一种AC/DC离线式开关电源模块的设计

采用安森美/ON推出的集SenseFET和电流控制PWM为一体的控制芯片FSL106MR为智能穿梭车的CPU及控制电路提供DC5 V,电流为2 A的电源.根据反激式变换电路的工作原理,对EMI滤波电路、桥式整流电路,以FSL106MR为核心控制电路及高频高压器等设计实现在市电交流输入下直流5 V稳定输出.通过测试表明,在不同负载情况下,样机输出电压纹波小、工作稳定安全,符合设计指标要求.

一种适用于DC/DC变换器的双向磁反馈电路研究

针对隔离式DC/DC变换器空间辐射应用的特殊性,为了提高反馈精度和稳定性,一般采用磁隔离反馈电路。介绍了几种常用的幅值调节磁反馈电路工作原理,针对其存在的需要额外的次级供电电压问题,引入正-反激式幅值调节双向磁反馈电路,并对该电路进行改进,在实现相同功能的前提下,以双绕组变压器替代三绕组变压器,有效减小了磁芯体积,简化了电路结构。详细分析了该电路的工作原理、脉冲采样电路和磁反馈变压器设计方法,并以该种磁反馈电路为基础,搭建了一台100 W输出DC/DC变换器实验样机,仿真和实验结果证明了该磁隔离反馈电路的有效性,并为工程设计提供了理论指导。

升压Flyback变换器的漏感能量吸收电路

首先分析Flyback变换器中漏感对主开关端电压和效率的影响,比较几种漏感能量吸收电路的优缺点,在此基础上提出并分析一种新型漏感能量吸收电路。在吸收漏感能量、消除主开关电压尖峰的同时,将吸收的能量提供给控制电路,提高了效率。并通过试验验证了这一电路的效果。

一种基于变压器集成的高位取能电源设计

在柔性直流输电系统中,高位取能电源为模块化多电平换流器(MMC)的子模块控制电路供电。目前普遍采用多路输入串联结构来使高位取能电源承受更高更宽范围的输入电压,因此存在电路中磁性元件过多及多路串联是否均压等问题。针对此类问题,设计了一种基于变压器集成式的双管反激拓扑。首先介绍双管反激拓扑结构及其工作模态;其次分析磁集成变压器自均压工作机理并推导磁集成变压器面积乘积(AP)计算公式;然后针对南澳柔性直流输电换流阀相关参数,对电源参数进行设计;最后搭建了一台输入电压为350~4000V的实验样机,实验结果验证了设计的有效性和分析的正确性。

基于改进型双向Cuk变换器电池均衡控制研究

为提升锂离子动力电池包均衡效率,提出一种基于改进型双向Cuk变换器电池均衡控制方法。对改进型双向Cuk变换器与反激式变压器进行有效结合,对改进型双向Cuk变换器与反激式变压器进行均衡电路设计,制定了控制策略和均衡阀值。通过仿真分析得到,在静态和动态工况下,电池电压和SOC能快速达到均衡目标,并且单体电芯无多余重复性充放电,降低了系统因重复性充放电的能耗问题。对目标系统进行实验测试,实验结果显示仿真结果与实验结果具有一致性,验证了本方法的合理性,为提升电池均衡效能提供方法参考。

基于时间优化算法的锂离子电池主被动均衡

为避免因单体电池的不一致性而影响锂离子电池组的使用效率与寿命,设计一种主被动均衡相结合的均衡方案,其中主动均衡由单绕组反激变压器实现,且在控制策略中,利用基于区间搜索的时间优化算法得到使均衡时间最短的最优均衡目标值。搭建仿真模型,并运行多组随机数据的对比实验。与传统的将平均值设置为均衡目标相比,所提均衡方案可将均衡时间缩短约23%,该方案的可行性与有效性得到验证。

基于正逆压电效应的高能效振动半主动控制方法

基于同步开关阻尼(Synchronous Switch Damping,SSD)技术的压电振动半主动控制方法主要利用控制电路中的同步开关和等效LC振荡电路,实现压电电压的同步翻转,使得压电驱动力始终和结构振动速度同相位,用较低的能耗高效地抑制结构振动。然而常见的压电驱动元件如压电叠堆、压电纤维复合材料等,其允许工作电压变化范围是不对称的,采用对称翻转的SSD技术难以充分利用压电元件的机电转化性能。提出了一种基于双向压电效应的SSD技术,通过对压电电压上翻时注能、下翻时吸能的操作,最大化控制系统能效,并充分匹配压电元件的机电转化潜能。介绍了所提SSD方法的工作原理,推导了非对称翻转条件下结构的振动衰减模型,实现了非对称翻转SSD控制电路,并通过实验进行了验证。研究结果表明,所提SSD方法可以通过控制注能开关占空比及吸能电路等效负载自适应地调节压电电压的上、下翻转因子,最终实现高能效的结构振动衰减效果。

多路输出反激式开关电源设计研究

三相变频器逆变环节IGBT的稳定可靠性,很大程度上依赖于其驱动模块供电电源性能。全面分析了多路输出反激式开关电源的设计流程和关键要点,重点分析了反激变压器和电压反馈电路的设计计算方法,给出了用于优化反射电压的匝比调整具体计算公式。基于UC3842电源控制芯片完成了4路输出反激式开关电源设计实例,为该类电源设计提供了理论指导和实际样例参考。通过Saber仿真软件验证了设计实例的可行性,并根据所设计电路制作了样机,进行了关键性能测试。实验结果表明所设计电路输出电压稳定,纹波小,达到了设计要求。

基于GaN的高效率、高功率密度ACF变换器的设计

高效高功率密度是减小开关电源尺寸的关键。有源箝位反激(ACF)变换器结构简单、可实现软开关控制,是中小功率隔离型DC/DC变换器提升高效高功率密度的主流解决方案。此处通过对ACF变换器工作原理及其软开关过程的详细分析,在优化设计参数的基础上,使初级开关管与箝位开关管采用集成门极驱动器与氮化镓(GaN)的功率IC,再结合次级同步整流(SR)技术及平面变压器设计方案,设计了一款155 V输入,28 V/150 W的电源模块,模块整体功率密度达8.7 W/cm3,峰值效率可以达到94.37%。测试结果验证了设计方案的高效率与高功率密度。

基于OB2263芯片的多路开关电源设计

为实现小功率开关电源的微型化、高效化和低成本,设计了一款基于OB2263的反激式开关电源,主要包括EMI滤波电路、整流滤波电路、开关管驱动电路、尖峰吸收电路、输出整流及滤波电路、输出反馈电路、过压保护电路等。对各部分电路所涉及的参数和设计过程进行分析并搭建电路验证设计的合理性。结果表明:设计的开关电源可以提供3路DC15V/9A输出和3路DC6V/3A输出,具有稳定性好、精度高、效率高、纹波少的特点,验证了设计的正确性。

基于ADP1071-2的高效率超薄反激变换器

平面变压器具有漏感低、转换效率高、散热性能好等优点,非常适用于超薄开关电源的设计。氮化镓器件(GaN)与Si器件相比,具有开关速度高、通态电阻低等优势,可进一步提高电源转换效率。以ADP1071-2为控制芯片,应用PCB平面变压器和GaN晶体管,设计了一台3.3 V/10 A的高效率超薄反激变换器,给出主电路参数详细设计方法,以此为依据研制了实验样机,验证了理论分析的正确性和参数设计的合理性。

多路输出反激式开关电源的设计与仿真

在多路输出电源系统的研究中,多路的设计一般是通过增加高频变压器绕组来实现,通常只能对主路输出进行反馈调节,辅路往往达不到调节效果,会产生交叉调整率的问题。采用UCC28C43控制芯片设计了一款5 V/2 A、12 V/1 A、15 V/0.5 A的三路输出反激式开关电源,在输出电压发生改变时,通过调节PWM输出保证电源的稳定性。此外,为了改善负载的调整率,还对开关电源设计了零-极点补偿网络和基于加权电压反馈的双闭环反馈回路。在二者的共同作用下,负载调整率有了显著的改善。最后,运用PSpice仿真软件对开关电源的整体电路进行了建模设计,验证了本设计的正确性。

基于DK125次级反馈式反激开关电源设计

针对传统反激式开关电源PWM芯片控制环路设计复杂、外围元器件多的问题,设计了一种基于DK125芯片的反激式开关电源,输出电压12V电流2A。为了满足开关电源的安全性和电磁兼容性要求,设计了输入保护电路以及EMI滤波电路。本文详细介绍了变压器的设计过程,包括初级电感量、磁芯型号、绕组匝数以及气隙宽度的计算。利用PC817、TL431以及DK125的配合实现了输入/输出的隔离和电压反馈。测试结果表明:输出电压12V稳定,满足设计要求。

一种反激式开关电源变压器改进设计方法研究

反激式开关电源变压器有不完全能量传输、完全能量传输两种工作模式。为使变压器在两种模式下均有良好的性能,通过分析两种工作模式的转换过程,提出了一种以临界工作状态为条件的改进的变压器设计方法,据此设计了一台变压器,并进行了实验。实验结果显示,使用该方法设计的变压器用于反激式电源时,可跨越两种工作模式,其电压调整率为1.0%,负载调整率为0.8%,证明了设计方法的正确性。

变频器用多功能开关电源设计

设计了一种为变频器内部电路供电的多功能开关电源,该电源能通过PWM调节自适应直流输入端大范围的电压浮动,具有稳定的5路直流电压输出。该电源基于峰值电流控制型芯片UC3842,论述了其工作原理和外围电路的设计。主电路中DC-DC变换环节采用单端反激式隔离变压器,着重介绍了其设计过程,包括磁芯的选择、原边及各路输出匝数的计算。经过调试和实验测试,该电源能够在输入电压变化较大的情况下长期稳定的工作,为变频器可靠供电。

高频变压器分布电容的影响因素分析

反激变换器的高频运行表明功率变压器寄生参数对变换器的性能影响很大。变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容,而设计过程中往往很少考虑分布电容。该文给出了适用于工程分析的变压器高频简化模型,分析高频高压场合变压器寄生参数对反激变换器的影响。继而给出寄生参数的确定方法,并基于此分析,提出控制寄生参数的工程方法,研究不同的绕组绕制方法和绕组位置布局对分布电容大小的影响,并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性。

基于UC3842的反激式开关电源设计

采用安森美公司的电流控制型脉宽调制芯片UC3842为一款1 kW铅酸蓄电池充电器控制电路设计了输出功率为25 W的辅助电源。根据文献[5]设计了UC3842的外围电路,分析了输出反馈控制回路用元器件参数的计算方法,并结合给定功率场效应管最大耐压值设计了反激式高频变压器,最后将按照设计参数制作的样机安装到充电器控制板上,充电器在满载状态下工作稳定。实验结果表明:样机工作稳定可靠,具有良好的静态特性和动态特性。

多路单端反激式开关电源的设计

设计了一种基于TOPSwitch-GX的开关磁阻电机调速用多路单端反激式开关电源.在了解TOP系列芯片内部结构和工作原理的基础上,讨论了最优化电压变换器以及输入、输出电路的设计,简单介绍了箝位电路.为了避免连续电流工作模式的右半平面零点影响,设计了基于TL431和光耦PC817的反馈补偿网络.最后通过电源的实际输出波形得出结论.

高功率因数反激式开关电源变压器的设计

变压器的设计是开关电源中关键的步骤。对带有高功率因数(PF)反激式开关电源的变压器原理进行了论述,在探讨变压器的设计原理基础上,提出一种良好的设计方法,并通过实验证明了设计原理。所设计的变压器具有效率高、电磁干扰低、漏感低、温升低的特点。

多通道交错并联反激变换器磁集成技术研究

采用谐波分解方法揭示了电压调整模块电感耦合带来通道电流谐波消除的内在机理。在反激变换器中,交流线圈损耗可由变压器分量损耗和电感器分量损耗2部分组成。在中小功率场合,变压器的电流纹波较大,电感器分量带来严重的气隙扩散磁通效应往往成为线圈涡流损耗的主要因素,因此,结合多通道耦合电感技术和反激变压器的线圈损耗特点,提出多通道交错并联反激变换器磁集成技术,以减小电流纹波,改善线圈的电感器分量损耗和磁芯损耗,并通过理论分析和实验加以证明。