Study on a Highly Stabilized Power Supply for Hybrid-Magnet Superconducting Outsert

The superconducting outsert of the 40 T hybrid-magnet in High Magnetic Field Laboratory （HMFL） of Chinese Academy of Sciences （CAS） requires a highly stabilized power supply. In this paper, two kinds of power supply design are briefly presented and both advantages and disadvantages are analyzed. In order to overcome the drawbacks of switching power supply, a series regulated active filter is adopted and a new design is proposed which ensures cooperative relationship between the feedback control loops of the switching converter and the series regulated active filter. Besides, unlike the traditional switching power supply, which can generate positive voltage only, this new design can also generate negative voltage which is needed in the quench protection for the superconducting magnet. In order to demonstrate the effectiveness of the methodology, a low-power prototype has been accomplished. The simulation and experiment results show that the power supply achieves high precision under the combined action of two feedback control loops. The peak-to-peak amplitude of the output ripple voltage of the prototype is 0.063%, while the peak-to-peak amplitude of the output ripple current is 120 ppm.

基于TOPSwitch-GX系列的伺服系统多输出开关电源

用TOPSwitch-GX系列单片开关电源中的TOP244Y型电路设计了一种用于交流永磁同步电动机伺服系统的高交叉调整率的单端反激式多输出辅助开关电源。文中介绍TOPSwitch-GX的工作原理和结构特点,重点论述单端反激式多输出开关电源的设计及高频变压器的设计,并对设计的电源进行了试验。试验表明该电源在工作现场能稳定运行并满足系统的需求。

一种单电源九开关二倍升压九电平逆变器

针对现有九电平逆变器存在使用器件较多且调制策略复杂的问题,提出1种新型的开关电容九电平逆变器,其拓扑仅需1个直流电源、9个开关、2个电容和2个二极管即可输出九电平,同时实现二倍升压。该逆变器具有电容电压自平衡的能力,无需复杂的控制算法和外部均压电路来维持电容电压平衡。采用多载波层叠调制策略对该逆变器进行调制,逆变器中4对开关的工作状态互补,可以使用非门逻辑电路来降低调制策略的复杂度。首先对该逆变器的拓扑结构和工作原理进行理论分析;其次,对调制策略进行了详细介绍,并将所提拓扑与其他九电平拓扑进行比较,介绍了该拓扑的优点;最后,搭建的仿真电路和实验平台验证了所提拓扑及调制策略的可行性和有效性。

铯原子钟电子倍增器可调高压电源设计

电子倍增器用来放大并输出铯原子的跃迁信号。倍增器电源是其重要组成部分,针对电子倍增器在增益变化及衰减情况下的供电需求,提出了一种基于分流调整电路结合倍压整流电路的高压电源设计方案,该方案在低压部分采用分流调整技术实现了电源输出电压控制;采用变压器结合多级倍压整流电路对电压放大输出,实现了电源可调电压范围在-306~-3 150 V和低输出纹波,电源的遥测电路实现了输出电压遥测。星载铯原子钟经过长期在轨测试,测试结果表明,本设计的电源在控制范围内实现了宽范围电压输出和遥测,低于3.23 V的电源纹波,保证了铯原子钟稳定度指标。

一种线性直流稳压电源压差调节电路设计

针对串联型线性直流稳压电源中由于输入输出压差过大导致整机效率低下的问题,提出了一种压差调节电路,可在保证调整管工作压降的前提下自动实现对输入电压的分档调节,从而提升整机效率。设计的电路由多绕组工频变压器、绕组切换电路、电压比较器电路和输出电压采样电路构成,在电压比较器电路中引入了正反馈使得电路具有滞回特性,进一步提升了绕组切换的可靠性。通过压差调节,有效减小了调整管的功率耗散,降低了系统对散热单元的要求,提升了电源性价比。经测试,验证了该设计的功能性、稳定性和实用性。

一种基于UC3842的新型开关稳压电源设计

设计了一种以电流型PWM控制器UC3842芯片为核心的高频单端反激式开关稳压电源。基于信号流程和电路功能模块划分,利用三端稳压器TL431配合新器件UC3842实现了对电源电压的控制和稳压输出。分析了新型开关电源的设计原理、各组成模块的功能以及工作过程。为了满足设计电源的电磁兼容性和安全性要求,设计利用低通滤波扼制了传导干扰,采用光耦器件PC817实现了输入/输出的隔离和反馈,并在电源电路中加入了热敏电阻、压敏电阻以及过压、过流保护等保护措施。实验测试结果表明:所设计的电源具有稳压性能优良,纹波小,电压调整率、负载调整率高等优点。

多路单端反激式开关电源设计

设计了一种基于TOP223Y多路输出单端反激式开关电源。采用TOP Switch系列三端高频单片开关电源芯片,配合由TL431、PC817A组成的反馈系统对外围电路进行分析。设计出了一种输出为+5 V/3 A,+12 V/1 A不同稳压调整权重分别为0.6,0.4的AC/DC开关电源。实验结果表明,该开关电源不但效率高,纹波小,而且输出精度高和稳定性强。

双电源智能自动切换系统的研究

针对不间断供电的需求,基于采样、比较的工作原理,利用微控制器实现对电源状况的判断并进行相应的控制,提出了一种双电源供电自动切换系统的智能优化解决方案。系统允许用户按配电网和负载情况进行不同设定,根据不同的故障情况完成主、备电源间转换,以保持供电的连续。

一种双管正激ZVT鄄PWM开关电源的研制

介绍了一种双管正激ZVT鄄PWM电路的软开关拓扑,详细分析了该拓扑结构实现软开关的工作原理,给出了一个开关周期中各个开关模态的关键参数计算公式,利用公式推导说明了实现软开关的策略。在理论分析和计算的基础上,采用双管正激ZVT鄄PWM主电路拓扑结构,成功开发并研制了1.5kW(26V/50A)的开关电源。该电源具有体积小、效率高、可靠性高、电磁干扰小的优点。针对实测波形和理论分析波形存在的差异,文中给出了准确的说明和分析。

基于SiC器件的固态超高频感应加热电源

固态超高频感应加热电源由于工作频率高,工作状态受到主电路结构和器件性能的影响,工作频率和输出功率难以提升。通过能量守恒和傅里叶分解的方法,分析了双开关电路的工作原理和工作特性。采用SiC器件和双开关电路制作了一台1 MHz/1 kW的实验样机,并给出了实验结果。结果表明该电路具有电压泵升作用;母线损耗减小,杂散电感无影响;设计的负载电路和采用的SiC器件减小了寄生参数;开关器件无需设置死区时间,可以提升工作频率,且工作于近似零电压的开关模式,降低了开关损耗。

基于高频高压电除尘用LCC谐振电源特性的网侧整流方式比较

高频电除尘电源系统由网侧整流器和高压电源组成。高压电源采用LCC谐振变换器,其工作于双脉冲模式时更利于控制,基于该模式下电路模型,详细推导了各时间段解析表达式,确定了输出限制条件。通过建立功率平衡方程并定义电压传输系数、等效负载系数及频率系数建立三者间数学关系并绘出相应关系曲线作为后级参数设计依据。深入分析后级工作特性并证明在临界频率下调节母线电压的调压特性比断续模式下调频调压的更好,高压侧输出电压在最大值以下调节时谐振电流峰值大幅减小。为对比不同整流设备与后级特性匹配的差异并解决目前高频电除尘电源系统因普遍采用三相二极管整流器作为前级而给电网带来的谐波注入问题,分别设计了近正弦输入电流整流器及PWM整流器作为入网设备,用Saber仿真软件对2个具有相同额定输出功率、电压的整机系统特性进行对比分析,结果验证了特性分析的正确性并证明PWM整流器因其直流母线电压可控且可调从而能更佳地匹配电除尘电源系统后级工作特性。

矿用宽电压自适应防爆本质安全型电源设计

针对煤矿井下供电电源输入电压等级多、用电设备易受到大型设备启停影响的特点,提出了宽电压自适应防爆本质安全型电源设计方案。该电源采用智能移相调压技术和宽电压开关电源技术,通过单片机实现了85～825V宽输入电压的自动高低压段识别、自动切换、智能移相调压处理;通过脉宽调制方式将波动的电压转换为稳定的直流电压。实验结果表明,该方案很好地解决了矿井电源多电压等级、输入电压波动范围大的问题。

高压快速调Q开关电源的设计

介绍一种高压快速调Q开关电源,设计了以功率MOS管驱动高压电子管为主电路的快速开关,并设计了电源的接口电路、MOS管驱动电路、过流保护电路及高压源稳压电路。实验证明,该电源性能优良且工作稳定。该电源用于YAG激光器的电光调Q时,加在电光晶体KD*P两端的4.1kV高压退压前沿为10ns,在重复频率为3kHz的工作状态下有稳定的输出。

手持式辐射仪高压直流电源的设计

本文研制了适合于手持式辐射仪的小体积低功耗高压直流电源。该高压电源采用了TL431电压基准源进行高压的线性串联调整,实现了高压的稳定。采用多个变压器串联倍压的方式提高了电路的带负载能力,并使用共模电感结合LC、RC滤波有效降低了输出电压的纹波。分析了3种变压器驱动电路与高压电源设计的关键技术,实现了高效、简易、体积小巧的高压直流电源。

逆变式切割电源的极点配置双闭环控制

在分析现有逆变式切割电源控制系统的缺点的基础上,提出基于极点配置的双闭环控制应用于大功率逆变式切割电源中的移相全桥零电压开关(phase shift full bridge zero voltage switched,PS-FB-ZVS)变换器。首先介绍PS-FB-ZVS变换器的小信号模型,然后分析基于极点配置理论的双闭环控制系统,进行逆变式切割电源的参数整定,最后通过仿真和实验证明:电流内环稳态和动态性能良好;具有电压外环的控制系统不仅获得恒定的空载电压,而且减小了空载损耗,使变压器不易饱和,降低了输出整流管电压应力;切割电源的这种双环控制系统克服了在起弧时2个并联环不停地切换而不容易转移成大弧的缺点,实现了无缝切换,具有响应速度快、超调不大、稳态误差小的优点,并且对外部干扰具有极强的鲁棒性。

基于三相双开关PFC电路的高功率因数软开关电源

针对传统开关电源输入功率因数低、谐波含量高、开关损耗大等缺点,提出了一款基于三相双开关PFC电路的高功率因数软开关电源。本文研究了三相双开关PFC电路的六种工作模态,分析了移相全桥ZVS PWM变换电路实现谐振软开关的原理,提出一种高功率因数软开关电源实用电路,并进行了仿真验证及电路实现。实验结果表明,实验电路能够有效提高电源的功率因数,且所有开关管都工作在软开关状态。实验电路具有高功率因数、低开关损耗、设计简单、容易实现等优点。

一种带备用电源切换的线性稳压器设计

设计了一种新型单片CMOS线性稳压器,该稳压器可以在LDO和备用电源供电两种工作模式之间进行切换,且输出电压无毛刺。文中在分析了电路结构与工作模式的基础上重点讨论了几个关键电路模块的设计,并基于Hynix 0.5μmCMOS工艺模型用Hspice对该设计进行了模拟验证。

一种三电平双管正激软开关变换器研究

介绍了一种三电平双管正激软开关变换器(Three-levelDoubleForwardsoft-switchingConverter,TDFC)拓扑结构,在该拓扑结构中,变压器初级采用了两组双管正激电路串联,变压器次级电路并联,从而使变换器同时具有三电平电路和双管正激变换器的优点。软开关技术的应用减少了电磁干扰和功率损耗,提高了变换器的功率密度和转换效率。通过Matlab/Simulink软件对电路进行了仿真,仿真结果证实该电路比双管正激软开关电路优越。最后利用三电平双管正激软开关技术成功研制了120A/28V的开关电源。

双电源自动切换系统的设计

双电源供电系统的自动切换是一个实时性和可靠性要求很高的控制系统。针对不间断供电的需求,运用采样、比较的工作原理和方法,提出了一种以P89c591微控制器为主控芯片的双电源供电自动切换系统的智能优化解决方案。根据不同的情况实现对电源故障状况的准确判断和快速切换,完成主、备电源间转换,以保持供电的连续性。文中给出了系统硬件电路框图和软件流程及试验结果。

一种稳压电源远端供电电压补偿方法设计

为解决负载端供电电压受供电电缆线规、长度和负载电流大小的影响,及负载拉偏试验需调节供电电压问题。采用稳压电源远端供电电压自动补偿技术,通过时序控制解决电源误差放大器负相输入端反馈电压的自切换和总线控制调整电源误差放大器正相输入端基准电压,实现了电源远端输出电压的自适应稳定控制。实际应用表明,该技术实现了供电电压补偿,提高了电源系统操作灵活性,缩短了电源操作时间,满足了武器装备实战化和快速反应的需求。