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.

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。

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DC-DC升压变换器的动态建模及其数字补偿

针对广泛应用于核电子设备的稳压电源中的非理想型直流—直流(DC-DC)升压变换器进行了研究,提出了一种新的DC-DC变换器设计方案。首先,采用平均状态空间技术对非理想升压变换器进行动态建模,通过对状态方程进行状态平均,以到变换器的连续时间传递函数作为设计有效控制器的前提;然后,通过采用数字再设计和直接数字设计两种方法,对DC-DC升压变换器的数字控制器进行了设计,从而实现变换器的闭环控制和动态响应。仿真实验结果表明,提出的DC-DC升压变换器及其数字补偿设计不仅实现了预期的动态电压调节性能,而且在输入电压动态变化范围、瞬态响应时间和响应带宽方面相比于目前先进的设计方案具有优势。

串联开关稳压电源梯度渐进设计方案及仿真

从串联型开关稳压电源设计及调试面临的困难出发,分析其主要原因是电路结构相对复杂、学生未能透彻理解电路原理、缺乏复杂电路调试经验等。针对这个问题,采用模块分解、替代方案等手段制定了梯度渐进的调试方案,提高了设计完成度,并借助Multisim软件仿真演示了完整的调试过程,展示了电路调试和故障排查的有效方法,丰富了开关稳压电源的实践指导案例。

一种具有高负载电流驱动能力的输出可调节稳压电源

提出了一种新的采用全集成片上SC DC-DC变换器实现高负载电流驱动能力的输出可调节稳压电源。它利用两个2-1降压型拓扑的组合来构建成一个4-3降压型拓扑,采用MOS电容作为飞跨电容和负载电容,以最大限度地提高功率密度;采用大范围的脉冲频率调制技术和跨导运算放大器以及饿电流压控振荡器进行调节,来提供高负载电流和高效率;实验结果表明,提出的设计在5 V的输入电压下能提供2.6 V到3.2 V范围的稳压电源输出,在3.2 V的输出电源电压,当提供8 mA负载电流时,可获得75%的峰值效率,在2.5 mW到48 mW的大范围输出功率内,显示出比理想线性稳压器更好的效率;采用的18相并联交织技术使得最坏情况下的输出电压纹波小于负载电压的5.7%;在PVT变化的情况下,负载调节和效率都是鲁棒的。

基于UC3842双闭环反馈实现开关电源

为了提高开关电源的稳定性,采用控制芯片UC3842电流和电压的双闭环反馈,控制驱动的PWM波形每个周期占空比的大小,实现开关电源的稳定输出。该文对设计的主电路和控制驱动电路利用仿真软件Multisim搭建仿真模型,仿真结果表明设计的合理性。根据仿真模型完成硬件电路并调试,实验结果表明,该文设计的电路合理,利用UC3842设计的电流和电压的双闭环反馈,实现调节驱动波形每个周期占空比的大小,最终达到稳定开关电源输出电压的目的。

MT4400AC电动轮重型矿用卡车技术缺陷升级改造

为了有效提升MT4400AC电动轮自卸卡车的应用效果,解决本身存在的技术缺陷,分析了MT4400AC电动轮自卸卡车的转向示廓灯和车梯的技术缺陷,提出了切实可行的技术改造措施。结果表明:改进后的示廓灯极大地方便司机夜间行车,为安全行驶增加保障;特别是在极端天气下,车梯的改进提高了安全保障,有效提升卡车的运行效率。

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。

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。

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。

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。

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。