5kW高稳定度电源模块概述
摘要:简要地介绍了大功率开关电源模块的设计及一些注意事项。
随着微机在电力系统中的推广应用,相应对直流电源也提出了更高的要求,于是高频开关电源开始被电力系统所采纳。目前国内所生产的高频开关电源模块,单机功率普遍小,用于小容量直流系统,性能价格比绝对占优势,可靠性也比较高。而对于大容量直流系统,就必须并联许多模块,这样一方面使直流系统的可靠性大大降低,另一方面使造价升高,在市场竞争中,便无优势可言了。在这种形势下,就需要单机容量大的开关电源,本文介绍的开关电源,正是为此而设计的。 2控制电路 本电源控制电路采用的是MOTOLOLA公司生产的TL494芯片,其内部结构方框图如图1所示。 TL494是一个固定频率的PWM控制电路,适用于设计所有的(单端或双端)开关电源典型电路,其主要性能如下: 1)输入电源DC7~40V,可用不稳压电源作输入电源,从而使辅助电源简化。TL494末级两只功率管在7~40V范围内工作时,最大输出电流可达250mA。因此,其负载能力较强,即可按推挽方式工作,也可将两路输出并联工作,小功率时可直接驱动。 2)内部有5V参考电压,使用方便,参考电压短路时,有下垂保护特性。 3)内部有一对运算放大器,可作反馈放大器及保护之用,控制很方便。 4)在高频开关电源中,输出方波必须对称,在其它一些应用中,又需要方波人为不对称,即需控制方波的占空比,通过对TL494第4脚(死区时间控制端)的控制,即可调节占空比,还可作输出软启动保护用。 5)可以选择单端,并联及交替三种方法输出。 对照图1可以看出TL494芯片的脚1及脚2为运算放大器输入,本电路作电压反馈,脚1为反馈输入,脚2在脚14上通过电阻从内部基准电压5V取分压,作为与脚1比较的基准。脚3为补偿校正,为PWM比较器输入,接入电阻及电容可以抑制振荡。脚4为死区控制,加在脚4上的电压越高,死区宽度越大。当其接地时,死区为零,即全输出,当其接5V时,死区最大,无输出脉冲。利用此特点,在脚4与脚14间接一电容,可达到输出软启动的目的,还可以做短
3功率变换部分 本电路功率变换部分采用IGBT模块,组成半桥式电路,如图2所示。此部分是开关电源的核心,其性能的好坏直接影响整个电源的性能与可靠性。 3.1主电路 经过三相全波整流后约560V直流电压经输入滤波电容C2,C3分压,各承受约280V电压。当V1的门极电压uG1达到一定电平值时,V1导通,电容器C2经过V1的漏极?源极,变压器T的初级绕组放电,给次级传递能量。当V1截止时,V2的门极电压uG2也达到一定的电平值,使V2由截止转为导通,电容器C3经T的初级绕组及V2的漏极?源极放电,给次级传递能量。为了避免V1与V2同时导通造成直通故障损坏V1和V2,必须要保证V1和V2的门极驱动电压有一个共同截止的时间,称为控制脉冲的“死区”时间,要求“死区”时间必须大于V1和V2的最长导通饱和延迟时间。 3.2RC缓冲电路
选择RC电路必须要保证以下两点:一是在开关管截止期间,必须能使电容器充电到接近UDS电压;二是在开关管导通期间,必须使电容器上的电荷经过电阻全部放掉。 3.3门极抗干扰箝位保护电路 如图2所示,并联在IGBT门极与发射极之间的稳压管,极性相反,串联在一起使用,其目的是把门极正向电压限制在20V以内,负偏压限制在15V以内,这样把加在门极的电压箝位到预定电平,从而有效地消除了干扰在驱动电路中产生的尖峰电压信号对IGBT的潜在危害。 4驱动电路 IGBT的门极驱动电路密切地关系到其静态和动态特性。门极电路的正偏压UGS、负偏压-UGS和门极电阻RG的大小,对IGBT的通态电压,开关时间,开关损耗,承受短路能力以及dv/dt等参数均有不同程度的影响。 设计驱动电路的一些注意事项如下: 1)连线长度应尽量减少与IGBT模块各管脚的连线长度,尤其是门极引线的长度。如果实在无法减少其长度,可以用小磁环或一个小电阻与门极串联。这两个元件应尽量靠近模块门极,它们可以消除寄生震荡。 2)精心布局器件尽量作到完全对称,连线尽量同长度并且尽量减短加粗,尽可能用多股绞线。 3)泄放电阻在IGBT的门极与源极之间,应加11kΩ的泄放电阻。 4)正偏电压UGS的影响当UGS增加时,开通时间缩短,因而开通损耗减少,UGS的增加虽然对减小通态电压和开通损耗有利,但是UGS不能随意增加,当增加到一定程度后,对IGBT的负载短路能力以及dv/dt有不利影响,本电路采用UGS=15V。 5)负偏电压-UGS的影响负偏电压是很重要的门极驱动条件,它直接影响IGBT的可靠运行。过高的dv/dt会产生较大的位移电流,使门极?源极之间的电压上升,并超过IGBT的门极阈值电压,于是产生一个较大的漏极脉冲浪涌电流,过大的漏极浪涌电流会使IGBT发生不可控的擎住现象,为了避免IGBT发生这种误触发,可在门极加反向偏置电压,本电路加-UGS=-12V。 6)门极电阻的影响门极电阻选用的原则为,在开关损耗不大的情况下,应选用较大的门极电阻,但当门极电阻增加时,IGBT的开通与关断时间增加,进而使每脉冲的开通能耗EON和关断能耗EOFF也增加,所以综合考虑本电路采用51Ω。
5功率变压器 功率变压器是开关电源的“心脏”,它的选材、计算及绕制方法等,将关系到所设计开关电源的成败及性能的好坏,必须给予高度重视。无论是处于主充还是浮充状态,当电网输入电压最低,稳压电源输出满载时,变压器必须仍能满足稳压系统的正常工作。 6滤波电路输出电感的设计 设计一个合理的输出电感,不仅可以使开关电源的体积减小,节约原材料,使之具有市场竞争力,而且更重要的是,它既可以存储能量,以便在开关功率管截止或“死区”时间内,能够给负载提供连续不断的电流;又能使输出的直流电压更平滑,使输出电压纹波能够达到比较理想的指标。 为了使滤波效果显著,可以增加线圈的匝数,为了减少热效应和趋肤效应,线圈绕制时采用多股铜线并绕或采用紫铜带绕制,层与层之间用0.1mm厚的高强度聚脂薄膜绝缘。所有绕组均要紧密绕制并做浸漆处理。7最大电流法自动均流 本电源可以多机并联同时运行,并联方式采用自动设定主模块和从模块的方式,即在N个并联的模块中,输出电流最大的模块,将自动成为主模块,而其余的模块则为从模块,它们的电压误差依此被整定,以校正负载电流分配的不均衡,又称为“自动主从控制法”。具体实现由单片机部分来完成,如图3所示。 在图3中,均流母线上的电压Ub反映的是并联各模块中的最大值。由于二极管的单向性,只有对电流最大(电压最高)的模块,二极管才导通,a点电压方能通过它与均流母线相连。设正常情况下,各模块分配的电流是均衡的。如果某个模块电流突然间增大,成为N个模块中电流最大的一个,于是其输出电压最高,该模块便自动成为主模块,其它各模块成为从模块,这时候,Ub=Uimax,而各从模块的Ui与Ub(即Uimax)比较,通过调整放大器调整基准电压,自动实现均流。需要说明的是,由于二极管总有正向压降,因此,主模块的均流会有误差,而从模块的均流则是较好的。 8设置保护 开关电源在工作中,尤其是大功率的,当有异常现象发生时,能否实现自身保护,将决定它的可靠性和是否具有适用性。本电源设有输入过压、输入欠压、输出欠压、温度、及过流保护。各种保护均通过单片机进行分析处理,大大提高了保护动作速度,从而避免了采用vwin 电路实现保护所造成的动作速度慢的问题,电源的可靠性就自然而然地提高了。此种保护模式,很容易解决主逆变桥共态导通的问题。有故障时,保护动作,电源没有输出,当故障消失后,电源自动恢复工作。 9主要技术指标 交流输入电压三相380(1±20%)V50Hz不分相序 输出直流电压0~300V 输出直流电流0~20A 稳压稳流精度≤0.01% 效率≥95% 运行方式100%连续 10结语 通过采用IGBT功率模块研制的大功率开关电源,不仅电源体积减小,电路简单,而且成本下降、性能可靠、维护方便、操作简单。 参考文献 [1]胡存生,胡鹏.集成开关电源的设计制作调试与维护[M]. 北京:人民邮电出版社,1995. [2]李序葆,赵永健.电力电子器件及应用[M].北京:机械工 业出版社,1996. [3]诸邦田.电子电路适用抗干扰技术[M].北京:人民邮电出 版社,1997. [4]何希才.新型开关电源及应用[M].北京:人民邮电出版 社,1997. [5]张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京:电子 工业出版社,1998. |
5kW高稳定度电源模块概述
- 5kW(6324)
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dcdc电源模块引脚定义
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2023-08-29 10:07:133939
DC电源模块在稳定电压输出的表现有哪些?
BOSHIDA DC电源模块在稳定电压输出的表现有哪些? DC电源模块是一种重要的电源设备,它可以将来自交流电源的电能转化为所需的直流电能,为各种电子设备提供安全、稳定的电源。在应用过程中,稳定
2023-08-31 10:16:44577
电源模块怎么测好坏
电源模块坏了通常会导致设备无法正常工作或者无法开机。以下是几种常用的电源模块测试方法: 使用万用表进行电源模块的基本测量:首先将万用表调整到直流电压档位,然后将测试笔分别连接电源模块输出端的正、负极
2023-09-06 16:18:013091
DC电源模块的过热保护功能
BOSHIDA DC电源模块的过热保护功能 DC电源模块的过热保护功能是为了防止电源模块因长时间工作或外部环境因素导致的过热而损坏。在使用DC电源模块时,电源模块内部的电子元件会产生一定的热量,如果
2023-09-25 14:18:19346
DC电源模块的开发周期
BOSHIDA DC电源模块的开发周期 DC电源模块是一种被广泛应用于电力系统中的设备,它能够将交流电转换成为直流电,为电子设备提供可靠、稳定的电源。DC电源模块的开发周期涉及到多个方面,包括
2023-10-19 11:21:15210
DC电源模块的数字电源优势
,其主要优势在于可控性高、稳定性好,但是其缺点也十分明显,如输出热量大,效率低,噪音大等等。数字电源模块则能够避免这些问题,其主要优势如下: DC电源模块的数字电源优势 1. 高精度 数字电源模块可实现高精度的电压电流控制和监测,精
2023-10-23 10:05:25406
DC电源模块的模拟电源有什么优势?
电源模块,包括模拟电源和数字电源等。 模拟电源是一种传统的DC电源模块,其基本原理是将输入的交流电转换为直流电。与数字电源不同,模拟电源是通过模拟电路来调整输出电压和电流的稳定性。在此过程中没有数字元素参与。下面我们将探讨模拟电源的
2023-10-24 10:42:07254
DC电源模块的短期过载能力
BOSHIDA DC电源模块的短期过载能力 DC电源模块是一种专门用来将交流电源转换为稳定直流电源的电子元件,适用于各种场合,如电子产品制造、通信、无线电、医疗等。在使用DC电源模块时,短期过载能力
2023-10-25 09:59:11299
如何解决DC电源模块的电源噪声问题
在电子设备的设计和制作过程中,电源噪声是一个非常重要的考虑因素。DC电源模块的电源噪声问题是电子设备中普遍存在的问题之一。它不仅会影响设备的性能,还会对设备的寿命和稳定性产生负面影响。因此,解决DC电源模块的电源噪声问题非常重要。
2023-11-07 13:34:14361
DC电源模块对效率有什么要求?
DC电源模块是现代科技中非常重要的组成部分,它是将交流电转换为直流电的装置,可以提供稳定的电源给各种设备和系统使用。效率是DC电源模块的一个关键性能指标,直接影响着模块的整体性能和效果。在以下文章中,我们将探讨DC电源模块对效率的要求。
2023-11-16 15:18:34342
DC电源模块与节能环保的关系
供应器件,可将高电压转换为低电压,为电子设备提供稳定、可靠的电源。下面我们将从 DC电源模块与节能环保的关系出发,探讨这一问题。 首先, DC电源模块提高了电子设备的能效。在电子设备中,电源是整个电路的核心,也是能耗最大的部分。 DC电源
2023-12-08 13:58:16175
DCDC电源模块在光伏逆变中的应用
电能的转换和稳定输出,为光伏逆变器的正常运行提供了重要保障。 DC-DC电源模块是一种专门设计用于将直流电能转换为稳定的输出电压的设备。在光伏逆变器中,太阳能电池板所产生的直流电通过DC-DC电源模块进行转换和调节,最终输出为标准的交
2023-12-12 14:38:01588
电源模块主要应用领域分析
的电压转换为稳定的、符合特定要求的输出电压,为各种电子设备提供稳定的电源供应。电源模块的应用领域非常广泛,包括但不限于以下几个方面。 1. 通信设备:电源模块在通信设备中应用非常广泛,如基站、无线电通信设备、光纤通信设备等。这些设备通常需
2023-12-12 14:38:05542
电源模块测试分享之电源可靠性测试方法
可靠性测试是电源模块测试的一项重要测试内容,是检测电源模块稳定性、运行状况的重要测试方法。随着对电源模块的测试要求越来越高,用电源模块测试系统测试电源模块可以提高测试效率,确保测试结果可靠性,满足测试要求。
2023-12-13 15:36:36384
电源模块测试系统如何助力DC电源模块稳定性测试
稳定性是衡量DC电源模块的重要指标,电源模块的稳定性直接影响着电源产品和设备的工作稳定性。DC-DC电源模块的稳定性,可以通过检测输出电压、输出电流、负载、波形、效率等参数来评估。
2023-12-18 15:21:10194
DC电源模块如何简化电路设计
BOSHIDA DC电源模块如何简化电路设计 DC电源模块是一种集成了直流电源电路的模块,可以提供稳定的直流电源输出。使用DC电源模块可以简化电路设计,具体步骤如下: 1. 选择合适的DC电源模块
2023-12-20 13:35:30214
DC电源模块和AC电源模块都有各自的优点和适用场景
场景的比较: DC电源模块 DC电源模块: 1. 直流电源模块适用于需要稳定的直流电压和电流的应用,如电子设备、通信设备、自动控制系统等。 2. DC电源模块通常可以提供较为稳定的电压输出,使其在精密电子设备和仪器上应用较多。 3. DC电源模块通常较小巧轻便,
2023-12-29 14:39:09268
电源模块可以实现哪些功能 保护您的设备,避免过载和短路!高效电源模块,稳定供电
电源模块可以实现哪些功能 保护您的设备,避免过载和短路!高效电源模块,稳定供电 电源模块可以实现以下功能: 电压转换:将输入电源的电压转换为合适的输出电压,以满足电路或设备的电源需求。 电流调节
2024-01-11 09:14:00174
DC电源模块与AC电源模块的对比分析
DC电源模块与AC电源模块的对比分析 BOSHIDA DC电源模块和AC电源模块是两种常见的电源模块,它们在供电方式、稳定性、适用范围等方面有所不同,下面是它们的对比分析: 1. 供电方式: DC
2024-01-15 14:01:53197
DC电源模块在物联网设备中的关键作用
BOSHIDA DC电源模块在物联网设备中的关键作用 DC电源模块在物联网设备中发挥着关键作用。物联网设备通常需要稳定可靠的电源供应,以保证设备的正常运行。DC电源模块提供了相应的电压和电流输出
2024-01-16 14:03:19225
DC电源模块的特点及应用案例分享
BOSHIDA DC电源模块的特点及应用案例分享 DC电源模块是一种可以将交流电转换为直流电的设备,具有以下特点: 1.高效稳定:DC电源模块采用高效稳定的电源转换技术,可以将输入的交流电转换
2024-01-22 14:40:04133
测量电源模块输入低压点循环的方法
电源输入低压点循环测试是检测电源模块在低压条件下的性能和稳定性,它是一次电源模块的输入欠压点保护的设置回差测试。当输入电压较低,接近一次电源模块欠压点关断时,带载时欠压;断后由于电源内阻原因,负载
2024-01-24 16:07:3991
电源模块有哪些重要参数
的稳定直流电压。 输出电流:指电源模块能够提供的最大输出电流。 效率:指电源模块将输入电能转换为输出电能的效率,一般以百分比表示。 短路保护:指电源在输出短路时能够自动切断输出电路,以防止损坏。 过载保护:指电源在输出电
2024-01-31 09:51:44365
DC电源模块在通信设备中的应用与优化
BOSHIDA DC电源模块在通信设备中的应用与优化 DC电源模块在通信设备中的应用主要有以下几个方面: 1. 电源供应:通信设备需要稳定可靠的电源供应,以保证设备的正常运行。DC电源模块可作
2024-01-31 13:26:08148
电源模块的作用 电源模块的设计思路需要考虑哪些方面
电源模块的作用: 电源模块是现代电子设备中不可或缺的一个部件。它为电子设备提供所需的电源电压和电流,确保其正常运行和稳定性能。电源模块的主要作用是将来自电网或电池的电能转换为直流电,通过稳压、滤波
2024-02-18 15:15:10285
降压型DC电源模块的特点与优势
型DC电源模块可以适应不同的输入电压范围,可以在不同的电压环境下使用。 2. 输出电压稳定:降压型DC电源模块可以提供稳定的输出电压,不受输入电压波动的影响,保证连接设备的正常工作。 3. 超载能力强:降压型DC电源模块具有较强的超载能力,可以在一定范
2024-02-27 10:22:23104
电源模块的使用方法
电源模块主要用于为电子设备和电路提供电源供电,以下是一般的电源模块使用方法: 确定电源模块的输入和输出电压要求:电源模块一般有输入和输出端子,输入端子接收来自电源的电压,输出端子提供给电子设备或电路
2024-03-05 09:06:28180
DC电源模块在通信设备中的作用与优势
DC电源模块在通信设备中的作用与优势 BOSHIDA DC电源模块在通信设备中起到了关键的作用,它提供了稳定可靠的直流电源,为通信设备的正常运行提供电能支持。其主要优势如下: DC电源模块在通信设备
2024-03-06 15:22:20133
电源模块的技术要求
电压范围,以适应不同应用场景的电源输入要求。 输出电压和电流:电源模块应能提供稳定可靠的输出电压和电流,以满足设备对电力的需求。 输出波纹和噪声:电源模块应具备低输出波纹和噪声特性,以确保设备正常运行并减少对其他电子元器件的干扰
2024-03-11 09:09:1996
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