电力操作电源主电路参数设计

来源：标准下载    发布时间：2024-04-02 20:49:14

  随着电力电子技术的发展，移相全桥软开关控制技术逐渐应用于电力操作电源中，因为它不仅能减少电源的开关损耗、电磁干扰，还能改善电路的输出特性，提高电路的效率、稳定性和可靠性。在移相全桥软开关电力操作电源研究中，涉及了很多方面，如主电路的参数选择与设计、控制电路的设计、防电磁干扰的设计以及参数的影响等，本文在此只分析电力操作电源主电路参数设计。

  本电源模块的原理框图如图1所示，三相交流输入电源经输入三相整流、滤波变换成直流，全桥变换电路再将直流电变换成高频交流电，然后经高频变压器变压隔离、经整流器整流、滤波器滤波转换成稳定的直流输出。电源主电路采用移相ZVS全桥软开关变换电路，每一个桥臂采用两个功率管并联。

  该变换器在一个变换周期内共有12种工作状态，4个开关管轮流导通，实现零电压开通和零电压关断，从而降低了功耗。同时为了抑制直流分量，采用了隔离电容；为了减小占空比，采用了饱和电感，使电源工作更加可靠。

  大功率开关电源采用三相380V交流电输入，经全桥整流后得到脉动的直流电压，输入滤波电容Cin用来平滑这一直流电压，使其脉动减小。

  为了保证整流滤波后的直流电压最小值Vin(min)符合要求，每个周期中Cin所提供的能量约为：

  其中，Lr是谐振电感，I是滞后开关管关断时原边电流的大小，CMOS是开关管漏-源极电容，Vin是整流滤波后的直流电压。

  在实际设计中，考虑到滞后管在1/3满载以上时实现零电压开关，Vin应取最大值，同时，负载电流为1A时，滤波电感的电流ILf临界连续，也就是说，其脉动量ΔiLf为2A。在1/3负载时，

  本谐振电感磁芯选用西门子公司的G42型号罐型磁芯，取气隙δ=2mm，那么根据公式：

  式中：μ0是导磁率，大小为4π×10-7H/cm；Ae为磁芯的导磁截面积，大小为388mm2。将μ0、Ae和δ代入式上式，可得：绕组匝数N=4。实际中，用6根线mm的导线绞结绕制而成。

  设计高频变压器时，原副边变比应尽可能大一些，同时，变压器的变比应按最低输入电压Vin选择。这里假设副边的最大占空比为0.85，则可计算出副边电压VS(min)的大小：

  其中，Vo(max)是最高输出电压；VD是输出整流二极管的通态压降；VLf是输出滤波电感上的直流压降。

  变换器中，高频变压器传递的是频率为34KHz以上的前沿陡峭的高频方波电压。因此，变压器磁芯采用的是西门子公司生产的N27系列铁氧体材料。由于本电源输出功率为2.2kW，根据磁芯规格和功率关系，可采用PM74型号的磁芯。根据B~H温度特性曲线，在本设计中选用的最大工作磁通密度BM为：

  同时，也要考虑导线KHz频率下，穿透深度Δ=0.35mm，因此，绕组应选用线mm的铜导线，则导线截面积为：

  的导线绞结绕制。同时，因变压器原边和副边都是一组绕组，变比为1，即原边也用6根线mm的导线. 校核窗口面积因为Nf

  =21，A1=6×0.62=3.7mm2=A2，可以估算窗口面积S0≥790mm2(磁芯面积)，可得占空系数Km为：这说明所设计的变压器的窗口面积能容纳所有绕组。

  从输出滤波器侧来看，PWM 型DC/DC全桥变换器实际上类似于一个降压变换器，只不过它的工作频率为开关频率的2倍。因此，在设计PWM 型DC/DC全桥变换器的输出滤波电感和输出滤波电容时，可以选用降压变换器的计算公式，但要将其开关频率fs

  。输出电感可按下式计算：本电源输入电压最高为618V，输出电压最低为180V，设Vlf

  根据实际要求，纹波系数要≤0.2%，由于本电力操作电源额定输出电压为220V，则输出电压的纹波副值ΔV

  0.44v，考虑到功率开关管开/关和输出整流二极管开/关时造成的电压尖峰以及直流母线电压残留的纹波，可令输出电压的交流纹波为：=100mv，而io=10A，最小的输出电容可用下式计算：Io

  ：允许的输出电压纹波峰峰值；f：工作频率。这样算出的电容值是最小值，考虑到实际需求，选择560mF/400V的输出滤波电容。

  通常，开关管和整流二极管的选取取决于它的电压应力与电流应力。依据输入最高电压时输出最大电流的要求来确定其电压与电流等级，并预留1.5~2倍的电压和2~3倍的电流裕量。由于整流滤波后的直流电压最大值为618V，变压器原边电流最大值为I

  因为变压器副边采用全桥整流电路，整流管上承受的最大反向电压为VVD=618V，而整流管流过的最大电流为：I

  ≥2I0max=24A，所以选取IXYS公司生产的DSEI30二极管，能承受的最高电流为26A(高于2倍的输出额定电流)，最大反向电压1200V。实验结果及分析

  为了考察选择的参数是否达到了设计的要求，本文利用TDS3012记忆示波器采集了变压器初次级电压/电流波形和次级整流器输出波形进行分析。

  图2给出了输入交流电压380V，输出220V/6.5A时的变压器初级电压/电流波形。从图中可以看出，初级变压器的电压波形很纯净，原边电流也因为有谐振电感的存在，没有了传统硬开关变换器所出现的开通电流尖峰。同时，原边电流在上冲或者下冲时斜率很大，很快上升到负载电流，说明谐振电感此时几乎处于饱和状态，导致占空比丢失大大减小。

  图3给出了输入交流电压380V、输出为220V/6.5A时的变压器次级电压/电流波形。从图中可以看出，副边电流波形很纯净，并且在换向时，尖峰也没有原边电流那么大。同时，副边电压有少许振荡，这是由输出整流管的反向恢复和变压器的副边漏感造成的。

  图4是次级整流器输出电压波形，由图中可以看出，次级回路输出电压几乎没有后沿尖峰，这也从侧面说明了主变压器漏感较小，以及磁芯用PM型能够大大减少漏磁。

  在电力操作电源的研究中，主电路的设计对整个电源的性能起非常重要的作用。经实际测量得知，利用上述设计方法对主电路进行设计，整个电源的稳定性很高，输出电压尖峰大大减小，效率较高。

  第二季英特尔大师挑战赛（Intel Master Challenger，简称IMC）上海站暨东区、北区区域赛决赛在ChinaJoy2018“英特尔主题馆”正式打响，为广大电竞玩家、选手、游戏爱好者们带来酣畅淋漓的电竞饕餮。经历了网吧赛、线上赛、校园赛的层层选拔，脱颖而出的各地准职业选手们齐聚上海，在明星主播wAwa、泽元，LPL官方主播余霜的激情解说和线上线下数十万观众的共同见证下，在《英雄联盟》、《CS:GO》等比赛同角逐通往北京总决赛的入场券，为ChinaJoy2018“英特尔主题馆”带来除英特尔极限大师赛（IEM）外又一电竞狂欢。 “英特尔主题馆” IMC展台激情开场，C

  竞热潮在上海掀起 /

  笔记本电脑AI化再升级。奇景光电与其收购的以色列全资子公司Emza共同合作推出WiseEye 2.0笔记本电脑智能视觉解决方案。为首款同时具超低功耗、全时（Always-On）视觉感测能力及AI人工智能视觉传感器，为笔记本电脑增添进阶的人物感测功能。 奇景透露，该解决方案已通过全球最大芯片制造商测试，并已被全球第一大笔电代工大厂广达采用，置入其下一代笔电主流平台。据了解，奇景、Emza以及广达共同合作的解决方案平台，将于5月底2019台北国际计算机展中亮相。 近年笔记本电脑缺乏杀手级新应用，不过随AI趋势兴起，笔电供应链生态体系一直都在探索相关创新应用。 奇景CEO吴炳昌表示，WiseEye 2.0解决方案从I

  供应链生态体系探索创新应用 /

  据国外新闻媒体报道，传宏达电正在开发一款触控屏平板电脑，挑战传言中的苹果平板电脑。 宏达电是谷歌合作伙伴。有消息称，谷歌计划美国当地时间1月5日发布一款名为Nexus One的自主品牌智能手机。谷歌已经发出Android产品发布会的邀请函，但没有披露新产品的详细资料。 消息的人偷偷表示，宏达电正在开发数款平板电脑，这中间还包括一款采用Chrome操作系统的型号。宏达电将在国际消费电子大展上展示的一款Android产品，采用高通处理器，支持触控屏技术，运行Adobe的软件。 谷歌的Android合作伙伴包括宏达电、摩托罗拉和三星。

  目前电竞市场火爆，特别是手机游戏方面，过去几年”王者荣耀“、“吃鸡”等，将全民带入了手游时代。挖掘这样的领域不仅是游戏公司，现在硬件设备商也开始参与进来了。 目前市场上确认做电竞手机方向的有两个大的手机品牌：一个是混迹手机市场多年的努比亚，原先是从老牌公司中兴通讯分离出来的。 另一个则是新晋手机生产厂商黑鲨。虽然公司从2017年8月9日成立之日算起也才半年之久，但是该公司背景实力丰沛雄厚。资料显示，小米科技是黑鲨手机的大股东之一，股份超过20%。而小米产业投资部合伙人孙昌旭是此公司高管，目前任监事会主席。 有必要注意一下的是，近日这两大做电竞手机的厂商，近来动作频频，我们先从努比亚说起，自从倪飞跟某电竞团队玩了几把游戏后，就愉快的透露了

  联电昨（24）日公告去年财报，去年第4季税后纯益17.7亿元新台币（下同），季减49%，主因第3季有业外收益入账，加上第4季的淡季效应，单季每股纯益0.15元。 联电指出，今年首季出货可望小幅成长。 联电去年全年税后纯益达96.29亿元，年增15.8%，全年每股纯益约0.79元。 联电去年第4季合并营收达366.3亿元，季减2.8%、年减4.4%。 第4季毛利率17.2%，归属母公司净利为17.7亿元，每股纯益为0.15元。 联电去年第4季获利季减49%、年减30.5%，联电表示，主因去年第3季有12亿元的业外收益入账，其中多是股利，在单季获利基期拉高之下，第4季获利呈现相对下滑。 联电总经理王石表示，去年第4季晶圆代工收入达36

  2017年CATL宁德时代夺下了全球锂离子动力电池销量榜的冠军。这证明了中国锂电也已突破日韩包围，正在崛起为全球锂离子动力电池行业的领导者。这家成立于2011年的年轻新能源企业为何能够后来居上？为何能保持着车用锂电池“零事故”的行业记录呢？ 近日，在央视2套播出的纪录片《大国重器》更加激起了我对CATL宁德时代这家明星企业的兴趣。而今天就让我们走进CATL宁德时代的生产车间，一块儿来看看这块被大众，宝马，奔驰争抢的电芯是怎么制造出来的。 电芯是一个电池系统的最小单元。多个电芯组成一个模组，再多个模组组成一个电池包，这就是车用动力电池的基本结构。电池就像一个储存电能的容器，能储存多少的容量，是靠正极片和负极片所覆载活性物

  集微网综合报道，联电今(12)日在股东会上表示，旗下8吋厂接单满载，且因硅晶圆涨价明显、导致成本增加，公司自6月起调涨8吋代工价格。厦门联芯厂自去年底进入量产，目前月产能1.7万片，预计年底可达2.5万片的第一阶段目标。 联电财务长刘启东指出，第二季市况符合预期，且新台币汇率回贬，对营运表现应该有利。目前联电8吋厂和成熟制程接单满载，上半年并未跟进涨价，但随着8英寸硅晶圆价格逐季调涨，联电将陆续一次性调涨8英寸晶圆代工价格。目前，内部已规划将和舰厂月产能扩增1万片，新产能预计将于今年底至明年初开出。 他表示，今年大环境不错，预估全球晶圆代工业可望成长双位数百分点水准；联电今年的营运展望乐观，但内部以追求获利为导向，并将强化现金

  “2009中国无线技术与应用大会暨展览-2009无线电频谱管理会议”将在北京亮马河酒店召开。针对此次会议主题，R&S公司将做“基于软件无线电的无线电监测和测试技术”的技术演讲。并在会场设立展台，向来参会的专业嘉宾与学者展示相关仪器和测试解决方案。 软件无线电 (SDR)可以在统一的硬件平台上用软件控制的方式对各种调制技术,宽带和窄带操作,无线电安全功能和所需的波形来控制。作为战术无线电,安全通信,测试测量和无线电监测的领导厂商,罗德与施瓦茨公司（以下简称R&S公司）可为客户提供恰当的解决方案,确保软件无线电的射频性能。 监测和测向一体化的数字测向机R&S® DDF255 R&S®DDF255将功能强大

  力源半导体（力源信息全资子公司，股票代码300184） 在 今 日 官 宣， 由 其 自 主 研 发 的 首 款 基 于Cortex-M0+内核MC ...

  芯与半导体片上无源电磁场仿线日，中国上海讯国内EDA行业领导者，芯与半导体科技（上海）有限公司（以下简称“芯和半导体”）宣布，其片上无源电磁场（EM ...

  近年来，基于深度学习的神经解码器已成为实现神经假肢灵巧、直觉控制的主要方法。人类甚至已经设想出了这种假肢在医学领域的广泛应用图景。 ...

  突破性的创新解决方案可降低UM16汽车芯片环氧胶覆盖不良率PPM作者：Michael CapiliLeandro SariaRodrigo ManaloReneil PormildaRobert ...

  什么是串级PID?什么是串级PID？顾名思义就是两个串起来的PID，下面是一个双闭环的例子，外环是位置环，内环是速度环，最终的执行器是电机， ...

  TI Simplelink 狂欢正嗨，热门产品 9 折特惠！更有分享好礼任性送！

  【已结束】有奖直播【TI 全新CC2340无线 MCU，助力低功耗蓝牙应用】