高压电源的特点与设计
演讲者 戴斌 演讲者：戴斌 世纪电源网版主 乞力马扎罗的雪 世纪电源网版主：乞力马扎罗的雪 联系方式 ben.day@https://www.doczj.com/doc/3110141275.html, 联系方式： b d @163
高压电源的广泛应用
高压电源在电源领域中属于特种电源，它的应用是 非常广泛的，其应用领域主要在以下方面： 高压放电类 高压静电场类 电子与离子加速器类
高压电源电路结构
特点 1 特点 2
特点 4
特点 3
高压变压器的特点
高压变压器等效模型
高压变压器绕组实例
这种结构的绕 组通常称为蜂 窝式绕组或蜂 房式绕组，结 构很复杂 需 构很复杂，需 要用专用的绕 线机才能够完 成。
高压变压器绕组实例
因为蜂窝式绕 组结构复杂， 工艺难度很大， 所以高压绕组 常会采用多槽 骨架的绕组结 构。可有效降 低分布电容， 低分布电容 并保证绕组绝 缘。
常用高压电源电路结构
特点 1 特点 2
特点 4
特点 3
直流高压电源整流滤波电路特点
因为直流高压电源的输出电压很高，所 以次级通常采用倍压整流电路或多绕组 分别整流后串联的结构 通常采用电容 分别整流后串联的结构。通常采用电容 滤 波 ， 极 少 采 用 LC 滤 波 。
半波偶数倍压整流电路
元件的电压应力：最低端 的电容C电压应力为Up， 其他的电容电压应力为 2Up，二极管的电压应力 为2Up Up，变压器次级峰值 电压为Up。
半波奇数倍压整流电路
元件的电压应力：最低端 的电容C电压应力为Up， 其他的电容电压应力为 2Up，二极管的电压应力 为2Up Up，变压器次级峰值 电压为Up。
全波偶数倍压整流电路
全波奇数倍压整流电路
倍压整流电路的优缺点
优点： 变压器匝比小 次级输出电压低 变压器工艺较简单 变压器匝比小，次级输出电压低，变压器工艺较简单； 次级匝数较少，分布电容相对较小； 对输出功率有自动限制功率的能力。 对输出功率有自动限制功率的能力 缺点 缺点： 带负载能力差，不适合大功率应用； 输出高频纹波比较大； 输出高频纹波比较大 电压建立时间长，某些应用被限制。
变压器次级多绕组整流串联
适用于几KW至几十KW的大功率高压电源。例如医 院做胸透的X光机高压电源， 光机高压电源 一般需要 般需要50~80KW的 瞬间功率，最高电压约150KV，要求KV与mA上升 时间在几个毫秒内 越快越好 多会采用这种结构 时间在几个毫秒内，越快越好。多会采用这种结构 的电路。
常用高压电源电路结构
特点 1 特点 2
特点 4
特点 3
高压电源采样电路特点
R1 C1
R2
C2
R3
C3
R4
C4
分压用的高压电阻的分布电容较小， 所以可以用外部并联已知固定电容的 方式来消除分布电容的不确定性的影 响。并联电容容量通常在几十 pF 到 1nF 左右。实际电路中，高压电阻并 左右 实际电路中 高压电阻并 联的 C1 、 C2 、 C3 等电容容量比上面 公式中的数值略大 目的是给反馈环 公式中的数值略大。目的是给反馈环 路提供一个超前补偿，增加反馈环路 的带宽。
高压电源采样电路特点
陶瓷电容A 陶瓷电容B
常用高压电源电路结构
特点 1 特点 2
特点 4
特点 3
高压电源功率变换电路特点
48V/10A，600W通讯电源 可选功率变换拓扑方案： 1，双管正激 2，PWM半桥 3，LLC半桥/全桥 4，移相全桥 30KV/20mA，600W高压电源 可选功率变换拓扑方案： 1，电压型BUCK+不可控逆变电路 2，电流型BUCK+不可控逆变电路 3，带辅助谐振网络的移相全桥 带辅助谐振网络的移相全桥 4，LC/LCC/LLCC谐振变换器
注：关于高压电源功率变换拓扑的 简介，可以参考作者在 21dianyuan 网的另一篇 PPT 文档《高压电源电 路与应用》
一、设计题目 题目：±12V 对称稳压电源 二、设计任务 设计任务和技术指标： 设计一个直流稳压线性电源，输入220V ，50Hz 的正弦交流信号，输出±12V 对称稳压直流电。输出最大电流为1A ，输出纹波电压小于5mV,稳压系数小于错误！未找到引用源。，输出内阻小于0.1?.并加输出保护电路。 三、原理电路和程序设计 电路原理方框图 1．直流稳压电源的基本原理 下面将就直流稳压电源各部分的作用作简单陈述。 ① 电源变压器T 的作用是将电网220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui 。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。根据电路的需求，我们选择了±15V 10W 的变压器。 ② 整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。我们选用了桥式整流滤波电路。 ③ 三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。其中固定式稳压器有7800和7900系列。7800输出正电压，7900 输出负电
压，根据本设计要求，我们选用7812和7912。 2．稳压电流的性能指标及测试方法 稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出、电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。 ①测量稳压电源输出的稳压值及稳压范围 首先使调压器的输出为0V，通过示波器或万用表观测稳压电路的输出，然后调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压逐渐增加，当稳压电路输出的直流电压值不再随着调压器输出电压的增加而改变时，此时电路输出的直流电压值即为稳压电源的稳压值。使稳压器输出在稳压值上的输入电压范围为稳压电路的稳压范围。 ②测量稳压电源的稳压系数SU 稳压系数定义为：当负载保持不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。稳压系数反映电网电压波动时对稳压电路的影响，越小越好。调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压分别为220V+10%和220V-10% ，测量稳压电源的输出电压，根据公式计算稳压电源的稳压系数SU。 ③测量稳压电路的输出电阻Ro 输出电阻Ro 定义为：当稳压电路输入电压保持不变时，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比。输出电阻反映稳压电路受负载变化的影响，越小越好。可用输出换算法测量输出电阻Ro 。 ④测量稳压电源的纹波电压和纹波因数 纹波电压是指在额定负载条件下，稳压电源输出直流电压中所含的交流分量。在
交流调压电源的设计 与仿真
任务书 一、设计内容： 1、查阅相关文献资料，掌握交流调压技术的发展与现状。 2、根据设计要求，确定功率电路的实现方案。 3、对交流调压电源的控制方案进行设计。 4、对交流调压电源的工作原理进行分析，并对功率电路和控制电路的电路参数进行设计。 5、在理论分析和设计的基础上，对交流调压电源进行仿真分析。 二、设计要求： 交流调压电源设计的具体要求是：输出功率P=500W，输入电压V in=220V AC,输出电压V o=110V AC,输出电流I o=4.5A,开关频率f s=100kHz。
AC-AC变换作为一种功率变换，其调压控制广泛用于交流电机调速、电加热的调温等，其稳压控制广泛用于交流稳压器、交流测试电源等。目前在电力电子及理论电工的研究领域中都是一个研究热点，它涵盖了电力电子、理论电工及控制理论中的众多内容。 目前，实现AC/AC电压变换的方案主要有工频变换器、矩阵变换器、高频交流环节AC/AC变换器和交-直-交变换器。工频变换器体积重量大，成本高，且没有稳压功能；矩阵变换器采用高频PWM技术，具有输入电流波形好、可实现高输入功率因数等优点，但由于其开关数量多，成本高，最大电压增益仅为0.866，控制策略复杂，同时需要复杂的钳位保护电路等问题，实际实现困难；高频交流环节的AC/AC变换器可实现电气隔离、高输入功率因数，但也存在电路和控制复杂等问题。 目前常用的AC/AC变换是交-直-交型变换，这种变换要经过一个直流的过程，也就是说先从交流电整流成直流电，通过对直流电的处理和控制，完成转换的过程，然后再逆变成交流电，输出给用电设备。采用这种方式主要是因为直流电易于控制。但是也有缺点，它仅能实现降压变换，变换级数过多，不但成本较高，而且电路复杂。其整流滤波环节对电网谐波污染严重，滤波电容会使电路的功率因数下降。 由于交-直-交型变换电路的上述缺点，设计直接的“交流一交流”电力电子功率变换电路成为一个新的研究领域。这种电路的主要优点有： ⑴省去中间的直流环节，可以使电路元件的数目上大大减少，电路的拓扑结构也简化了。 ⑵电路损耗大为减少，电路的转换效率相应提高。 ⑵由于转换环节的减少，转换的精度也有所提高。可以有效的简化电路和降低成本。 相关文献提出了一类基于DC/DC变换器拓扑的PWM AC/AC 变换器拓扑族，通过采用双向开关取代直流变换器中的单向开关，这类变换器能实现直接AC/AC 电压变换功能，并且开关数量少，电路结构简单，实现成本低，但由于单有源器件双向开关的使用，使变换器存在严重的换流问题，大大降低了变换器的可靠性和效率。
1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质，
高压开关电源的设计与研究 赵延波 （龙矿集团热电有限公司，山东龙口265700） 摘要该文分析了高压开关电源的特点和电路原理，设计了一种新型高压开关电源，尤其是对重要的设计要点进行了深入描述，并给出了设计方案。实验结果表明该电源结构简单，效率和可靠性高。 关键词高压开关电源 中图分类号TM91文献标识码A 高压充电电源广泛应用于等离子体物理、高功率激光、大功率微波、粒子速武器等等精密电子系统领域。要求电源系统具有重量轻、响应速度快、稳定性好、可靠性高等特点。传统充电电源采用的工频高压电源和LC谐振充电方式，虽然电路简单，但其体积和重量大，低频工作状态以及纹波、稳定性均不能令人满意。为了满足精密电子系统的要求，设计制作了一种新型高压开关电源。 1高压开关电源的特点 与通常的低压开关电源比较，高压开关电源有如下特点： （1）无输出电感。一般输出电感的选择应保证在规定的最小负载下其电流也连续，在几千伏高压以上输出情况下，输出电感的体积和价格都是很难承受的，并且在工作中电感两端会承受与输出电压相等的电压，会导致点晕和飞弧，所以在较高的电压运用中通常不考虑输出电感。 （2）变压器副边存在较大的分布电容。变压器副边匝数多，绕组之间存在较大的分布电容，影响开关电源的工作状态。要么采用分布电容的电路形式，要么尽量减小分布电容。 （3）负载变化范围宽。在雷达等设备的应用中，由于工作状态多，要求高压电源有很宽的负载变化范围，即要选择适用宽范围运行的电路形式。 从上述特点来看，高压开关电源的软开关电路应采用以无输出电感的电路拓扑，对于极高电压大功率应用建议采用全桥的方式。 2电路原理 系统原理框架图如图1所示。 如图1所示。高压电源的输入信号来自220V的 *收稿日期：2012－04－16 作者简介：赵延波（1976－），男，大专，毕业于华北电力大学城市供用电专业，现任职于龙矿集团热电有限公司，助理工程师 。 图1系统原理图 交流市电，经整流滤波后与P W M脉冲调制器的输出信号一起驱动高频变压器，通过高频变压器得到的高压电源再经整流滤波后，输出直流高压。输出反馈信号经光电隔离后反馈给脉冲调制器，通过与脉冲调制器中误差放大器的基准电压比较，控制脉冲调制器的输出占空比，以调节输出电压。 3电路设计 电路拓扑结构和主要工作波形如图2、图3 。 图2电路拓扑结构图 与普通移相全桥电路相比，增加了一个谐振电感和4个二极管。变压器原副边电流是不连续的，在电流截止期间ZVS开通是通过二极管D5、D6、D7、D8分别给L1、C1、C3和L2、C2、C4提供了充放回路来实现的；在主功率传输期间工作状态和普通移相全桥电路一样。修改电路结果简单，在目前运用较广泛的移相全桥变化电路稍加改进就可以实现；所有开关管均为零电压开通和零电压关断；二极管D5、D6、D7、D8还对变压器原边电压起钳位作用，减小电感L1、L2和变压器副边绕组分布电容产生的震荡；与负载无关，电感L1、L2上的电流一直保持半个周期，（下转第170页） 86 12012年第3期
高压强脉冲电源的设计 摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设 计了高压电源、IGB T控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的 脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调，放电脉冲电 流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与计算 机的连接。 关键词：高压电源； IGBT ；可控硅 The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer. Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR， 引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属 形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越 引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备，一般电压较低，频率也 较低。特别是高压充电部分采用调压器调压［3］，这样体积太大也显 笨重。要产生更高的磁场强度，可以改变脉冲磁场频率的自动运行的
目录 一、设计目的 (1) 二、设计任务及要求 (1) 三、设计步骤 (1) 四、总体设计思路 (2) 五、实验设备及元器件 (5) 六、测试要求 (5) 七、设计报告要求 (6) 八、注意事项 (6)
直流稳压电源的设计 一、设计目的 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计任务及要求 1．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出电压可调：U o=+3V～+9V ②最大输出电流：I omax=800mA ③输出电压变化量：ΔU o≤15mV ④稳压系数：S V≤0.003 2．设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。 4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。 三、设计步骤 1．电路图设计 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。 （2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 2．电路安装、调试 （1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。 （2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。 （3）重点测试稳压电路的稳压系数。 （4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。
详细信息 商品简介：·防雷设计 ·采用“预稳式”线性调节电路·可靠性好、精度高。 ·稳压、稳流连续可调 ·输出过压、过流、短路保护 ·数字显示方式 ·外加信号可实现V/A遥控（选件）·通过ISO9002认证 输出电压 DC：CV 0-2000V连续可调 输出电流;CC 0-额定值可设定 源效应 CV：≤5×10ˉ3+10mV CC：≤1×10ˉ2+15mA 负载效应 CV：≤5×10ˉ3+15mV CC：≤1×10ˉ2+20mA 纹波：≤5×10ˉ32 其它规格： 0.2A 0.5A 1A 2A 5A 10A 20A
商品名称：WWL-LDG 精密线性高压直流稳压稳流电源（超低纹波、800V~50kV、6kW以内） ?商品编号：200903 浏览次数：530 ?规格：800-50kV、0-10A、0-6kW内任选 型号：WWL-LDG 计量单位： ?产地： 商标：
? ?放大图片 ?
? ?商品描述：
单相输入、线性结构、超低纹波、超高电压 简要介绍使用说明书>>；面板示意图>>；详细规格表>> 本电源除具有WWL-LDX电源的特性外，还具有输出电压高的特点，我们可根据客户的要求制造出超高电压（最高可达50000V）的电源，且功率可达6kW，电压电流均可连续可调，可长期满载连续稳定的工作。 此电源可应用在国防上高尖端的试验、气体放电、高压电子管的测试老化，也可应用在其它电子元件的测试老化上。由于本电源输出电压较高，在未作特别要求的情况下，一般将输出负端子与机壳即地线连接，确保使用者的人身安全。 性能特点 1、规格范围：近300种规格，输出电压800-50kV、输出电流0-10A、输出功率0-6kW之内任选 2、恒压恒流：电压值从5%－100%额定值连续可调电流从零至额定值连续可调，恒压恒流自动转换 3、过压保护：电压保护值0－110%额定值连续可调，电源输出电压超过电压保护值时将跳闸保护 4、短路保护：额定电压5KV以下允许短路并声音报警，5KV以上短路跳闸保护 5、过载保护：电源或负载出现故障，输出电流超过额定值1.5倍时，电源跳闸保护 6、短路报警：当输出短路时，电源声光报警（选配） 7、自动放电：供容性负载关机放电用（选配） 8、输出显示：电压、电流同时LED数码管显示（标配）；LCD液晶屏显示（选配） 9、脉冲工作：可配时间控制器构成脉冲电源（选配） 10、智能化：可与计算机连接，组成计算机监控的智能型电源（选配） 11、模拟信号接口：用户可用0~5V或4~20mA信号控制电源的输出电压和电流（选配） 主要用途 1、大专院校，科研院所实验室，电器产品检测、调试 2、电子产品检测、老化、气体放电 3、用于电子元器件的例行试验 4、速调管、磁控管、供电电源 5、各种高压试验设备配套电源 6、整机老练以及其它一切需要使用高电压输出的场合 技术指标
开关电源的设计 同组参与者：李方舟、周恒、张涛开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和 调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在 目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也 为脉宽调制（PWM）型。 开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电 压变化范围宽，节约能耗等优点。 开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开 通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压； 通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率 调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期 恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为 周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够 最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如 图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电 压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然 后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控 制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源， 如图1-1所示；
图1-1 一开关转换电路 1：滤波电路 输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器. 图1-2 2.电压保护电路 如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的
击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。 图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路 电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。
西安文理学院机械与材料工程学院专业课程设计报告 专业班级测控技术与仪器一班 课程电子技术课程设计 题目直流稳压电源的设计 学号 学生姓名 指导教师 2017年3月
西安文理学院机械与材料工程学院 课程设计任务书 学生姓名 11 专业班级 15级测控技术与仪器1班学号2807150120 指导教师 22 职称讲师教研室测控 课程电子技术课程设计 题目 直流稳压电源的设计 任务与要求 使用Multisim仿真软件，设计一个采用220V，50Hz交流电网供电，固定输出的集 成稳压电源，其指标为U O =+12V； I O max=800mA。 设计要求： (1) 设计系统总体框架 (2) 设计电路 (3) 绘制电路图并仿真 (4) 撰写设计报告 开始日期 2017.3.10 完成日期 2017.3.24 2017年 2 月 24 日
直流稳压电源的设计 摘要 本设计是设计一个由220V，50Hz交流电源供电，输出为12V电压，限制电流800mA 的交流稳压电源。 首先使用电源变压器将220V的电网电压变成所需要的交流电压，经过由二极管组成的桥式整流电路，将正负交替的正弦交流电压变成单方向的脉动电压，再经过滤波电容使输出电压成为比较平滑的直流电压，在以三端固定式集成稳压器7812为核心构成的直流稳压电路，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。这类稳压器有输入，输出和公共端三个端口，输出电压固定不变，所以输出稳定性极好。本设计就是应用上述原理实现了直流稳压电源的设计。 关键词：直流稳压电源；三端稳压器；变压器；滤波电容；整流二极管。
目录 第一章任务与要求 (1) 第二章总体布局与各部分电路分析 (1) 2.1 系统模块 (1) 2.2 总体设计 (1) 2.3 直流电源的组成及各部分的筛选与作用 (2) 2.3.1 变压电路 (2) 2.3.2 整流电路 (2) 2.3.3滤波电路 (6) 2.3.4稳压电路 (7) 第三章制作和调试 (8) 第四章实验心得体会及致谢 (9) 第五章参考文献 (10)
基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真 华南理工大学电力学院冯自成 摘要：反激式开关电源由于纹波小、体积小、效率高等诸多优点占据着小功率开关电源的大部分市场。本文基于UC3842芯片设计了一款反激式开关电源，详细分析了主电路的工作原理、控制电路的设计以及保护电路的设计等，最后在开关电源仿真软件saber中搭建了仿真模型，验证了设计的正确性。 关键词：反激；开关电源；UC3842；反馈电路 ABSTRACT:Flyback switching power source occupies most of the market of low switching power source due to the small ripple,small size,high efficiency advantages.This paper designs a flyback circuit based on the UC3842chip,detailedly describes the working principle of the main circuit,the design of the control circuit and protection circuit.Finally a simulation model was built in saber software to verify the correctness of the design. KEYWORDS：flyback；switching source；UC3842；feedback 0引言 随着开关电源技术的飞速发展，近年来开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展,高效率的开关电源得到越来越多的重视[1]。单端反激式变换器因其电路简单可以高效提供直流输出等许多优点,特别适合用于小功率的开关电源的设计。开关电源的控制可以分为电压型控制和电流型控制，相比单闭环控制的电压型控制，双闭环电流控制具有不可比拟的优点，因此被广泛采用[2]。 本文采用电流型脉宽控制芯片UC3842设计了一款开关电源。UC3842是Unitorde公司（后被TI收购）生产的一种开关电源芯片，在工业生产中被广泛采用。它采用双闭环控制，不但可以使输出端电压保持稳定，而且可以防止原边电流过高，除此之外还集成了内部欠压锁定电路、过压保护电路，输出频率可以根据应用的需要进行调节，可以应用于500KHz频率以下的小功率开关电源中，设计人员只需要提供很少的外接电路就可以完成电路设计[3]。 1反激电路的工作原理 开关变换器是指利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一种形态的主电路[4].反激式开关电源是开关变换器的一种，其主电路如图1所示。由于变压器同名端在一侧，故输出电压上负下正。当驱动信号为高电平时，开关管导通，电压源给原边电感充电，电感电流线性上升，直到开关管关断时刻，原边电流达到最大值。开关管导通期间，由于二极管承受反向电压，副边没有电流通过。当驱动信号为低电平时，开关管关断，副边二极管承受正向电压开始导通，
电除尘高频高压电源三种控制模式的比对 魏文深 厦门市天源兴环保科技有限公司厦门同安工业集中区湖里园11号厂房 361100 摘要本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制机理，即调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。从电除尘运行的角度分析了三种控制模式的特性和优势，提出几种控制模式的组合应是电除尘高频高压电源发展的方向。 关键词电除尘高频高压电源；调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式；开关频率；母线电压；间隙脉冲；闪络控制；节能模式 1 前言 近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。 由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。 2 电除尘高频高压电源技术方案 根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM 模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上。 高频高压电源主回路工作原理及特点：
A 、工频整流、滤波。 三相380V 交流经三相整流得到直流电压，经LC 滤波输出530V 的直流母线电压。 B 、开关逆变：直流电压经由IPM 模块或IGBT 模块组成的全桥逆变电路。由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs ，谐振电感Ls 及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。当L& C 参数选择合适，配合合适的开关频率和控制模式，能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式，即软开关状态；大大降低了开关损耗，并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波，也减少变压器及硅堆的损耗。 C 、高频升压、整流。逆变波形经高频变压器升压，再经高频整流桥整流，在ESP 负载上得到基本上纯直流电压波形。 3 电除尘高频高压电源控制方案 我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。 3.1 调频控制模式： 因主回路均采用串联谐振拓补电路，即软开关模式，它能大大降低开关损耗，提高逆变效能。而PWM （脉冲宽度调制）在软开关状态下较难调整，因此大多高频触发脉冲采用PFM （定脉宽调频）的方式，通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP 平均电压和电流。该控制方式的核心在于控制ESP 平均电压和电流，由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比，通过缩短开通时间，加大关断时间来实现平均电压的调整。其特点是峰值不变，只改变平均值。其波形如下： 3.1.1谐振电流波形 20KHZ 开关频率 6KHZ 开关频率
收稿日期:2003-11 作者简介:戚栋(1963— ),男,辽宁大连人,汉族,副教授,主要从事特种电源及智能检测技术研究工作,发表论文50余篇,获国家专利5项 。 基于OrCAD Pspice 的高压电源设计与分析 戚 栋1,孙炳全2 (1.大连理工大学电气工程系,辽宁大连116024;2.大连民族学院) 摘要:介绍用OrC AD Pspice 对半波、全波和并列4倍压整流电路进行分析和比较的方法;由仿真结果知,并列倍压整流电路适宜用来制作性能较好的高压电源。 关键词:高压电源;仿真;OrC AD Pspice ;倍压整流电路 中图分类号:TP391 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2004)02-0054-02 Design and Analysis of H igh V oltage Supply B ased on OrCAD Pspice QI D ong ,S UN Bing 2quan (Dept.of E lectrical and E lectronics Engineering ,Dalian Univ.of T echnol.,Dalian 116024,China ) Abstract :In this paper ,three kinds of rectifing circuit (half wave ,full wave and doubling rectifing circuit )were analysed and com pared based on Orcad Pspice.The conclusion is that parallel v oltage doubling rectifing circuit is preferred in the im plementation of high v oltage supply. K ey w ords :High v oltage supply ;simulation ;Orcad Pspice ;v oltage doubling rectifing circuit 设计高压电源的传统过程是:方案选择→设计电 路→实验→修改→再实验→制作成品,其中往往需要进行反复实验和修改。但是,由于高压电源的实验成图1 半波、全波、并列4倍压整流电路的仿真电路 本比较高,并且具有一定的危险性,因此给设计者带来很多困难。 仿真技术可将“实验”与“修改”合二为一。目前,用于电路仿真的软件种类很多,Or 2C AD Pspice 是其中功能较强的一种。它像一块软件的电路面包板,我们可以在上面放置器件、电源、触发信号等,再根据需要来测试设计的电路是否合乎要求,然后予以必要的调整,直至仿真结果通过检测。1 倍压整流电路 为了获得高电压,通常采用以下方法:增加变压器 的变比(即增加次级绕组匝数),在变压器次级直接(或采用常规电源中的半波、全波整流方法)获得高压输出。这种方法在要求电源输出电压不太高的情况下是可行的,但是当要求电源输出电压较高时,若要在变压器次级直接获得高压输出,必然使变压器的次级绕组匝数过多。由于变压器绕组的层间寄生电容和线间寄生电容的影响,在变压器工作中会出现很大的充放电电流和噪声,使变压器的初级开关产生很大损耗,甚至无法正常工作。因此,在这种情况下为了既获得高压输出,又不致使变压器的次级端电压太高,需采用倍压整流电路将变压器次级较低电压“倍压”成高压直流电压。 倍压电路的种类很多,下面以4倍压电路(图1) 为例,分析和比较一下半波、全波和并列倍压电路的特点。 2 仿真分析 图1仿真电路中,V S 是信号源,R S 是信号源内阻, R L 是负载。令V S 是幅值为5000V 、频率为50H z 的正弦波信号源,R S =100 Ω,R L =30M Ω,电容C 1～C 4=0.22 μF 。由倍压整流电路原理知,在无载的情况下(即R L =∞),图1所示的三种倍压电路的输出电压均为20kV 左右。但在有载情况下,它们的输出电压明显不同(幅值、脉动、电压降),三种倍压电路对变压器的绝 缘水平、整流元件和级电容的耐压等级要求不同。图 — 45—仪表技术2004年第2期
题目：直流稳定电源 院（系）：电子与信息工程学院 学生姓名：罗哲（电子092） 王冬（电子092） 张嘉嵘（通信091）时间：2011年5月
目录 一、设计任务与要求 (2) 二、设计方案 (3) 三、设计参数及其计算 (4) 四、ewb仿真 (5) 五、设计总结 (6)
一、设计任务与要求 任务：设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 要求： 基本要求： （1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下： A·输出电压可调范围为+9V~+12V B·最大输出电流为1.5A C·电压调整率<= 0.2%（输入电压220V变化范围+15%~-20%下，空载到满载） D·负载调整率<= 1%(最低输入电压下，满载) F·效率>= 40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载） G·具有过流及短路保护功能 （2）稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下： A·输出电流：4~20mA 可调 B·负载调整率<=1% （输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时，输出电流为20mA 时的相对变化率） （3）DC-DC变换器在输入电压为+9V~+12V条件下： A·输出电压为+100V。输出电流为100mA B·电压调整率<= 1% (输入电压变化范围+9V~+12V) C·负载调整率<= 1%（输入电压+12V下，空载到满载） D·纹波电压（峰-峰值）<= 100mV （输入电压+9V下，满载） 发挥部分： （1）扩充功能 A·排除短路故障后，自动恢复为正常状态 B·过热保护 C·防止开、关机时产生的“过冲” （2）提高稳压电源的技术指标 A·提高电压调整率和负载调整率 B·扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值 （3）改善DC-DC变换器 A·提高效率（在100V、100mA下） B·提高输出电压 （4）用数字显示输出电压和输出电流
电除尘高频高压电源三种控制模式的比对 三种控制模式：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式 1 前言 近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。 由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。 2 电除尘高频高压电源技术方案 根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上。 高频高压电源主回路工作原理及特点： A、工频整流、滤波。 三相380V交流经三相整流得到直流电压，经LC滤波输出530V的直流母线电压。
B、开关逆变： 直流电压经由PM模块或IGBT模块组成的全桥逆变电路。由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs，谐振电感Ls及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。当L&C参数选择合适，配合合适的开关频率和控制模式，能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式，即软开关状态；大大降低了开关损耗，并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波，也减少变压器及硅堆的损耗。 C、高频升压、整流。 逆变波形经高频变压器升压，再经高频整流桥整流，在ESP负载上得到基本上纯直流电压波形。 3电除尘高频高压电源控制方案 我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。 3.1 调频控制模式： 因主回路均采用串联谐振拓补电路，即软开关模式，它能大大降低开关损耗，提高逆变效能。而PWM（脉冲宽度调制）在软开关状态下较难调整，因此大多高频触发脉冲采用PFM（定脉宽调频）的方式，通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP平均电压和 电流。该控制方式的核心在于控制ESP平均电压和电流，由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比，通过缩短开通时间，加大关断时间来实现平均电压的调整。其特点是峰值不变，只改变平均值。 3.1.1谐振电流波形 通过上述波形可以看出，该控制模式下仅在20KHZ的设计频率下，可以实现连续的电流，实现纯直流供电，输出功率最大。频率降低后，二次电压平均值降低，电压脉动系数变化不大，但电流峰值提高，平均值降低。输出平均功率下降，冲击加大，变压器效率会降低。 由于电除尘运行时较难在设计指标下运行，加上电场频繁的闪络放电，该控制模式必须在低于设计频率下运行，效能相对有所降低。该模式适应于电场相对平稳的场合，在轻载和放电频繁的场合适应性较差。 通过在模拟电场不同频率运行试验，该方式随着频率 下降，电转换效能同时降低的结论。 4.2 调幅控制模式：
基于SG3525的3KW逆变电源设计 作者姓名：潘传义电子信息工程一班 指导教师：王生德 本电路利用48V直流蓄电池，可为后端提供3KW，2000V的高压直流电源。本电路设计的初衷是为电子捕鱼器后端产生脉冲波提供2000V直流电压。 本文对开关电源常用的电力电子器件做了简单介绍，重点介绍了 SG3525芯片的内部结构及其特性和工作原理，介绍了开关管MOSFET 的工作原理和开关动态特性等。设计了一款基于SG3525的推挽式DC-DC开关电源，提供高达2000V的直流电压。给出了系统的电路设计方法以及主要电路模块的原理分析和参数计算，特别是对开关电源高频变压器的设计给出了详尽的原理分析和各个参数的详细计算。 本电路采用推挽式开关变换，利用SG3525作为主要的控制芯片，产生两路互补的PWM方波脉冲控制开关管的通断。为提高PWM脉冲的驱动能力，加入桥式功率放大电路。滤波整流电路则采用桥式整流，RC滤波电路。另外，开关管工作频率高达25kHz，为此设计了RCD缓冲电路。考虑到电路环境的复杂性以及元器件的误差，电路在设计时对部分参数留有较大余量。 本电路的不同之处在于：采用两组相同的推挽变换电路且输出串联的设计，对变压器和整流滤波电路进行了有效的分压。产生高电压的同时，并没有大幅提高元器件的耐压要求，从而降低了对各种电力电子器件参数的要求。因而也使得电路的稳定性和可靠性更高。
本电路实现了从直流48V电压逆变到2000V直流电压的DC-DC变换供后续电路使用。本电路技术指标为：1）输入电压：蓄电池提供直流48V；2）输出电压：额定直流2000V；3）输出功率：最大3000W；4）输出波纹：无特殊要求，因此无需稳压电路。该系统工作过程：第一阶段：48V直流输入电压Ui经推挽电路变换成高频交流方波电压； 第二阶段：产生的交流方波电压经整流滤波电路分别产生1000V 直流电压，串联后实现2000V直流输出。 实验结果表明，该电源具有效率高，输出有效电压满足设计要求且运行可靠等优点。
直流稳定电源设计 制作人:某某 题目：直流稳定电源的设计 一、任务：设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 二、要求：
1．基本要求 （1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下： a．输出电压可调范围为+9V～+12V b．最大输出电流为1.5A c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载） d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载） e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载） f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能 （2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调 b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mA b．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V） c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载）
2．发挥部分 （1）扩充功能 a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态 b．过热保护 c．防止开、关机时产生的“过冲” （2）提高稳压电源的技术指标 a．提高电压调整率和负载调整率 b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值 （3）改善DC-DC变换器 a．提高效率（在100V、100mA下） b．提高输出电压 （4）用数字显示输出电压和输出电流. 三，稳压电源的研究背景 本电源在市场上很有应用前景，可以作为收音机或掌机的外接电源，也可以用作手机电池的充电器，功率高点的还作为小型电视或其他家用电器的电源。 直流稳压电源是电子技术常用的仪器之一，它现在广泛的应用在学校教学，科学研究等领域，是电子设计人员进行实验操作和科学研究必不可少的电子仪器。在日常的电子电路中，供电电源常常要用到稳压直流电源。所以，稳压直流电源具有非常重要的研究意义。 在日常生活中，很多家用电器或者IT产品都要用到稳
淮海工学院课程设计报告书 课程名称：通信电子线路课程设计题目：直流稳压电源的设计系（院）：东港学院 学期：2010-2011-1 专业班级：D通信081 姓名：宗淙 学号：510822114
直流稳压电源 1引言 近些年来，随着微机，小型计算机的普及和航空数据的通信，交通邮电事业的讯速发展，和对各种自动化仪器、仪表和设备配套的供求，当代对电源的需求量不断增大，而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/断、远距离操作和信息保护等功能提出了更高的要求。人们对于这些要求，传统的线性稳压电源[1]已不能满足我们的日常要求，和线性稳压电源相比，稳压电源具有以下的一些优越性: 1.工作效率高 2.稳压效果好 3.体积小质量小 4.安全性能好 1.1 设计目的 1.通过本次课程设计课题的设计,较好掌握电子线路系统的设计方案和设计步骤。 2.学会直流稳压电源的设计方法和PCB板的制作 3.培养操作Protel的技能以及分析和解决实际问题的能力。 1. 2 设计意义 1.通过本次的课程设计，进一步加强理解了所学的理论专业知识和实践技能 2.在本次的课程设计过程中着重培养独立工作、独立思考并运用已所学的专业知识解决实际问题的能力，同时还培养了独立获取新知识的能力； 3.通过本次课程设计加强对调研调查、资料获取、实验方法、数据资料的综合处理、计算机应用等最基本的工作实践和科研能力的培养。 1.3 设计的内容要求 1.设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求 （1）输出电压可调：U =+3V～+15V o =800mA （2）最大输出电流：I omax ≤15mV （3）输出电压变化量：ΔU o ≤0.003 （4）稳压系数[2]：S V 2.设计电路原理图结构，运用Protel画出相应的原理电路图，通过计算确定元件参数，选择电路元件。 3.自拟实验方法、步骤及数据表格，制出电路原理图的PCB板