC就不能在直流下发挥很好的作用就否决了。

     大功率开关电源设计==问题20:电力电源中为什么用到三相电?三相三电平是怎么实现,三电平带来了什么?

     三相电在电力电源中使用比较多,一般在大功率1KW以上或者上万W的场合。三相电一般采用三相四线,其中一根是零线,四根线相当于能够传输普通二相电三倍的功率,传输功率更大是其最大优势;其次三相电易于产生,目前最常见的三相异步电机,能简单方便产生。三相三电平是怎么回事呢,因为三相电不能直接给某些用电设备供电,需要转变成普通的二相电。一般过程,采用三相PFC转换为直流电,直流电然后逆变成二相交流电。这里面就牵涉到三电平技术,三相电PFC整流出来不是普通正负DC,而是三电平,也就是正DC,零,负DC。从这里也可以看出来采用三电平器件的应力降低,谐波含量低,开关管损耗也低,这样在高压大功率场合优势就非常突出了。

     大功率开关电源设计==问题21:电源中有很多保护电路,你最多能说几种保护?怎么去实现?

     电源的可靠性离不开保护电路,通常有哪些保护电路呢?

     1.输入欠压过压很常用,对交流信号采样。

     2.输出过压保护,一旦电源开关能锁机对电源可靠性也有帮助。

     3.过流保护,有的是采用恒流做过流,有的采用限功率来做过流,当然也可以锁机来做,目的一个可靠性,方法很多种。最可靠的保护一定是锁死而不是打嗝!

     4.过温保护,采用热敏对变压器或者是环境温度等方式检测,来反馈给到IC锁机或者打嗝。

     5.短路保护,短路可以打嗝,同样也可以锁机。

     这些是一般电源常用的,有的可以说是必备的保护电路。所以看好规格书选择合适的IC来做保护功能更方便的保护电路。我用过一款LD7522做反激,这些功能就能很好,可以简单全部的做出来。

     大功率开关电源设计==问题22:搞电源不懂市场?你搞的电源何去何从?开发出了没用?替老板赚到钱才有用。

     终于到了最后一个问题,电源市场问题一般工程师可能关注的少,注重研发是错误。项目成功不是做出来,而是赚到少的钱。

     大功率开关电源设计==举个例子:你一年做了三个项目累死累活,赚了100万,另一个人一年就做了一个项目,比做三个项目轻松多了,一年赚了1000万,老板喜欢哪个?

     有的人说项目又不是我们选择,怎么知道赚不赚钱,但是赚钱项目的特点我们要熟悉啊,什么样的电源市场上比较火啊,你清楚吗?按照自己公司现有的模式来开发,有没有和大公司的设计差距啊。不是说项目能不能做出来,而是能不能最优的做出来,其实站在研发角度也就是如何选择最优拓扑,做省方案。

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