dc电源
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dc电源范文第1篇
关键词： 开关电源；井下电机；PWM；UC1525A
中图分类号：F407.61 文献标识码：A
井下智能钻井工具一般采用涡轮发电机作为电源，驱动井下电机控制执行机构工作，实现井下闭环控制。涡轮发电机输出的直流电压受泥浆脉冲影响，波动大，未经过开关稳压，导致电动机供电电压不稳定，在低速运行时不平稳，限制了电动机的低速性能，影响井下智能钻井工具正常工作。为此，设计了一种井下dc-DC开关电源，为井下电机提供稳定直流电压，确保电机在低速状态下平稳运行，进而提高井下智能钻井工具工作的可靠性及稳定性。
1 总体设计方案
1.1 总体电路设计
DC-DC电源工作在井下高温高压环境中，且靠近发电机及力矩电机震动源。在这种环境温度下，常规半导体电子器件及其组成的电路将难以可靠工作。本设计中输入电压高于输出电压，为尽可能减少所用器件以降低高温情况下因单个器件不稳定导致平均工作寿命减少的情况发生，对比其他电路结构及功率输出情况后，采用BUCK结构电路。开关频率定为3kHz，输入直流电压范围：90-220V，输出电压：48V±2V，输出电流：10A±2A，最大功；500W，最大外径：100mm，工作温度：125℃。
1.2 主电路设计
主电路中，输出滤波电感采用铁硅吕磁环，以适应井下振动环境，电感按临界模式计算，为：
式中Vo为输出电压，Dmin为占空比最小值，Iomin为输出电流最小值，T为周期。
单个电感采用五个77191A7铁硅铝磁环叠加共绕，采用了多个磁环叠加绕制后并联使用。
输出端滤波电容最小值满足：
PWM控制电路核心部分采用了TI公司的UC1525A控制器，该控制器工作温度可到125℃，满足井下工作环境对器件的要求，输出级为两路图腾柱式输出，最大驱动电流200mA。
开关MOS管的源极是悬浮的，为形成相对的驱动电压Ugs，采用变压器隔离驱动，开关管采用MOSEFT，驱动功率相对较小，为加速MOSEFT快速导通和截止，减少开关损耗，输出端加入耦合电容和PNP型三极管。为防止由于变压器漏感带来的尖峰电压击穿MOSFET，采用钳位二极管。
考虑到井下高温强振的工作环境，高频变压器采用德国VAC公司超微晶磁材料VITROPERM 500F（居里温度为600℃），VAC公司的超微晶材料VITROPERM 500F用作开关电源功率变压器，铁损低，饱和磁通密度、磁导率高，可以抵抗强振动应力。
通过以上设计与计算，得到主电路电路设计图如图1所示。
1.3 单端正激式辅助电源设计
为保证主电路PWM控制器稳定工作，引入辅助电源，为开关管驱动电路及两个PWM控制器UC1525A供电。设计参数12V/400mA，即该电路可实现输入60～200VDC，输出12V/400mA。由于主电路采用的是BUCK非隔离结构，辅助电源设计时为简化电路采用非隔离式，如图2所示。
辅助电源中，考虑涡轮发电机整流后的电压容易超出三极管极限参数，为保证稳定，自启动电路设计采用两个三极管串联使用， Rb1，Rb2 ，Rc1为限流电阻。C13上的电压给辅助电源上的PWM控制器提供启动时间，随后当变压器输出端有稳定电压时，将由输出端提供能量。为防止输出端负载对充电回路的影响，加入二极管D14。采用该种方法设计可以减少限流电阻上的损耗，保证辅助电源稳定启动，为主电路PWM控制器提供相对稳定的电源做好铺垫。
单端正激式变压器磁芯材料采用德国VAC公司的超微晶材料磁环W373，由于辅助电源功率较小，故开关频率可以取得稍大，开关电源频率为50KHz。
整流滤波电路设计同BUCK结构设计类似。控制器同样采用TI公司的UC1525A，与BUCK结构设计方法相同。
1.4 开关电源热设计
本文所设计的开关电源在井下高温强振环境中工作，必须将发热器件产生的热量尽快发散出去，使温升控制在允许的范围之内，以保证可靠性。考虑工作环境特点，本设计采用散热片为开关电源散热。
MOS管采用IRFP460A，为尽可能好的散热，将功率管固定于散热片上，功率管和散热片之间加入导热系数好的散热硅脂。
2 开关电源性能测试
为确保所设计的开关电源能够满足系统性能需求，在实验室对样机进行性能测试。
2.1 开关电源基本功能测试
由于前端电压波动较大，为更好地看到效率与输出功率及输入电压波动情况，采用取样分别测量整流后电压70V、100V、145V、195V时效率随输出功率变化情况。测量输出功率时用直流档，测量整流前端输入功率时用有效值档，结果如表1所示。
2.2 开关电源可靠性测试
满额功率输出时，温度达到动态平衡时开关管最大温升约为15℃（采用点温仪测试）。电压及纹波参数均未出现异常现象，常温特性比较好。电源性能良好，输出电压误差小于1V。经过近800次开关通断电，电路工作状况未发生问题，电路输出电压不受影响。
长时间工作于150℃时，电路板及开关器件均正常，随着负载功率上升，输出电压有下降趋势。
3 结论
3.1 应用于钻井井下的开关电源，其主电路拓扑形式选用BUCK电路，所用电子器件少，结构形式简单，能够满足井下狭小空间对于工具尺寸的要求。
3.2 开关电源控制环路设计过程中需建立开关电源完整的小信号数学模型，并对其进行开环小信号分析，确保其稳定性。
3.3 主电路与辅助电路设计中对输出滤波参数的计算一方面采用理论计算，一方面采用经验值并考虑温度等特性，器件选型上有一定余量，保证其稳定工作。
3.4 在高温条件下，需要考察开关电源功率器件散热量和环境温度的平衡温度点以及功率器件在电源舱不同位置时的温升平衡点，确定功率器件最佳散热位置布局，实现开关电源温升最小化。
参考文献
[1]PRESSMAN A L.开关电源设计[M].王志强，译.北京：电子工业出版社.2005.
[2]周习祥，杨赛良.BUCKDC/DC 变换器最优化设计[J].电子设计工程，2010.
[3]赵负图.电源集成电路手册[M].化学工业出版社，2003.
dc电源范文第2篇
关键词：无人机；AC/DC电源；电源小型化设计；PCB
中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2008)02-079-02
The Minimize Designing for AC/DC Converter of UAV
LIU Changliang,LI Chunjun,CHENG Jian
(UAV Mechano-electrical Teaching Room,Wuhan Mechanical Technology Academy,Wuhan,430075,China)オ
Abstract：The requirements of development of AC/DC converter in UAV is introduced.In this paper,the difficulty of minimize design for this converter is analyzed.Using the system optimization design method to research the components of converter,by components replacing,structure rebuilding,circuits integrating,AC/DC converter is minimized and kept the cost low.Making it more effective and more flexible is vital for promoting the capability of UAV.
Keywords：UAV;AC/DC converter;electric power;minimize design;PCBオ
1 引 言
无人机机载AC/DC电源输入发电机产生的交流电，经整流、滤波后得到满足仪器要求的直流电。无人机系统功能的不断增强对其AC/DC电源也提出了向轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰发展的要求，而在该电源系统中，体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL，CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC，FCC，CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就更加限制了电源体积的小型化。
另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，同时电源的工作消耗增大，也限制了AC/DC变换器模块化的进程，必须采用系统优化设计方法才能满足小型化的实际需要。
2 设计的主要目标分析
电源功效必须尽可能的高 虽然在实际应用中最耗能的是微处理器，但是技术的进步仍然要求电源进一步提高功效。功效越高所需的散热片就越小，才能节省系统空间。
电源成本必须尽可能的低 无论是原材料成本还是制造复杂性方面。考虑功能的简单设计是重要因素。控制和报警信号、和同类设备的均流以及在各种交流输入情况下保持稳定性能等都是非常重要的。
由图1所示的AC/DC电源电路结构框图可以看出，要在保证性能和功能的前提下将电源的大小和成本最小化至少应从以下几个方面入手。
2.1 使用两阶式输入滤波器
使用一个两阶式滤波器可以使电源外形最小化，并实现高共模和微分降噪。如果垂直堆叠组件，则可以节省板空间，同时改进了冷却。
2.2 在功率因数校正电路（PFC）中考虑采用碳化硅二极管
由于碳化硅二极管的成本有所下降，可以将其作为降低成本和电源大小的一个途径。碳化硅二极管的反向电流特性使系统可以不需要缓冲电路，因此可以节省5~6个组件。同时由于碳化硅二极管的应用，功效可提高1％。若使用阶梯感应器，则可在高输入线时提供高感应，在低输入线时支持最可能大的流量密度。在输入范围中使用连续感应模式（CCM）操作，可以保持最小的峰值转换电流和输入滤波器要求。
2.3 在主变流器中采用新型材料建构谐振拓扑
在该电路中使用谐振拓扑可以基本消除开关损耗。在功率晶体管中以陶瓷基片代替金属基片可以减少噪音，并因此简化滤波过程。这是因为散热片没有与开关MOSFETS的损耗相耦合的电容。这样不仅提高电源效率，而且使电源可以使用更小的散热片。另外，使用陶瓷散热片时的爬电距离比金属散热片所需的距离要短，这就进一步节省PCB板的空间。
2.4 使用开关式MOSFETS代替传统的输出整流器
开关式MOSFETS同步整流可以极大地降低功耗，从而提高功效。比如，一个正向电压为0.5 V的二极管在20 A时的功耗为10 W。而如果使用一个开启时电阻为14 MΩ的MOSFET，功耗最大只有5.6 W，与二极管的功耗相比小44％。这里也可以用陶瓷陶瓷基片来代替传统的散热片。
2.5 采用集成化的控制电路
集成化控制电路可以减少组件数量、降低制造成本并节省PCB板空间，因此，即使集成电路本身比离散组件更昂贵，从衡量电源的体积大小以及整体性能上来考虑，运用集成电路也是合理的。例如IR1150这种PFC芯片作为单循环控制（OCC）设备使用，就可以在保持电源系统性能的同时大大减少元组件数量。
同样，可以通过特殊应用芯片来进行主转换器电压控制、过电流保护、过电压保护和过温度保护，并控制输出整流器转换。另外，还可以通过同步单启动分源、借助逻辑控制关闭电源的抑制电路、“电源状态良好”信号、备用转换器控制功能等控制渠道来提高应用的灵活性。当交流电源存在时，备用转换器可以单独提供5 V的输出。
3 优化PCB板的设计与制作
根据从原理图到PCB板的设计制定科学流程，如图2所示。
需要注意如下事项：
（1） 滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置，调整元件位置使他们之间的电流路径尽可能短。
（2） 建立开关电源布局应按照如下的流程：放置变压器、设计电源开关电流回路、设计输出整流器电流回路、连接到交流电源电路的控制电路、设计输入电流源回路和输入滤波器、设计输出负载回路和输出滤波器。
（3） 根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局要考虑PCB尺寸大小，放置器件时要考虑焊接；以每个功能电路的核心元件为中心进行布局。
（4） 元器件均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC。在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能地使元器件平行排列，美观且易焊装。
（5） 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并且使信号尽可能保持方向一致。布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。尽可能地减小环路面积以抑制开关电源的辐射干扰。
（6） 复查PCB的内容包括设计规则、层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置，还要重点复查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。
通过上述系统层面上的分析，立足于现有技术，在最大可能的程度上缩小了AC/DC电源的体积，同时保持了电源的制造成本。如要继续取得突破，则须在基础电子元件的研发上下功夫。
参 考 文 献
［1］Jiayuan Fang,Jin Zhao.The Power of Planes - Low Impedance Power Delivery over Broad Frequencies[J].Printed Circuit Design & Manufacturing Magazine,2003.
［2］顾海州,马双武.PCB电磁兼容技术[CD2]设计实践［M］.北京：清华大学出版社，2004.
dc电源范文第3篇
关键词：AC-DC 开关电源 设计
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0142-01
本设计AC-DC的直流稳压可调的开关电源，它的性能优越，电压可调，体积小、重量轻、性价比高，将更加普遍使用于生活当中。
1 设计要求
（1）基本要求。输入电压：单相交流额定电压有效值220V±20%。频率：频率范围 45-65Hz。电流：在满载运行时，输入220V，小于8A；在264V时，冲击电流不大于18A。输出电压U。可调范围：30～36V。最大输出电流IOMAX：2A。输出噪声纹波电压峰―峰值Uopp≤1 V。DC―DC变换器的效率q≥70%。（2）性能拓展。进一步提高效率，使q ≥85%；排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态。
2 方案总体设计
步骤如下：隔离变压=>整流滤波=>高频变换=>控制电路=>调整输出。
说明：本电路主要采用3块集成芯片实现对电路的控制，分别是IC1（NCP1050）、IC2（光耦合器SFH615）、IC3（可调式精密电压调节器TL431）。
该方案的优点：（1）电路结构简单，转换效率高稳压性能优，并且转换效率高；（2）性能优越，电压可调，体积小、重量轻、性价比高，可普遍使用于生活当中；（3）NCP1050，TL431等芯片器件功能强大，设计起来比较简单。
3 电路的安装与调试
图1所示：
dc电源范文第4篇
关键词：开关电源 电磁兼容 气体放电管 瞬态电压抑制器
Electromagnetic Compatibility of Switching Power Supply
ZHU Liang1
（1. Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion， CSIC， Wuhan 430064， China ）
Abstract： This paper first introduced the switch power supply of the basic composition， working principle， working mode and main features， and then illustrates the two main types of modern switch characteristics， and during the second half of the article， it emphatically describes a DC/DC switching power supply for electromagnetic compatibility test CS106 projects， for the problems and the causes of the problems are analyzed， and finally gives the solution to the problem is in the switch power supply input terminal with a transient voltage suppressor （TVS diode） replace the gas discharge tube， after many times of electromagnetic compatibility test， proved that the method is feasible.
Key words： switching power supply； electromagnetic compatibility（EMC）； gas discharge tube； transient voltage suppressor
1 引言
电子技术的高速发展，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入21世纪后，开关电源相继进入各种电子、电器 设备领域，程控交换机、通讯、电力检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和MOSFET 构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。开关电源比普通的线性电源效率高，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，开关电源比普通线性电源体积小，轻便化，更便于携带。但是随着体积越来越小带来的问题是，众多的电子系统集中装备在的狭窄空间内，电子设备的使用密度日趋增大。频谱的拥挤，发射电平的增大、接收灵敏度的提高、数据和弱信号传输量的扩大、各种金属构件的天线和非天线效应、大量成束电缆的敷设等等，都给电磁干扰的产生和传播提供了条件和途径。
2 开关电源简介
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
2.1 基本组成
开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。
2.1.1主电路
冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
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。
输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2.1.2 控制电路
一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。
2.1.3检测电路
提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
2.1.4辅助电源
实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。
2.2 工作原理
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。
开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。
2.3 工作模式及主要特点
开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。[1]
开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作方式多用于开关稳压电源。
跟传统的线性电源相比，由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20～30%；并且功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转化效率高，一般为60～70%，而线性电电源只有30～40%。
2.4 主要类型
现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。
2.4.1 按直流DC/DC转换器之间的电气隔离分
一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器。
隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器 有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter） 和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。
非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器 ，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。
非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。
单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器 ，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。
隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。
在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。
非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特性。
2.4.2 按能量的传输来分
DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可 以从负载侧向电源侧传输功率。
DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔 （Royer）转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。
2.4.3 按照开关管的开关条件
DC/DC转换器又可以分为硬开关（Hard Switching）和软开关（Soft Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching loss）。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-Current·Switching，ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造 了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。绝缘栅双极性晶体管（Insu1ated Gate Bipo1ar tansistor，IGBT）是一种复合开关器件，关断时的电流拖 尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流（ZCS）关断方式。IGBT在 零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。谐振转换器（ResonantConverter ，RC）、准谐振转换器（Qunsi-Tesonant Converter，QRC）、多谐振转换器（Mu1ti-ResonantConverter，MRC）、零电压开关PWM转换器（ZVS PWM Converter）、零电流开关PWM转换器（ZCS PWM Converter）、零电压转换（Zero-Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器和零电流转换（Zero- Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。
3 关于开关电源的电磁兼容
3.1 开关电源的电磁兼容性问题
我们使用的DC/DC型电源设备在进行电磁兼容性试验的CS106项目时，可以使在该电源前端的0.75A的保险丝熔断，导致试验失败。
电磁兼容性试验的CS106项目的内容为：将尖峰发生器与受试设备并联，调整尖峰发生器的输出幅度，使5欧姆无感电阻上的信号幅度符合标准中的规定值，这个值即为校准值[2]，如图所示：
在试验中，干扰以差模方式注入：具有较大的瞬间功率和一定的能量。
我们所使用的是一款DC/DC的开关电源，其主要功能是将外部蓄电池的250V左右的直流电转换为直流±15V的直流电，给后续的电力电子设备提供电源，其主要电路图如下：
3.2 针对电磁兼容性问题的分析及解决方法
由于CS106试验主要测试在设备分系统所有不接地的交流和直流输入电源线上测试设备、分系统对电源线上注入的尖峰信号的敏感度。而在此电源中，我们使用的是型号为2RM600-8的气体放电管，其动作电压为DC600V±20%，电源在正常工作时，输入端电压是DC250V，因此气体放电管不动作。当电源输入端的电压有超过该只气体放电管动作电压的时候，气体放电管可靠的动作，并产生放电吸收的现象，该过程能将来自于输入端的尖峰过电压以气体放电的形式被吸收，从而保护电路其他元器件不受过压损坏。但是，在放电过程中，会使电源的输入端瞬间的峰值吸入电流。当在进行CS106试验时，其输入端接有保险丝，当超过DC600V的尖峰电压出现时，开关电源内的气体放电管工作，使电源的输入端产生瞬间的峰值吸入电流，该峰值电流要远大于0.75A保险丝的熔断电流，因此该保险丝会瞬间熔断。此时开关电源内部的气体放电管又恢复常态，当下一次再出现DC600V以上的尖峰浪涌电压时，气体放电管又会重复上述工作过程[3]。
为了不影响开关电源外部电力电子设备的正常使用，我们将开关电源内的气体放电管更换为TVS管，更换后的电路如下：
如图所示，将气体放电管从开关电源前端去除后，在限流电阻后并联了一个TVS管。TVS管是一种二极管形式的高效能保护器件，我们选用的型号为1.5KE400A，当该TVS管的两极高于直流电压400V±20V时，它能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达1.5千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于548V，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。
我们将更换了TVS管的开关电源重新进行了CS106试验项目，结果保险丝完好，顺利通过该项试验。
4 结束语
综上所述，对于电磁干扰的抑制方法很多，可以选择一种或多种综合运用。本文提到的只是此种DC/DC类型的直流开关电源在进行电磁兼容性试验中所涉及的问题，并针对出现这种问题提出了解决方案且进行了验证，结果证明该方法是可行的，希望对其他遇到类似的问题给予帮助。
参考文献：
[1] 开关电源的工作模式. 电气自动化技术网，2013.
[2] 白同云等.电磁兼容设计[M].北京： 北京邮电大学出版社，2001.
dc电源范文第5篇
关键词：地铁；屏蔽门系统；安全装置；运营行驶；安全性；电源系统；供电方案；分析
中图分类号：U231+.3文献标识码：A
在城市地铁中，屏蔽门系统主要安装设置在城市地铁的展台边缘处，以实现地铁运行区域与站台公共区域的分离，并在列车到达或者是出发时借助屏蔽门系统的控制装置进行屏蔽门的自动开启和关闭控制，在地铁乘客提供一个更加安全舒适与安静的乘车环境。同时，屏蔽门还能够对于列车行驶过程中列车行驶区域与站台区域之间的气流交换进行有效的控制和减少，从而实现地铁运行中环控系统的能源消耗，提高地铁的运营行驶效益。最后，城市地铁的屏蔽门系统也是实现其运营行驶中的无人驾驶模式的重要技术支撑，在整个地铁的安全稳定以及高效运营行驶中有着非常重要的作用和影响。电源系统作为地铁屏蔽门运行实现的重要系统，其供电稳定性与可靠性直接影响着地铁屏蔽门系统运行的稳定性和可靠性，在地铁运营行驶中具有非常重要的作用影响，是地铁运营行驶与管理中严重和关注的重点内容，下文在对于地铁屏蔽门电源系统结构组成与设计要求分析基础上，对其供电方案进行对比分析，以保证地铁安全可靠运营行驶。
一、地铁屏蔽门电源系统的电源结构与要求分析
1、地铁屏蔽门电源系统主要结构分析
通常情况下，在地铁运营行驶中，地铁屏蔽门是一种由一级用电负荷并通过车站低压配电系统和双电源切换箱提供两路独立的三相交流输入电源实现地铁运行安全屏蔽与管理控制系统。地铁屏蔽门工作运行过程中，主要由车站低压配电系统通过双电源切换箱提供的独立三相交流电源进行运行供电支持，并且该电源系统中设置有一个主电源和备用电源，以对于地铁屏蔽门工作运行中所需要的电源能量进行自动切换与供给保障，满足地铁屏蔽门工作运行的电源需求。
地铁屏蔽门电源系统主要由两个结构部分组成，即驱动电源与控制电源，并且每个地铁屏蔽门结构在工作运行中所需要的电源要求也各不相同，其中，地铁屏蔽门的两侧站台所需要的电源大小为24kvA，而地铁屏蔽门的三侧站台所需要的电源大小为36kvA[1]。此外，地铁屏蔽门电源系统主要由双电源切换箱以及配电盘、不间断电源等设备结构组成，多设置在地铁屏蔽门的控制中心，并且在地铁屏蔽门工作运行过程中一旦发生交流停电情况，能够持续为地铁屏蔽门的工作运行提供一小时的电源供给，实现地铁屏蔽门双侧门5次开关保障，以满足地铁屏蔽门电源切换需求。
在地铁屏蔽门电源系统的两个结构电源中，驱动电源主要为地铁屏蔽门的门机驱动设备进行电源需求提供和满足，其电压大小一般为DC110V。在地铁工作运行过程中，由于地铁屏蔽门作为地铁运行的核心系统，不仅对于安全性以及可靠性的要求比较高，并且要求其控制管理开展与实施比较方便，因此，在进行地铁屏蔽门系统的电源供给中多通过UPS在线式热插拔供电，对于地铁屏蔽门系统的电源需求进行提供满足，保证地铁屏蔽门系统门机驱动设备的安全稳定工作运行。其次，地铁屏蔽门电源系统的控制电源结构部分，主要是针对屏蔽门系统控制结构部分进行运行所需要的电源提供和满足，其中包括地铁屏蔽门的主控机以及站台端头控制盒等控制设备，其电压大小多为DC24V以及DC110V[2]。通过上述两个结构部分，对于地铁屏蔽门工作运行中所需的电源大小进行提供和满足，以保证地铁屏蔽门的安全可靠工作运行。
2、地铁屏蔽门电源系统要求分析
结合地铁屏蔽门电源系统的两个电源结构及其主要功能作用，在实际工作运行中，实现屏蔽门门机设备供电支持的驱动电源结构部分，由于需要满足屏蔽门启动速度比较快、启动运行动作迅速等要求，在供电运行与支持过程中主要采用直流电机进行发电运行，因此进行屏蔽门电源系统的驱动电源设计时，就需要结合直流电机启动运行的特征需求，对于正常启动的地铁屏蔽门电源功率要控制在3KW至5KW之间，而地铁屏蔽门启动运行瞬间的电源需要达到8KW至40KW之间。此外，结合地铁屏蔽门系统运行需求，驱动电源的电压等级通常有110KV和48KV两种类型，驱动电源的单台电机功率要保证在80W至150W之间，并且该功率值还具有突出的不确定性。
其次，地铁屏蔽门电源系统的控制电源结构在供电运行中，一般要求供电电压为DC24V与DC110V两种等级类型。其中，DC24V电压等级的应用相对比较常见，它在实际供电运行中由于地铁屏蔽门的电源线路连接相对较长，因此，会在地铁屏蔽门控制电源安全回路中采用较高的直流电压，以进行地铁控制系统运行所需的电源提供和支持。最后，在地铁屏蔽门监控系统中通常会进行DC24V和AC220V两种供电电压等级设置，其中，用于地铁屏蔽门控制台运行支持的供电电压多以AC220V电源电压为主，以满足地铁控屏蔽门监控系统工作运行的电力需求。
二、地铁屏蔽门电源系统常用方案与比较
1、地铁屏蔽门电源系统的常见方案分析
结合地铁屏蔽门电源系统的设计应用实例，实际供电设计中主要以直流和交流两种供电方案为主，以对于地铁屏蔽门电源系统的供电需求进行设计和满足实现。
其中，地铁屏蔽门交流供电方案主要是以在线式UPS作为电源系统的核心结构，同时通过在地铁屏蔽门电源系统中配置AC/DC模块，以实现地铁屏蔽门工作运行中DC24V以及DC110V两种电压等级的电源提供和满足，保障地铁屏蔽门的安全可靠工作运行[3]。在地铁屏蔽门的实际工作运行中，电源系统的驱动电源结构部分主要为屏蔽门门机驱动设备进行稳定的交流电源提供，同时通过主备电源电机实现地铁屏蔽门主电源故障下的自动切换与运行供电保障，满足地铁屏蔽门门机驱动设备的电源需求。如下图1所示，为地铁屏蔽门电源系统交流供电方案的结构原理示意图。
图1 地铁屏蔽门电源系统交流供电方案的结构原理示意图
需要注意的是，该地铁屏蔽门电源系统供电方案在实际设计应用中，首先对于UPS功率的选择确定，需要结合地铁屏蔽门开关时最大冲击负荷情况进行确定，此外，该中供电方案供电运行中，UPS输出的交流电源在通过ACD/DC模块进行输出电压值控制中，模块结构需要应用N+1模式进行设计实现，以满足电源供电与运行需求。
其次，地铁屏蔽门电源系统的直流供电方案在实际设计应用中，主要通过将直流电源作为电源系统供电的核心部分，同时进行DC/DC结构模块的设置，以为地铁屏蔽门工作运行提供DC24V电压等级的电源。也就是说，地铁屏蔽门系统在实际工作运行中，直流供电方案在进行屏蔽门工作运行所需电源提供和满足中，主要通过三相交流电源借助AC/DC模块进行DC110V电压电源提供，而AC/DC模块在进行电源电压转换提供过程中，一部分通过N+1备份形式，进行DC110V电压电源的提供满足，以保证地铁屏蔽门运行所需电源电压，另一部分在进行DC110V与DC24V两种电源电压的提供满足，并由DC24V电源电压借助DC/DC模块进行屏蔽门工作运行所需电源的提供和满足[4]。在实际供电运行中两部分模块之间主要使用晶闸管进行连接以避免放电情况发生，并且在电源系统的交流供电停止情况下，通过蓄电池为地铁屏蔽门系统运行所需的电源电压进行提供和满足。如下图2所示，为地铁屏蔽门电源系统直流供电方案的结构原理示意图。
图2 地铁屏蔽门电源系统直流供电方案的结构原理示意图
2、地铁屏蔽门电源系统方案对比分析
在上述的两种地铁屏蔽门电源系统供电方案中，其中，交流供电方案在地铁屏蔽门系统供电运行支持中，如果交流供电方案设计中只备用设置了一个AC/DC模块，那么AC/DC模块出现两个以上的模块损坏情况时，就会导致驱动电源无法正常共工作运行，从而造成交流供电方案失败。此外，如果出现交流停电并且UPS逆变发生损坏，或者是交流电池出现损坏等，也会造成交流供电方案无法正常供电运行。而对于地铁屏蔽门电源系统的直流供电方案来讲，其供电运行中如果出现交流停电并且电池损坏，或者是电源电压的控制供电模块出现损坏等，也会造成直流供电方案无法正常供电运行。
针对这种情况，在进行上述两种地铁屏蔽门电源系统供电方案对比分析中，应注意从两种方案的故障消除方式以及供电备用的可靠性、供电运行经济性等方面，对于两种供电方案进行对比分析，以促进地铁屏蔽门电源系统供电设计可靠性提升，保证地铁屏蔽门系统的安全可靠工作运行。首先，在供电运行的故障及消除方式对比中，交流供电方案中容易发生故障问题突出结构主要有蓄电池组以及逆变、升压结构模块，解决故障主要依靠UPSN+1备份消除；而直流供电方案只存在电池组一个故障点，故障消除则是通过电池组备份方式实现[5]。其次，在两种供电方案备份的可靠性对比中，交流供电方案故障发生时，蓄电池组需要在升压以及逆变等结构作用下实现供电运行，而直流供电则直接通过蓄电池组进行供电运行。最后，两种供电方案的供电运行经济性对比中，结合地铁屏蔽门驱动运行负荷特征，交流供电需要在两级功率变换下实现供电满足，而直流供电方案只需要一级功率变换满足供电需求，经济性更加突出。
三、结束语
总之，电源系统作为地铁屏蔽门的重要系统，对于地铁的安全可靠运营行驶有着重要的作用和影响。进行地铁屏蔽门电源系统供电方案的对比分析，有利于提高地铁屏蔽门电源系统供电设计质量和水平，保证电源系统供电的可靠性和稳定性，从而对于地铁的安全可靠运营行驶进行保障，具有非常重要的积极作用和意义。
参考文献
[1]谭坚文，沈卫东，伍虹霖，王建立，杜明磊.电磁脉冲对方舱簧片屏蔽门耦合效应的数值分析[J].核电子学与探测技术.2013（10）.
[2]孙红印，张哲晨.浅谈地铁屏蔽门控制UPS系统的优化[J].城市建设理论研究（电子版）.2011（15）.
[3]杨昭，马锋，贾士红，余龙清.地铁新环控系统可行性分析及性能优化[J].天津大学学报.2012（3）.
dc电源范文第6篇
关键词：DC—DC；线性稳压器；肖特基二极管；同步整流；补偿网络
现代电子设备中都包含有电源系统，且电源系统能够稳定可靠的工作是电子设备功能得以实现的基石。电源系统不但要有足够的功率，而且还需要一定的瞬态响应能力，同时最值得注意的就是电源系统必须在闭环带宽内具有充足的相位裕量，以保证其工作的稳定性。
电源系统依据其输入/出条件的不同，可由多种电路结构组成，即AC—DC、DC—DC、LDO等等。不同的电子设备可能对电源系统有不同的结构要求，但对电源系统转换效率的要求却基本相同。DC—DC转换器主要用来实现电源系统中的二次电压变换或是手持式设备等用电池供电设备的一次电压变换，其可分为隔离与非隔离型、升压与降压型、同步与异步型等等。随着半导体芯片向低内核电压、低功耗方向发展，DC—DC高效率的优势日益突出；同时在半导体芯片内核电压降低的同时，各种接口总线如CAN、LIN、RS485、RS232等依然保持5 V、12 V的电压，这使得电源系统需要提供更多种类的电压，而DC—DC转换器的优势也体现在这里，因此其应用十分广泛。
早期的DC—DC转换器大多采用以肖特基二极管作为续流二极管的异步整流模式，由于续流二极管两端存在压降，相当一部分的电源能量被其所消耗，从而使得DC—DC转换器的效率难以继续提高。近年来随着整流技术的不断进步，出现了同步整流式DC—DC转换器。其采用NMOS管取代续流二极管，同时严格控制高低侧NMOS管的导通时间，既要保证连个NMOS管不能同时导通，同时也要尽量减小死区时间。同步整流式DC—DC转换器效率通常都能超过90%，甚至能达到95%以上，是各种高效率电源系统的首选器件，非常值得研究。
虽然同步整流式DC—DC转换器应用已十分普及，但目前为止大多数的设计仍然是基于半导体厂商的典型应用，而这种应用方式很难实现DC—DC转换器的优化设计。DC—DC转换器的稳定性设计与闭环带宽等紧密相关，因此本文从分析同步降压式DC—DC转换器的闭环增益和相位曲线入手，研究了如何实现DC—DC转换器稳定性的优化设计。
1 典型应用
DC—DC转换器主要由输入电容、PWM控制器、MOSFET驱动、LC输出电路、补偿网络等部分组成（见图1），同时辅以软启动、欠压、过流等保护电路。本文采用Sipex公司的SP6134同步降压控制器来分析如何实现DC—DC转换器的稳定性设计。SP6134控制器的设计开关频率600 kHz，可接收3.5～15 V的直流电压输入，输出电流可达15 A，其数据手册中包含其典型的应用电路。
影响DC—DC转换器闭环稳定性的因素包括LC输出电路、补偿网络等。LC输出电路是一个双极点电路结构，会出现幅度较大的共振频率点以及180度的相位衰减，因此需要补偿网络衰减共振频率点，保证足够的闭环带宽和相位裕量。图2示出了SP6134典用中的补偿网络，其补偿网络类型为III型。即分别依靠RZ2和CZ2、R1和CZ3、RZ2和CP1、RZ3和CZ3等四组RC网络和运放实现补偿网络的增益补偿。SP6134内置运放的开环增益60 dB。
SP6134典型应用中的LC输出电路采用了两个47 μF/6.3 V的陶瓷电容并联。由于输出电感值决定了纹波电流的大小，同时纹波电压主要是由于纹波电流在输出滤波电容等效ESR上的压降，因此应尽量选择ESR小的电感和电容，但考虑到LC输出电路会形成双极点的共振峰值，同时相位衰减较大，适当的ESR可衰减共振峰，降低相位衰减。
2 仿真分析
DC—DC转换器闭环增益主要包括：补偿网络增益、PWM调制增益、LC输出电路增益等三部分。图3示出了LC输出电路中电感和电容等效ESR均为5 mΩ时的闭环增益与相位图。图中实线表示闭环增益曲线；虚线表示闭环相位曲线。左边刻度表示闭环增益曲线刻度，右边曲线表示闭环相位曲线刻度。图中可见LC输出电路存在非常明显的共振频率点近7.55 kHz，同时相位曲线出现较大幅度的衰减，衰减后的相位角几乎接近于零。闭环增益曲线过零点时的频率近27.5 kHz，此时的相位裕量2.02度。从DC—DC转换器闭环稳定性的充分条件可知，闭环相位曲线要有足够的相位裕量。故此时的DC—DC转换器不能满足稳定性要求，必须进行设计更改。从闭环增益组成部分可知，要想衰减LC电路共振峰值，可以选择ESR相对较大的电感、电容，但是ESR的出现势必会增加纹波电压和电流，因此需要依据具体设计参数进行选择。另一个方法是增加补偿网络中针对共振峰频率成分的衰减。图4为电感、电容ESR均为50 mΩ时的闭环波特图。图中可见由于电感、电容ESR的增加显著减小了LC输出电路的共振频率峰值，从而降低了相位曲线中的相位衰减，使得闭环相位曲线的相位裕量近40度，满足了DC—DC转换器闭环稳定性的要求。增加LC输出电路的等效ESR固然能够实现闭环系统的稳定性要求，但是会增加DC—DC转换器的输出纹波电流、纹波电压，降低系统的噪声容限。图5为更改了补偿网络中的RZ2、CZ2后的DC—DC转换器闭环增益与相位图，图中可见闭环相位曲线的相位裕量近30度，能够满足稳定性的要求。更改补偿网络后闭环增益曲线的带宽降低到19 kHz，这会影响系统的瞬态响应。
3 结束语
DC—DC转换器的闭环带宽与稳定性常相互矛盾。闭环带宽的增加改善系统的阶跃响应，但会降低系统的稳定性。因此设计DC—DC转换器在保证系统稳定性的同时，应尽量提高系统的瞬态响应能力。选择LC输出电路中的电感和电容必须十分谨慎。串联电感和并联电容会给系统带来多个极点，且导致闭环相位曲线衰减180度，很难满足系统稳定性要求的相位裕量。从上文的分析中可见，增加LC输出电路中电感和电容的等效ESR能够显著降低共振频率点的增益，同时改善相位裕量，但增加ESR势必会使输出纹波电压增加，降低系统的噪声容限。改变补偿网络的增益曲线，使其对LC输出电路中的共振频率点进行抑制是可行的，但此方法会降低系统带宽，降低系统的瞬态响应，这在要求较高瞬态响应的系统中是不推荐使用的。总之，设计DC—DC转换器需要综合考虑系统稳定性、瞬态响应、输出纹波等各因素，合理的设计系统参数从而实现DC—DC转换器的最优化设计。
dc电源范文第7篇
关键词：开关电源 高频 小型
1 引言
随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 2 开关电源的分类
人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 2.1 DC/DC变换
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1） Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。 （2） Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。 （3） Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4） Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo 大于或小于输入电压UI，极性相反，电容传输。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27 W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。 2.2 AC/DC变换
AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。
AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
3 开关电源的选用
开关电源在输入抗干扰性能上，由于其自身电路结构的特点（多级串联），一般的输入干扰如浪涌电压很难通过，在输出电压稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势，其输出电压稳定度可达（0.5~1）%。开关电源模块作为一种电力电子集成器件，在选用中应注意以下几点： 3.1输出电流的选择
因开关电源工作效率高，一般可达到80%以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为： Is=KIf 式中：Is—开关电源的额定输出电流； If—用电设备的最大吸收电流； K—裕量系数，一般取1.5~1.8； 3.2接地
开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000．EN61000．FCC等EMC限制，形状开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。 3.3保护电路
开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。 4 开关电源技术的发展动向
开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的的可靠性大大提高。
dc电源范文第8篇
关键词：UPS原理；注意事项；使用；维护
广播电视行业对电源都有较高要求， 因此系统必须配备符合要求的、健康的U PS 电源， 保持供电系统的不间断供电非常重要。如何提高机房的供电质量， 最大限度的防止因电源原因造成的停机事故， 已成为保障广播电视节目能否安全优质播出的重要因素。
UPS电源是卫星地面站保持供电系统不间断供电的重要设备，确保机房供电的持续性，以防断电而造成电视节目的不正常播出。因此，要求智能化程度高，储能器材都采用免维护蓄电池，也是因为这样，往往忽略了对UPS电源维护与检修。这是很危险的，一旦出现故障，整个工作系统将瘫痪。以下介绍UPS工作原理电路结构和使用注意事项及日常维护要求。
1 UPS电路结构工作原理
该在线式UPS主要由EMI滤波器、旁路电路、AC/DC转换器、DC/AC逆变器、电池充电器、DC/DC转换器、控制和检测电路等组成，并配备了智慧型监控软件。当UPS开机时，电源电压经EMI滤波器分二路输出：一路送至AC/DC转换器变成直流电，再送至半桥式DC/AC逆变器呈交流输出；另一路作为旁通路径。靠近输出端的旁路开关可选择旁通路径输出或逆变输出。若一切正常，旁路开关会选择逆变输出，此种输出称为在线式输出。
2 断电故障发生时UPS的动作过程
当输入的市电中断时，AC/DC转换器和电池充电器均不动作，DC/DC转换器将电池的电压转换至DC/AC逆变器的输入端，经DC/AC逆变器转为交流输出，这就是所谓的电池供电模式。
图中的辅助电源为所有控制电路供电。由于DC/AC逆变器一直在工作，市电断电时DC/DC转换器能快速启动并接替AC/DC转换器工作，且DC汇流排上挂有储能滤波电容器，使得DC/AC逆变器的输出端，持续稳定地给负载供电，实现零时间转换，对负载而言，不会感到发生断电。
3 维护与故障处理
3.1 运行环境维护
即便UPS电源是在正常工作状态，也要经常观察周边环境，以保持电池最佳的温度，避免太阳光直射或者环境的温度过高。并防尘除尘，每到气候干燥的时节，注意空气的灰粒飞进机内沉积，导致器件散热功能不好。当空气潮湿时，经常观看机子的工作动向，以免失常而报警不准确。
3.2 定期检测
除了对UPS电源常观察，勤除尘外，还时不时检查各个连接线路或者插件之间的连接情况，是否有松动和接触不牢的情况、腐蚀现象、有无壳变形和渗漏、主机设备是否正常等。
对于储能电池，要每年定期做一次放电。放电后，为保证蓄电池处于饱和状态，充电至少达到12 小时。
平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录。
3.3 故障处理
当出现故障时，断开手动旁路开关，切至维护位置（使用户不停电），UPS 装置停工作，蓄电池开关合闸，打开装置门进行检查。
当UPS电池系统出现故障时，及时的找出故障原因，要查清主机、电池组、UPS电源系统等。通过进行分析、检测。如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。
当主机出现击穿，断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。
当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。
4 使用注意事项
4.1 电源开关步骤
开机要按顺序合闸：储能电池开关自动旁路开关输出开关依次置于“ON”。日常开机只需按UPS面板“开”键，约20分钟后，即可使用。
关机的时候先将电脑或其它仪器关闭，让UPS空载运行10分钟，待机内热量排出后，再按面板“关”键。
4.2 电源系统使用
虽然UPS电源主机对环境温度要求不高，但要求室内清洁，少尘。储能蓄电池则对温度要求较高，温度太低，会使储电池容量下降。主机中设置的参数在使用中不能随意改变。
在无外电靠UPS电源系统自行供电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关断各负载，等UPS电源系统起动后再开启负载。
UPS电源系统按使用要求功率余量不大，在使用中要避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。
由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应有防触摸措施。
对电池应避免大电流充放电，虽说在充电时可以接受大电流，但在实际操作中应尽量避免，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大，温升越高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。
正确连接好UPS，应将UPS的输入零（N）、相（C）、地（G）与市电的零、相、地对应。
5 结束语
对于UPS的使用，做好维护工作，遵行使用手册，加强运行维护，做好测量工作，这样将延长寿命，避免不必要的故障发生。即便有智能化的设备，但是预防是安全运行的重要保障。维护工作是一门学无止境的工作，是一门科技含量较高工作，让我们一起共同探讨通向更高一层的阶梯。
参考文献
[1]杨广义.UPS电源的使用与维护[J].西部广播电视.2013（06）
[2]刘钧.UPS电源综合故障解决[J].数字通信世界.2011（11）
[3]李考明.UPS电源系统的维护与管理[J].通信电源技术.2011（01）
[4]赵鹤鸣，贺利群，周志信.UPS电源系统故障分析与处理[J].河北企业.2011（09）