开关电源变压器范文1
【关键词】高频 开关电源 变压器 优化设计 应用
电源变压器具备的主要功能是隔离绝缘、传送功率以及变换电压。电源变压器是一种主要软磁电磁元件，被广泛运用于电力电子技术和电源技术中。开关电源变压器是开关电源的核心部件，能够转换和传输能量。此外，在开关电源变压器的开关电源中，主要的体积与重量占有者，也是发热源，可以使得开关电源向小型轻量方向发展，并且实现平面智能等目标。因此，开关电源的高频化是重中之重。
1 高频开关电源变压器的主要构成以及分类
通常从广义角度而言，凡是将半导体功率的开关器件作为开关管，经对开关管，进行高频开通，或者是进行关断控制，均会促使电能形态向其他电能形态装置转化，即开关转换器。开关电源是指将开关转换器作为主要组成部件，通过采取闭环自动控制的方式，实现输出电压保持稳定的目标，并且实现在电路中增加保护环节电源。高频开关电源是指采用高频DC/DC转换器，作为开关电源工作状态下的开关转换器。
高频开关电源的基本路线主要是由开关型功率变换器，整流滤波电路，交流直线转换电路及控制电路几部分组成。高频开关电源变压器分为他激式和自激式、隔离式和非隔离式、硬开关以及软开关几类。
2 高频开关电源变压器的优化设计
2.1 设计参数选取
高频变压器的设计参数彼此联系，所以，在具体设计时，针对各个参数应该在合理范围内进行有效折中。基于各类应用场景应当首，首先符合占支配地位的重要影因素，其次权衡剩余其他参数带来的影响。因为各参数间紧密联系，在设计时，想把一切参数均达到最佳基本上不太可能。如变压器体积和效率二者之间存在的矛盾，漏感合分布电容二者难以同时减小。所以，在高频开关电源变压器优化设计的整个过程中，本文选取了三个相对比较重要的参数，以此展开分析。
2.1.1 温升
在变压器具体工作的整个过程中，铁芯和绕组中的损耗必定会产生一定热量，从而促使变压器温度逐渐升高，与此同时，这些热量通常会采取辐射和对流的方法，在周围环境中相互传递。因此，应该有效控制温升，进而以防绕组被烧，或者是防止变压器热击穿、防止磁芯性能下降的现象出现。并且，在计算变压器的温升时，通常是会将磁芯和绕组的损耗归在，假设热量经过磁芯与绕组后，整个表面积会发生均匀消散的现象。
2.1.2 分布参数
高频变压器的主要分布参数通常是漏感、分布电容。在高频下，分布参数对开关电源性能会产生关键影响。在开关式的变换器上，漏感可以致使电压尖峰，此时电路中的部分器件会受此影响，发生不必要的破坏。同时，分布电容可能会引起电流尖峰，且可以大幅度延长充电时间，从而开关和二极管会受此影响，发生大规模损耗，进而降低变压器效率及可靠性。因此，在这样的工作模式种，需要尽量降低变压器的分布参数。此外，对于谐振式的变换器而言，能够吸收、利用变压器分布参数。所以在这种模式下，要求必须准确设计分布电容和漏感的值。
2.1.3 损耗与效率
本文将输入功率和输出功率二者的差视为变压器功率损耗值，并且，将其分成两个分量，即绕组损耗和磁芯损耗。通常，在额定电压运行的条件下，随着负载电流的不断变化，铁损不会发生变化，所以铁损也被称作是不变损耗。如果忽视励磁电流，铜损和负载电流的平方成正比，所以铜损也被称作是可变损耗。笔者对变压器分别进行了两项实验，即短路试验实验和空载实验，在额定电压下，分别测得铁损耗和额定负载下铜损耗，结果得出铁损在正常工作时依旧保持不变，而随着负载的变化，铜损会发生一系列变化。
2.2 优化目标
高频开关电源变压器优化的目标是尽量使变压器体积向更小的方向发展，因为只有重量达到更轻，频率达到更高，才能保证温升，从而使得分布参数和绝缘满足设计的前提条件。为将变压器的效率实现最大化，需要注意的是，在设计的过程中，应该遵循以下两个基本原则：
（1）保证变压器的铜损和铁损二者相等。
（2）保证在初次绕组时，变压损耗相呈相等状态。
此外，为使得变压器的体积尽量缩小，在设计时必须采用合适的磁芯和绕组结构，以此保证设计的正常进行。
2.3 优化设计方法
现阶段，纳米晶带材的可用磁心结构主要分为矩形与环形。在磁心结构确定后，根据变压器自身指定的工作条件，初级绕组匝数和绕组结构直接决定了变压器的磁芯截面积大小，绕组尺寸和磁心的窗口面积。因此，对于矩形和环形这类磁心结构，一般是需要对不同层次和匝数下，变压器的体积、重量以及损耗等进行具体的比较，进而对高频开关电源变压器采取更加优质的设计方案。
3 高频开关电源变压器的应用
通过将本文的设计进行应用分析可后可知，在变压器功率相同时，矩形磁心比环形磁心更紧凑，主要原因是：
（1）环形变压器通常是会占用部分磁心，从而使变压器保持固定状态，但是矩形变压器可以利用下侧磁心，进而实现固定变压器的目标。
（2）环形变压器的绕组内侧长度，会极大降低磁心窗口实际利用率，以使变压器的中心出现较大冗余空间，但是矩形变压器的磁心窗口利用率通常不会受到任何的影响。
参考文献
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作者简介
常乐（1984-），女，山西省晋中市寿阳县人。现为山西职业技术学院本科硕士讲师。主要研究方向为应用电子、通信工程。
开关电源变压器范文2
关键词：线性稳压器；开关稳压器；电源
中图分类号：TP303+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2656-04
Abstract： Analyzes the basic principles and characteristics of the DC-DC regulator， analyzes and compares the performance and structure of the principle of linear regulator and switching regulator， and provides a variety of important factors in the actual situation of the DC-DC design. Describes to the basic method of power chip selection， and provides a reference for the DC power circuit design.
Key words： linear regulator； switching regulator； power supply
电源的应用无处不在，所有的电子系统都需要恒压电源或者恒流电源的支持。输出直流称为直流电源，由前端直流转后端直流的称为DC-DC变换器，而直流转交流的变换器称为逆变器。所以，DC-DC变换器是用于提供DC电源的电路或模块。
1 DC-DC变换器的主要分类
1.1 线性型（Linear）
线性型变换器：可以从电源向负载连续输送功率的DC-DC变换器。线性型变换器通过在线性区域内运行的晶体管或场效应晶体管（Field Effect Transistor或FET），电路的输入电压中减去超额电压，调节从电源至负载的电流流动，从而产生经过调节的输出电压。
1.2 开关电源型（Switcher）
开关电源型变换器：以脉宽方波的形式从电源向负载输送功率。其特点是开关器件的周期性开通和关断（定频型、变频型、定变混合型）。将原直流电通过脉冲宽度调制PWM（Pulse Width Modulation）或脉冲频率调制PFM（Pulse Frequency Modulation）来控制有效的直流输出。PWM调制稳定电压的方式是，在开关频率不变化的前提下，依靠脉冲宽度的增大或缩小改变占空比例，进而调节电压达到稳定，它核心部件是脉宽调制器。在PFM调制方式运作的时候，脉冲宽度是固定的，开关频率的增加或减少控制了占空比，使得电压保持稳定，脉频调制器是它的核心部件[1]。
2 线性稳压器（Linear Regulator）
线性稳压器如78XX系列三端稳压器等，是一种无需使用开关元件而能提供恒定电压恒定电流输出的DC-DC转换器。
2.1 线性稳压器的工作原理
线性稳压器和输出阻抗形成了一个分压网络。线性稳压器等效于受控的可变电阻器，可根据输出负载自行调解以保持一个稳定的输出。输出电压通过连接到误差放大器反相输入端的分压电阻采样，误差放大器的同相输入端连接到一个参考电压Vref。误差放大器试图使其两端输入相等2.2 线性稳压器的类型
线性稳压器中的元件是双极型晶体管或场效应管MOSFET。双极型线性稳压器具有较高的压降电压，并能支持较高的输入电压并拥有更好的瞬态响应。MOSFET低压差线性稳压器LDO（Low Dropout Regulator）能支持非常低的压降，低静态电流，改善噪声性能和低电源抑制。为使线性稳压器处在正常工作状态之下，Vin和Vout之间最小压差称为压降电压（Drop-out Voltage），不同的稳压器结构会产生不同的压降电压，这也是几种线性稳压器的最大区别。如LM340和LM317这些稳压器使用NPN达林顿管，称其为NPN 稳压器（NPN Regulator）。然而低压差（Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（Quasi-LDO）为新型电源设计提供了更高性能[2]。
2.3 LDO的应用选择
开关稳压器是一种采用开关组件与能量存贮部件（电容器和感应器）一起输送功率的DC-DC转换器，它提高了电源转换效率和设计灵活性。开关稳压器主要分为以下两类：电感储能开关稳压器和无电感型开关稳压器（充电泵）。
3.1 电感储能开关稳压器的工作原理
电感用于储存能量及向负载释放储能，电感在开关管开通状态下从Vg获得能量。
4 DC-DC变换器的应用选择
5 结论
通过分析比较最常见的两类三种直流稳压电源，了解了直流稳压电源的结构及构成原理，提出了电源电路环路控制的设计方案，为直流稳压电路正确合理的设计提供了参考方案。根据不同的实际设计需要和参数选用不同类型直流稳压电源，有利于整个系统平稳安全的工作。
参考文献：
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开关电源变压器范文3
[关键词]节能；单片机；开关电源
中图分类号：TG303 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
前言：开关电源就是电源电路中的功率变换器件工作在开关状态，它是在线性稳压电源的基础上产生的。它是一个把交流电变换成电，把直流电又转化为交流电，再把交流电转换为直流电的电源转换电路。它是通过电路中控制元件的导通时间来调整电压大小。开关电源属于电力电子技术，他运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，他可以满足各种用电要求。开关电源是美国 NASA 用于宇宙火箭搭载电源目的而开发的。与线性电源相比开关电源具有体积小、重量轻、效率高的特点，被广泛用于电视机、计算机、自动控制装置、产业机械、通信装置等各个领域。特别是随着半导体技术的进步和信息产业的发展，开关电源的需求量不断扩大。随着现代技术的发展，尤其是和单片机的结合，使得开关电源开关电源迎来了又一个生命――数控开关电源。
1 数控开关电源的基本理论
一般开关电源是随电网电压变化或负载变化而变化的，当电网电压变化或负载变化引起输出电压降低时，反馈线圈的输出电压则会变低，从而使2端电压变低，则脉宽调制器会相应的增大输出PWM波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间变长；反之，当电源电压变化或负载变化而引起输出电压升高时，则脉宽调制器会相应的减小PWM输出脉冲波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间变短，从而维持输出电压为一恒定值。
本文提出了一种采用单片机作为整机反馈量的控制单元，可以通过我们的实际需要输入相应数字量来改变反馈电压值，通过反馈电电压使脉宽调制器占空比发生变化，间接地改变输出电压大小的新方法。称之为数控开关电源。这种电源不但能够设定系统输出电压值的大小，还能当电网电压在一定范围内变化或负载变化引的电路电压的变化时保持恒定输出。同时还能通过驱动数码管芯片从而驱动4位的共阳数码管进行显示，使系统硬件更加简洁，输出精度更高。
1.1 桥式整流电路
桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，由四个二极管两两顺序连接组成，输出电压V0是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为
1.2 脉宽调制电路
脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。本文采用能承受较大电流，漏电流较小的功率开关管，当功率开关管受PWM脉冲激励而导通时，整流电压加在变压器T初级绕组Np上的电能变成磁能储存在变压器中，在场效应管导通结束时，Np绕组中电流达到最大值Ipmax，根据法拉第电磁感应定律：
Ipmax=（Ε/Lp）Ton
式中：E――整流电压；Lp――变压器初级绕组电感；Ton――场效应管导通时间。
在场效应管关闭瞬间，变压器次级绕组放电电流为最大值Ismax，若忽略各种损耗应为
Ismax=nLpmax=n（Ε/Lp）Ton
式中：n――变压器变比，n=Np/Ns，Np、Ns为变压器初、次级绕组匝数。
高频变压器在场效应管导通期间初级绕组储存的能量与场效应管关闭期间次级绕组释放的能量相等：
N（E/Ls）Ton=（Uo/Ls）Toff
式中：Ls――变压器次级绕组电感；Uo――输出电压；Toff――场效应管关闭时间。
因为LP=n2L， 则：（E/nLS）Ton=（Uo/LS）Toff，ETon=nUoToff
Uo=（Ton/nToff）E
1.3 启动电路
电源是通过启动电阻提供电流给电容充电，当电容电压达到启动电压门槛值时，脉宽调制芯片开始工作并提供驱动脉冲，推动开关管工作。
1.4 反馈回路
反馈回路有单片机主导构成，起着稳定电压输出、调节电压输出和显示电路电压的作用。
2 单片机及电路的设计
2.1 复位电路
本文采用的是一个低功耗，高性能CMOS 8位的AT89S52单片机，为了使单片机内特殊功能寄存器初始化，所以需要一个复位电路来实现，复位后可使AT89S52单片机到初始状态，并从初始状态开始正常工作。在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，
2.2 时钟电路
AT89S52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。从外部时钟源驱动器件的话，XTAL2 可以不接，而从 XTAL1 接入，由于外部时钟信号经过二分频触发后作为外部时钟电路输入的，所以对外部时钟信号的占空比没有其它要求，最长低电平持续时间和最少高电平持续时间等还是要符合要求的。 外接晶体以及电容C2和C1构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值均为30P左右，晶振频率选12MHz。
2.3 D/A转换器
如图1-2在控制电路中需要一可变的基准电源来改变稳压调节器输入端电压的大小，而单片机输出的控制信号为数字信号，所以变化的基准电压需借助数模转换器产生。
3 软件的设计
3.1 主要完成三方面的功能
1）.设置电压并且保存，主要是对EEROM的操作。
2）.把设置的电压送到DA，主要是对DA的操作。
3）.中断显示，把设置的电压显示到LED数码管上。
3.2 程序设计思想
当电源打开的时候，MCU进行复位，寄存器清零。接着电源应该显示和输出上次关机前的电压大小，这时候MCU先读取EEPROM中保存的电压编号，根据电压编号读出对应电压，把该数据送到DA，在转换成BCD码送到显示部分。这时候程序循环检测是否有按键信号，如果调节键按下，电压编号指向下一个，保存该电压编号，读对应电压，把他送到DA并且显示。如果调节键+按下，当前电压数据加1，相对应输出电压（POWER―OUT引脚）增加0.1V，保存设置电压数据。如果调节键-按下，电压数据减1，输出电压减少0.1V，保存设置电压数据。
4 结束语
结合单片机开发的开关电源是电源技术发展的创新技术，其功率小，整机的稳定、可靠，而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V（ 10%），而开关型稳压电源在电网电压在110～260V范围内变化时，都可获得稳定可调的输出电压，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。并使开关电源进入更广泛的领域，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资源及保护环境方面都具有深远的意义。
参考文献
[1] 《开关稳压电源原理与实用技术》慕苤勋等编著，科学出版社，2005.6.
开关电源变压器范文4
关键词 直通占空比；Z源逆变器；SVPWM
中图分类号TM46 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0075-02
0 引言
由于煤矿井下局部通风机的电压等级为交流660V，而现在市场上大部分的应急电源输出电压多为220V/380V，无法直接给局部通风机提供应急电源。而基于煤矿井下较为恶略的生产环境，井下UPS蓄电池的电压等级过高存在安全隐患，所以蓄电池的电压应低于300V。所以需要设计一个应急电源，直流侧蓄电池的电压等级不能高于300V，且要得到输出为660V的交流电，在煤矿突然停电时为局部通风机提供应急电源，保证其正常工作。而这个设计的核心就是应急电源逆变器的设计，解决了它其他的问题也就迎刃而解。
将直流电压/电流变换成三相交流电压/电流的三相逆变器是最为常见的功率变换器之一。而当今的功率逆变技术主要是基于两种传统的逆变器拓扑结构：即电压源型逆变器和电流源型逆变器。但是由于传统的电压源型和电流源型逆变器都有其固有的局限性，因此限制了它们在很多场合的应用。所以一种新型的逆变器-Z源逆变器就应运而生了。Z源逆变器的出现，克服传统逆变器的诸多不足，提出了一种新的功率变换拓扑和理论。
1 Z源逆变器的结构及原理
新型的Z源逆变器主要由3部分组成，分别是：直流电源、Z源网络、逆变模块。在直通时间里开关管Q7处于关断状态，在非直通时间Q7处于开通状态，从而保证逆变器始终运行再正常工作状态。
我们根据Z源逆变器的上下桥臂是否同时导通，将其分为两种基本工作状态。
1.1 直通工作状态
此时逆变器上下桥臂同时导通。这种状态在传统的逆变器中是不允许出现的，会导致开关管损坏。但是Z源逆变器由于其电容上的电压不能突变、电感中的电流不能突变，从而能够确保开关管不会损毁。假设逆变器一个开关周期为T，其直通时间TD=DT（D为直通占空比），由等效电路得：
从上面的分析我们可以得到以下结论：Z源逆变器的输出电压可以随意升高或降低，不需要添加额外的中间升压电路，提高电路的效率同时也节省了成本；同时逆变器也可以承受瞬时短路，提高了系统的可靠性。
2 Z源逆变器的SVPWM原理及仿真
SVPWM技术是指利用逆变器的6个开关管开通/关断，从而形成了8种电压空间矢量，然后我们用这8种空间电压矢量来逼近所需要的电压。空间电压矢量分区及合成如图2。
在SVPWM控制技术中用直通零矢量全部替代或者部分替代V0和V7矢量，即为Z源逆变器的SVPWM技术，图3所示就是Z源逆变器SVPWM在一个开关周期内的控制信号， t0为直通零矢量的作用时间，大小可以由逆变器的升压因子B得到。在逆变器的一个开关周期里，我们把直通零矢量平分为6份，每份为t0/6。通过控制插入直通状态的时间长短，就可以调整Z源逆变器升压因子B的大小，从而得到符合需要的交流侧输出电压。
图5为SVPWM及控制信号S7的仿真模型。产生的SVPWM信号及S7的控制信号如图4。
3 三相Z源逆变器仿真及结果
我们利用matlab中的simulink工具箱构建了局部通风机应急电源的Z源逆变器的SVPWM仿真模型，如图5所示。仿真参数见表1。根据参数计算出直通零矢量时间和有效矢量的作用时间，利用matlab生成如图4所示的SVPWM和Q7的控制信号，把这一控制信号加在Z源逆变器上，得到了图6所示的仿真结果。
图6所示为线电压Uac的输出波形，输出频率为50HZ，线电压有效值为655V的三相交流电，符合局部通风机的额定电压要求。为输入直流电压的2.18倍，因此此Z源逆变器可以满足本设计的需要。
4 结论
Z源逆变器于有着效率高，结构简单，允许输入电压有较大的变化等优点，适应煤矿井下较为特殊的环境。利用matlab仿真软件构建了局部通风机Z源逆变器的仿真模型，并进行了仿真，得到了预期结果。当然，对于其中存在的一些不足之处，还有待日后生产实践中发现问题，进行改进。
参考文献
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开关电源变压器范文5
1．1便携式电源原理粗电指电能质量较差一次交流电，实际应用多数需将其转换为精电即直流电。根据输出，电源可分为4类:整流AC-DC、逆变DC-AC、变频AC-AC和直流变换DC-DC。电源组成原理不同可分为LDO线性直流稳压电源和开关电源，开关电源分为隔离型开关电源和非隔离型开关电源［1］。LDO线性直流稳压电源，纹波小、功耗高、效率低30%～40%，不适合高效便携式电子设备;隔离式开关采用变压器调节输出电压，安全、高效，效率能达到80%，但技术难度大，成本高，体积大，用于较大电子设备;现代便携式电子设备一般采用锂电池供电，电源电路采用DC-DC直流变换，将电池输出直流电压转换成系统需要的各种直流电压，转换效率高、静态电流小，是现代便携式电子设备常用的电源转换电路［2，3］。DC-DC变换是将固定的直流电压变换成系统所需的直流电压输出，经直流斩波，将输入电压斩成脉冲方波，由储能元件实现升压或降压，整流、滤波后输出高效率、高精度、高稳定度二次直流电压［4］。DC-DC变换电路控制方式分为硬开关技术和软开关技术，硬开关包括PWM脉冲宽度调制和PFM脉冲频率调制，PWM调制方式不改变开关周期，改变开关占空比控制输出电压幅度;PFM调制方式是占空比不变，调制信号频率随输入信号幅值变化;软开关谐振变流器是利用LC串并联谐振网络实现开关零电压导通ZVS和零电流关断ZCS，实现开关开通和关断功耗为零，减小变换器开关损耗。DC-DC直流变换器电路形式主要有:Buck降压斩波器，Boost升压斩波器，Buck-Boost降压或升压斩波器等，根据便携式设备要求选择不同的电路形式［5］。1．2便携式电源节能技术现代便携式设备电源技术成熟，便携式设备连续工作时间、待机时间、使用寿命成为各大厂商竞争焦点，增加便携式设备连续工作时间和待机时间最直接的方法增加锂电池容量，提高电源转换效率，降低系统功耗。根据摩尔定律，集成电路内部器件集成度每18个月翻一翻，CPU数据吞吐量增大处理速度提高，系统功耗不断增加，锂电池发展速度远跟不上集成电路发展速度，电池发展相对滞后已经成为制约便携式电子设备发展的一个瓶颈［6］。提高便携式设备电源转换效率主要方法有提高电源整流器件效率，降低电源内部静态电流。传统PWM控制DC-DC变流器，系统平均功耗Pav=CO×V2DD×f，CO负载等效电容，VDD电源电压，f开关频率，看出DC-DC变换器功耗与开关频率成正比，与电源电压平方成正比，降低变换器开关工作频率能有效降低开关动作次数降低功耗，代价是降低CPU数据处理速度，电源装置中无源器件体积增大静态功耗增大，;当前处理器主频不断提高数据处理速度不断加快，降低系统功耗只有降低电源电压［7］。DC-DC直流变换器主要损耗为整流二极管和续流二极管，即使采用快恢复二极管FRD、超快恢复二极管SRD和肖特基二极管SBD，在二极管上产生较大压降，降低电源效率，传统二极体整流电路已无法满足现代便携式电子设备，当前便携式设备电源基本采用同步整流技术，用通态电阻极低功率MOSFET，代替整流二极管，降低整流二极管导通压降，同步整流技术要求栅极电压与被整流电压相位保持同步，有效降低整流损耗，提高电源效率［8，9］。便携式设备电源智能管理技术，指按时间顺序对设备电压和电流智能化管理，根据用户使用情况不同实时控制模块输出电压，有效分配电源功率，降低电源模块静态电流，降低空闲设备能耗，最大限度减小损耗提高系统效率。硬件管理指硬件电路选择静态电流小的COMS器件，降低静态功耗;软件管理指使用便携式电源管理器对电源动态管理，降低空闲设备功耗。现代智能手机功能十分完善，使用不同功能供电不同，例如接打电话、发短信、听音乐、无线上网、看电影，需要不同供电，采用电源智能管理技术能有效降低系统功耗，提高便携式设备电源效率［10－11］。便携式设备电源采用系统整流模块休眠技术提高电源效率，整流模块休眠技术根据输出电流大小实时动态控制电源系统各套整流模块，及时关闭不需要的整流模块，降低系统负载损耗和空载损耗同时保证输出，整流模块休眠技术根据实际需要，采用软件设置休眠时间和休眠次序。整流模块休眠技术要求电源系统至少要有两套以上整流模块，提高电源效率同时也增加了硬件开销，提高便携式设备的实际成本［12］。
2现代便携式设备电源应用
2．1MC34063原理MC34063输入电压范围宽，静态电流低，输出驱动电流大，振荡频率高是一款典型的双极性现代便携式设备DC-DC电源控制器，输入电压3．0～40V，输出电压1．25～40V，最大输出电流1．5A，开关管集电极与发射极最大电压40V，开关振荡频率100Hz～100kHz，可实现电源升压、降压、反向等变换，效率高达80%以上［13］，MC34063内部模块原理及引脚功能如图1所示。MC34063内部包含1．25V带隙参考电源、电压比较器、振荡器、逻辑控制器和开关管。MC34063DC-DC变换器第5脚输入电压与1．25V带隙参考电压比较，比较后结果输入逻辑控制器与振荡器输出振荡方波相与，相与后逻辑电平输入RS触发器控制开关管T1和T2;振荡器内部包含恒流源，第3脚外接定时电容调整振荡频率，外接电容充电，振荡器与比较器同时输出高电平，RS触发器置1开关管导通。电流IS检测端实时检测7脚电阻RSC电压，电流检测端电压超过300mV，振荡器外接电容CT快速充放电，控制开关管占空比，稳定输出电压，MC34063应用电气参数如表1所示，应用条件不同电气参数适当调整［14］。2．2降压电路及参数计算用MC34063DC-DC变换器设计一个输入电压+5V输出电压+3．3V纹波小于10mV降压直流电源，输出电流IO(max)=500mA原理如图2，降压电路电流流经检测电阻R1、开关管T1与T2、电感L1、电容C1、续流二极管D1、负载RL，通过比较器反向输入端第5脚外接电阻R2与R3监视输出电压Vout=1．25×(1+R2R3)。DC-DC变换器处于TON状态，RS触发器S端输入高电平，开关管T1与T2导通，电流经开关管集电极到发射极，第2脚外接储能元件电感L1充磁电容C1充电，电感L1达到最大峰值电流IPK停止充磁，续流二极管D1反向截止;DC-DC变换器处于TOFF状态，RS触发器S端输入低电平，开关管T1与T2截止，第2脚外接储能元件电感L1和电容C1放电为负载提供电流，续流二极管D1导通，由于电感电流不能突变，输出电流方向不变，只要开关频率与储能元件充放速度足够快负载可以得到连续的直流电压，实现降压［15］。根据运放“虚短”和“虚段”，集成电路内部比较器第5脚输入电流为零，取R3=1．2kΩ，输出电压Vout=1．25×(1+R2R3)，得R2=2kΩ，通过输出回路电阻R2与R3电流I=VOUTR2+R3=1mA，电阻R2功率P=U2×I=2mW，电阻R2与R3选择0．125W;续流二极管D1选择肖特基二极管1N5819，最大反向浪涌电压VRRM=40V，最大正向浪涌电流IFSM=25A，二极管均方根电压VRMS=28V，平均整流电流I(AV)=1A，正向压降VF=0．6V。设MC34063开关振荡频率f=20kHz，周期T=50μs，由参数手册得TONTOFF=VOUT+VFVIN(MAX)－VSAT－VOUT=3．3+0．65－1－3．3=3．90．7，TON≈40μs，TOFF=7μs，振荡电容CT=4×10－5×TON=4×10－5×40×10－6=1600pF，开关管电流IPK=2IOUT=1A，第7脚电流检测引脚限流电阻RSC=VIPKIPK=300mV1A=0．3Ω功率0.25W，电感L1为VIN(MAX)－VSATIPK×TON=5－0．61×50uS=220uH，输出电容CO实际应用选择100μF耐压10V电解电容［16］。2．3升压电路及参数计算用MC34063DC-DC变换器设计一个输入电压+3．3V输出电压+5V纹波小于10mV升压电源，输出电流IO(max)=500mA原理如图3，升压电路电流流经检测电阻R5、开关管T1与T2、电感L2，续流二极管D2，负载RL，比较器反向输入端监视输出电压，Vout=1．25×(1+R5R6)，R6取1．2kΩ，R5为3．6kΩ，功率0．25W。当DC-DC变换器管T1与T2处于TON状态，DC-DC变换器形成2个回路，即电感回路和电容回路。回路1:由电容C6、负载RL构成，电容C6放电，保持电源输出电压和电流幅度稳定、方向不变，续流二极管反向截止，由电容提供能量;回路2:由电感L2、开关管T1与T2构成，电感L2将电源电能转变为磁能存储，充电电流由0到IPK;当开关管T1与T2处于TOFF电感中磁能转换为电能输出提升输出电压，实现升压［17］。
3性能参数测试
MC34063DC-DC变换器电路测试仪器有优利德(UNI-T)四位半数字万用表UT56，泰克(Tektronix)100MHz数字存储示波器TDS2014C，负载电阻采用10Ω额定功率5W水泥电阻，经实际测试电源性能参数如表2所示。由MC34063DC-DC构成的便携式设备电源变换器输出稳定可靠，纹波小，线性调整率和负载调整率优良，效率高，自适应性强，完全能满足便携式设备实际使用要求。
4结束语
开关电源变压器范文6
关键词：给粉机 变频器 低压跳闸 主备用电源 直流电源 交流不间断电源
0 引言
随着电力 电子 技术的 发展 ，变频器以其调速精确、使用简单、保护功能齐全等优点基本完全取代传统的调速控制装置而在电厂中间仓储式制粉系统的给粉机上得到广泛应用，但由于国内某些工厂的电网电压不稳定，导致变频器在使用中产生了新的问题——变频器低压保护跳闸。这种跳闸会因为变频器的保护设置不同而表现为过流保护或低压保护。但其原因都是因为电网低电压引起的。低电压通常都是短时的，主要是因为电源晃电或备自投切换时间过长。引起电源晃电的原因很多，如主电网侧的电压波动、负荷不平衡、雷击、电力切换等原因，负载侧的大型设备启动和应用、线路过载等原因。电厂给粉机变频器在遇到厂用电压瞬时低于变频器的低电压保护值(根据变频器的型号不同该值也不同)时变频器停机，导致给粉机停机，同时会给fsss(锅炉安全监控系统)发出给粉机停止的开关量信号，这样会导致fsss系统的mft动作。因为给粉机变频器低压保护跳闸而引起的非计划停炉，给电厂带来很大的 经济 损失，也是目前电厂面临的比较大的问题，只有很好的解决该问题才能保证电厂安全、可靠、高效的正常运行。
1 变频器低电压跳闸的原因
变频器是由整流器、逆变器通过中间的直流环节联结组成的
变频器的电压检测元件都设置在直流环节，变频器低电压是指其中间直流回路低电压(即逆变器输入电压过低)。一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。变频器的逆变器件为gtr时，一旦失压或停电，控制电路将停止向驱动电路输出信号，使驱动电路和gtr全部停止工作，电动机将处于自由制动状态。逆变器件为igbt时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td，若失压或停电时间to＜td，变频器将平稳过度运行；若失压或停电时间to＞td ，变频器自我保护停止运行。一般td都在15～25ms，只要电源“晃电”较为强烈，to都在几秒钟以上，变频器自我保护停止运行，使电动机停止运行。
2 给粉机变频器低压跳闸问题的主要解决方法
要从根源上杜绝和制止晃电基本上是无法实现的，目前火电厂解决这一问题采取的办法主要有以下几种：
2.1 为给粉机主、备用电源配置高速切换的静态电子开关 目前电厂为给粉机主、备用电源配置的双电源切换开关切换时间大多在1s以上，这根本无法满足变频器电源切换的要求。要满足给粉机变频器毫秒级切换的要求，需要为给粉机变频器配置高速切换的静态电子开关，当然这还需和上级厂用电源的厂用电快切装置配合使用。
这样可避免因电源切换造成的给粉机变频器失压跳闸这类问题的发生，但是如果是整个电源（包括备用电源）系统的长时间大幅度波动，这种办法仍无法避免给粉变频器低电压跳闸。
2.2 为 fsss系统的给粉机设置全停逻辑延时（2～5s），给粉机变频器设置快速重启动，等待电压恢复后给粉机变频器重启动 这种做法既违反了电厂管理规程，又不能从根本上消除炉膛在晃电时的安全隐患。延时短，不可避免地造成停炉；延时长，有可能发生更严重的爆燃事故，延时签字人员还要为事故埋单。
2.3 用直流电源做为变频器的备用电源 变频器的雏形是直流变频器，交流变频器只是在直流变频器的前端加上了整流器。变频器的控制电源和作功电源都来自于变频器内部的直流母线。新型变频器都有直流母线端子。
将给粉机的主、备用电源通过开关分别接入变频器交流输入端和直流母线上，正常工作时将两路电源同时投入，正常工作时交流电源提供变频器驱动电机的能量，同时为直流电源的蓄电池充电。一旦交流电源中断或电压下降，直流电源将会给变频器直流母线供电，维持变频器的正常运行，在变频器故障或收到相关保护信号时又能快速断开直流电源，确保系统的安全可靠工作。
这是目前解决变频器低压跳闸问题的最好办法，目前已有专业的公司开发出成套的装置及系统， 台湾 宏瑞的dc-bank系统，南京国臣的抗晃电系统等等。
3 为变频器接入在线ups
变频器的控制电源由ups提供已有成熟的使用经验，但采用大型ups为变频器提供动力电源的方案目前使用不多，因为动力用ups容量大、转换效率低、保护级别高、投资成本高，目前只在极少数电厂使用这种方式。
但随着大型ups价格的降低，以及ups具有成熟的电源管理的软硬件系统，这种方式的使用会越来越多。
综上所述，以上四种给粉机变频器低压跳闸问题的主要解决方法，第一、二两种只能解决一部分问题，使用时和三、四两种方法配合使用效果会更好。
三、四两种方法任意采用一种都可从根本上解决给粉机变频器低压跳闸的问题，使用者可根据技术 经济 比较来确定采用那一种方法。
