开关电源电路范文第1篇
摘 要：针对现有汽车远光灯需要司机通过自身对路况的判断来完成手动操作，从而可能造成行车时因违规使用车灯而发生交通事故的问题，完成了基于不同路况和周围环境自动调节远光灯照射方式的矩阵式LED远光灯智能辅助控制系统的设计与实现。首先，根据车辆行驶特点及相关交通法规，针对不同的车前路况，提出矩阵式LED远光灯辅助系统的智能控制策略;然后，对系统的软硬件进行设计与实现，硬件部分主要包括主控制器模块、LED电源驱动模块以及矩阵开关控制模块的选型与电路设计，软件部分主要包括驱动电路控制、矩阵开关控制以及智能控制策略等功能模块;最后，在实验室环境下通过搭建完整的实验系统进行了功能测试。实验测试结果表明，所提方法控制结果准确、实时性好、可靠性高、易于实现，达到了预期目标。
关键词：矩阵式LED;远光灯辅助控制;智能控制策略;LED电源驱动;矩阵开关控制
文献标志码：A
Key words： matrix LED; high-beam assistant control; intelligent control strategy; LED power driver; matrix switch control
0 引言
隨着汽车保有量的不断增长，人们对于汽车安全的重视程度日益提高。据统计，在车辆夜间行驶中，LED远光灯的不当使用是造成事故发生的一大原因[1-2]。这主要是由于现有的汽车远光灯开关操作均由司机通过自身对于路况的判断来手动完成，其操作准确性很大程度上依赖于司机的注意力和经验，同时远光灯的滥用也会造成车外人员产生“炫目”从而引起严重事故。若汽车在行驶过程中能够通过其自身的判断主动进行LED远光灯控制，将会大幅提升汽车的主动安全性[3-4]。近年来日渐出现的基于矩阵光柱技术的矩阵式LED远光灯从本质上可提高汽车的主动安全性。该类远光灯由一定数量的光段组成，每个光段都由控制系统进行独立开通或关断控制。在这些光段的照射范围内，不同的车前位置被分为不同的区;在远光灯射程内，当车前目标进入远光灯的可控区域时，相应光段会自动关闭，其余光段仍保持开通，从而实现LED远光灯的自动控制[5-6]。
然而，矩阵式LED远光灯自动控制技术目前只在部分国外高端进口车型如奥迪A8高配[7-8]及奔驰CLS[9]等中有所应用，相关技术对我国仍处于未公开阶段，但其广阔的应用前景却引起我国相关车企及汽车备件生产厂商的广泛关注。近年来国内相关企业和机构相继开展自主研发，取得了初步成果，如：以飞思卡尔S9S08DZ60F2MLF为主控制器的矩阵式LED汽车前照灯电路的设计方法[10];由多个LED矩阵管理器构成矩阵管理单元以增加LED数量最多可达96颗[11];以TPS92661为LED驱动器件的矩阵式LED灯的亮、灭控制以及对光源矩阵的故障检测和管理方法[12]。上述方法主要完成了对LED矩阵灯亮、灭的自动控制，而如何根据不同路况和周围环境实时调整LED相关控制策略并未涉及。
为此，本文根据矩阵式LED远光灯的工作机理，结合现有汽车对远光灯的常规控制原理与方法，完成了矩阵式LED远光灯辅助控制系统的硬件、软件以及智能型LED照射控制策略的设计与实现，以期为国产车辆车灯的改进提供应用参考，同时也对部分进口车辆车灯的国产化维保提供技术支持。
1 矩阵式LED远光灯控制策略设计
1.1 远光灯辅助控制系统总体设计思路
矩阵式LED远光灯智能辅助控制系统实现的功能为：根据安全驾驶规范，判断当前路况，针对会车、前方有车、避让行人等情况，在保证安全的前提下，根据实时路况主动调节远光灯的开关控制，同时最大限度使用远光灯照明，从而提升汽车安全的主动性，改善驾驶舒适性。基于此，所提系统的总体设计结构如图1所示，主要由图像采集和处理模块（本设计不涉及）、系统硬件模块、系统软件模块和矩阵式LED远光灯控制策略组成。
1.2 辅助控制系统远光灯控制策略总体流程
根据汽车远光灯的实际应用可知，远光灯的自动控制主要需实现高速公路、会车、前方有车或行人等不同情况下矩阵式LED的自动开通和关断。为此，结合远光灯使用的相关法规，所提系统所设计的矩阵式LED远光灯控制策略总流程如图2所示。下文将针对前方有车、前方有人、高速公路自动模式三种典型情况分别对远光灯自动控制策略进行设计。
1.3 不同路况时远光灯自动控制策略设计
1.3.1 光段及LED状态变量定义
由于LED的电流强度（亮度）由驱动模块进行控制，故远光灯自动控制策略主要实现对LED光段和每个LED的亮灭控制。
為便于描述，假设控制对象为由50个LED组成的汽车前远光灯，该远光灯两侧对称分布，即左右两侧各25个LED。根据矩阵光柱形成原理可知，该远光灯的50个LED通过排列组合可形成25个独立光段，每个光段里可包含多个LED，且每个LED也可属于不同光段。若远光灯LED排列方式如图3所示，其中：数字1～50为每个LED的序号，则相应的25个光段分布示意如图4所示，且每个光段与LED的对应关系如表1所示。由表1可见，所有光段中除13号光段外，其余每个光段均对应3个LED，且呈“V”字型排列;而第13号光段由于位于最中间，故其对应中间位置的4个LED，序号分别为23、25、26、29 。
为了直观地描述每个LED光段的亮灭状态与各个LED亮灭状态间的关系，现分别定义三个变量：光段状态变量Si（i=1，2，…，25），LED分状态变量Lj，k（j=1，2，…，50;k=1，2），LED总状态变量Lj（j=1，2，…，50），各个变量具体含义及相互间的逻辑关系如下：
2）由于每个LED可能存在于多个光段中，故分别在某个光段变量内定义相应的LED分状态变量。Lj，k即表示第j号LED的第k个分状态变量，一个LED最多包含在两个光段内，故k的取值为1或2。例如第2号LED，同时包含在第1、2号光段内，则第2号LED在光段1中的分状态变量为L2，1，在光段2中的分状态变量为L2，2。当第i号光段为灭即Si=0，Si对应的所有LED分状态变量均为0;当第i号光段为亮即Si=1，Si对应的所有LED分状态变量均为1。
3）LED总状态变量取决于对应分状态变量，与实际LED的开关状态对应。当第j号LED的所有分状态变量全为0时，其LED总状态变量为0，该LED为灭;否则其LED总状态变量为1，LED为亮。第j号LED的总状态变量Lj与分状态变量Lj，k的关系如式（1）所示：
基于上述各个变量的定义及每个LED光段的亮灭状态与各个LED亮灭状态间的关系，下面对不同路况下的矩阵式LED远光灯自动控制策略进行设计。
1.3.2 前方有车
众所周知，会车时司机一般会关闭远光灯来防止对方司机产生“炫目”，但若将其全部关闭则会使远光灯无法得到最佳使用。为此，若在前方有车时（包括超车、会车等情况）欲合理地使用远光灯，可关闭前方车辆所处位置的光段，保持其他光段处于打开状态。这样既能防止其他车辆炫目，又能保证驾驶者视野清晰，减轻夜间行驶的心理压力和惶恐感，从而提高夜间行车的安全性，如图5～6所示。
为此，相应的矩阵式LED远光灯自动控制策略设计步骤如下：
1）车前车辆识别。在车辆行驶过程中，基于图像采集和处理模块实时识别前方车辆。
2）车前车辆定位。根据实时识别所获取的数据对前方车辆进行定位，实时获得前方车辆的位置信息，并基于此确定此刻前车所处位置对应的LED远光灯光段号。
3）远光灯控制。根据上述计算而得的LED光段号，分析全部LED的当前状态，实现矩阵式LED远光灯中每个LED的亮灭控制。
4）重复上述步骤1）～3），直至前车驶出远光灯照射范围。
下面通过实例就上述控制策略对矩阵式LED远光灯的自动控制效果进行分析。
如图7所示，假设在t1时刻前方车辆位于距离本车较远的位置A处，首先通过图像采集和处理模块检测并识别到该车所处位置后，经计算可得其对应LED远光灯光段为第8～10号，为此应使该光段状态变量内所有LED分状态变量全为0，其余光段内的LED分状态变量为1，即关闭第8～10号光段，最终可确定LED总状态变量L16～L20=0，即关闭第16～20号LED。
假设在t2时刻，前方车辆位于距离本车较近的位置B处，如图8所示。同样经过图像采集和处理后，计算分析可得该车对应LED远光灯光段为第4～8号，即关闭第4～8号光段，最终可确定关闭第7、9、10～15、18号LED。
1.3.3 前方有行人
夜间光线较暗，司机视野窄，视线模糊，更不易看清路边行人[13]，对矩阵式LED实现闪烁控制，可警示司机和行人，提升安全性。相应的自动控制策略设计步骤如下：
1）车前行人识别。在车辆行驶过程中，基于图像采集和处理模块实时识别前方行人。
2）车前行人定位。根据实时所获取的数据对前方行人进行定位，实时获得前方行人的位置信息，并基于此确定此刻行人所处位置所对应的LED远光灯光段号。
3）远光灯控制。根据上述计算而得的LED光段号，分析全部LED的当前状态，对行人所处光段对应的LED实现闪烁控制，闪烁的周期为0.5s，即对应LED每秒钟亮灭各2次，警示行人和司机。
4）重复上述步骤1）～3），直至行人离开远光灯照射范围。
如图9所示，假设在行车过程中，图像采集和处理模块检测并识别到前方行人出现在第21～24号光段内，经过计算分析，最终实现第41～45、46、49号LED的亮灭闪烁，闪烁周期0.5s，提醒行人和司机。
1.3.4 高速公路自动模式
相比行驶在一般道路，高速公路上车辆行驶的特点是车速快，车辆密度低，侧向干扰少[14]，此时司机的视角会变窄，远光灯的照射范围也要随之收窄一些，以便与高速公路的结构特点更匹配。
本模式下的矩阵式LED远光灯自动控制策略设计思路为：高速公路模式下，当图像采集和处理模块识别到前方无车辆进入远光灯照射范围，关闭两侧的数个光段，其余光段亮起;当识别到前方有车辆进入远光灯控制范围内时，除了关闭两侧光段，其余光段的控制按1.3.2节和1.3.3节中所述的不同情况下的远光灯自动控制策略进行控制。图10为高速公路自动模式下远光灯全亮时各个光段状态与相应LED状态间的对应关系。图10（a）中，深色区域表示光段亮，白色区域表示光段灭;图10（b）中，黑色圆圈代表LED亮，白色圆圈代表LED灭。
2 智能辅助控制系统设计
2.1 系统硬件设计
2.1.1 系统硬件总体设计
根据系统的功能需求，矩阵式LED远光灯辅助控制系统硬件总体结构如图11所示，主要包括主控制器（MicroController Unit， MCU）模块、LED电源驱动模块和矩阵开关控制模块。
2.1.2 MCU控制模块设计
本系统中MCU控制模块与其他硬件模块间的接口设计如图12所示。其中，本模块电路通过串行外设接口（Serial Peripheral Interface， SPI）总线与LED电源驱动模块相连，通过I2C（Inter-Integrated Circuit）总线与矩阵开关控制模块相连。
MCU控制模块的硬件主要包括MCU接口电路、联合测试工作组（Joint Test Action Group， JTAG）调试接口电路和工作电源转换电路。具体设计时，综合考虑MCU的运行速度、成本和系统外设等需求，选取Silicon公司的C8051F410器件为系统MCU。该器件内部自带24MHz晶振，且具有UART、SPI、I2C总线接口，片上系统稳定可靠。同时，为提高系统控制的可靠性，设计中选用了DC/DC电源模块HDW10-24S3V3，用以实现直流24V到3.3V的转换及供电工作。
2.1.3 LED电源驱动模块设计
在本设计中，拟驱动25个白光LED，故对驱动电源芯片的要求较高：输入电压范围较大;LED负载串联所导致的输出电压范围较大;恒流驱动，输出电流检测基准小;可脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation， PWM）调光[15-16];耐受汽车级温度（-40℃～125℃）。综合上述要求，本设计选用安森美公司的NCV78763作为远光灯的驱动电源芯片。NCV78763是先进的智能电源镇流器及双通道LED驱动器，提供高能效的单芯片汽车照明方案，其内部DC-DC拓扑为Boost-Buck拓扑结构，具有两个Buck电路，能够驱动电压达60V的两串LED，每路最大能够输出1.6A的直流电流。内置电流模式电压升压控制器，能对输入电流滤波。内置PWM调光功能，频率可达4kHz，此外还提供PWM直接馈送选择，用于从外部微控制器进行完整频率及精度范围的控制。
为此，本文中LED电源驱动电路的硬件设计主要包括NCV78763的Boost电路、Buck电路和SPI接口电路，电路设计原理图如图13所示。其中Boost、Buck电路在完成接口电路设计的基础上还需根据设计需求对其外围接口电路的各个参数进行计算和设计。
2.1.4 矩阵开关控制模块设计
由于本设计中LED采用串联连接方式来保证电流的一致性，为了实现单个LED的亮灭控制，本设计采用开关并联在LED两侧的方式来实现单个LED的亮灭控制。开关打开，LED正常亮起;开关闭合，LED因被短路而熄灭。因此，矩阵开关控制模块的设计思路是，根据接收到的MCU控制模块的控制信号，对单个开关进行动作，通过将开关与LED进行并联，直接控制并联LED的亮灭。考虑设计需求和开关芯片的经济性，选择凌力尔特公司的LT3965作为矩阵开关芯片。
LT3965芯片内有8个独立的NMOS开关，每个开关可作用于1～4个LED，具有可编程的开路和短路故障报警，支持I2C传输，拥有4位可配置的I2C地址，一条I2C总线上最多可以接入16个LT3965芯片。输入电压范围宽，可以为8～60V，与驱动电源芯片NCV78763支持的输入电压范围基本匹配。本设计中共有25个LED，故選用4个LT3965芯片。
MCU接口连接图如图12 所示，矩阵开关控制电路与MCU通过2路I2C总线相连，分别为时钟线SCL和数据传输线SDA。本设计中，4个LT3965芯片的SCL和SDA接口同时与MCU的SCL和SDA接口相连，MCU可以通过地址匹配准确控制不同LT3965，即控制每个LED开关，使得对应LED完成亮灭动作。矩阵开关控制电路示意图如图14所示。
2.2 系统软件设计
2.2.1 系统软件总体设计
MCU系统控制软件设计包含三部分：1）与图像采集和处理模块的通信软件设计（本文不涉及）;2）LED电源驱动模块控制软件设计;3）矩阵开关模块控制软件设计。图15为矩阵式LED远光灯智能辅助控制系统的总体软件设计架构。
如图15所示，MCU系统控制软件的功能是，接收图像采集和处理模块的目标检测结果信号，再分别对LED电源驱动模块和矩阵开关模块进行控制，从而调节LED远光灯的亮度和照射区域;对LED电源驱动模块的控制过程包括判断车前路况，计算LED驱动电路的各参数，计算NCV78763寄存器设置参数，从而通过SPI串口通信实现控制信号传输;对于矩阵开关模块的控制过程包括判断车前路况，计算所有LED状态变量，计算LT3965寄存器设置参数，从而通过I2C串口通信实现控制信号传输。
2.2.2 LED电源驱动控制模块软件设计
驱动控制即根据当前的路况信息来设置驱动电源芯片NCV78763，若当前进入夜间照明状况较差的道路，且远光灯自动控制模式打开，即可按照远光灯自动控制下的驱动要求对驱动模块进行设置。设置方式为通过SPI通信接口来设置NCV78763相关的寄存器，相应的对 NCV78763的控制软件流程如图16所示。
由图16可知，MCU经过SPI初始化后，开启全局中断，当接收到路况信息后，MCU计算LED驱动电路输出情况是否需要更新。若需更新，则计算LED驱动电路在当前路况下所需的电流、电压输出值，并将其转换成NCV78763芯片控制寄存器的参数设置值，再将此参数值通过SPI串口传输至NCV78763相应的寄存器中，传输结束后释放SPI中断。
本控制软件主要设计函数有：
1）char ModeDetect （void）。主要用于当MCU根据接收到的路况信息来判断电路是否需要更新驱动电路输出。
2）void LEDDRIVERcalculate （void）。主要用于驱动电路输出需要改变时，根据检测到的道路情况，计算LED驱动电路参数。
3）void NCVREGISTERcalculate （void）。主要用于计算NCV78763相关寄存器的参数值。
4）void SPISendReceive （void） interrupt 1。定时中断函数，主要用于MCU与NCV78763的SPI传输。
2.2.3 矩阵开关控制模块软件设计
矩阵开关控制软件的功能为根据图像目标检测信息来控制开关芯片状态，从而实现LED远光灯的亮灭控制。MCU从图像采集和处理模块接收25个光段的状态，分析计算该信息，确定25个光段内50个LED的开关状态，再通过I2C通信将控制信号发送给开关芯片LT3965，从而控制每个LED的亮灭。图17为矩阵开关控制软件流程。
3 实验系统搭建与调试分析
3.1 实验系统搭建
在实验室环境下搭建的实验系统硬件实物如图18所示，主要包括：输入直流电源（1）、MCU控制和LED驱动电路板（2）、LED开关控制电路板（3）、LED矩阵（4）及上位PC（5）。
3.2 结果分析
实验测试系统搭建完成后，在实验室環境下，对不同路况下矩阵式LED远光灯的控制策略进行实验测试。
4 结语
本文针对矩阵式LED远光灯辅助控制系统完成了相应的设计，在实验室环境下实现功能测试与验证。与现有相关方法相比，本文所提方法的优越性主要体现为：1）提出了基于不同车前路况和周围环境的自适应矩阵式LED远光灯智能控制策略。2）在确保实现LED智能照射控制的前提下，简化并优化了系统软硬件设计：硬件方面的核心器件如MCU、LED电源驱动模块分别选用了集成度高、主频速度快、功能强大、外围接口资源丰富的新型器件，性价比高，电路实现简单，易于扩展;软件设计更加关注控制结果的准确性、实时性与可靠性。3）从实验室测试结果可知，该方法易于实现，复杂度尚可，具有良好的工程应用前景。然而，在实际工业应用场合，如何在各种复杂、不同车前路况下保证系统稳定检测车前运动目标的前提下进一步协调优化系统控制的响应速度与灵敏度还需开展进一步的研究。
参考文献 （References）
[1] CHENG H Y， HSU S H. Intelligent highway traffic surveillance with self-diagnosis abilities [J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems， 2011， 12（4）： 1462-1472.
[2] GONNER S， MULLERT D， HOLD S， et al. Vehicle recognition and TTC estimation at night based on spotlight pairing [C]// ITSC 2009： Proceedings of the 2009 12th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems. Piscataway， NJ： IEEE， 2009： 196-201.
[3] CONNELL J H， HERTA B W， PANKANTI S， et al. A fast and robust intelligent headlight controller for vehicles [C]// Proceedings of the 2011 IEEE Intelligent Vehicles Symposium. Piscataway， NJ： IEEE， 2011： 703-708.
[4] 宋朋朋.汽车前照灯智能控制系统的研究[D].南京：南京林业大学，2012：8-12.（SONG P P. Research of automotive headlight intelligent control system [D]. Nanjing： Nanjing Forestry University， 2012： 8-12.）
[5] 罗德智，牛萍娟，郭云雷，等.汽车前照大灯智能化的现状与发展[J].照明工程学报，2017，28（5）：72-78.（LUO D Z， NIU P J， GUO Y L， et al. The present situation and development of intelligent headlight of automobile [J]. China Illuminating Engineering Journal， 2017， 28（5）： 72-78.）
[6] 朱彦.奥迪灯光照明出奇招开创轿车安全新未来（下）[N].电子报，2014-08-17（12）.（ZHU Y. Audi lighting surprises to create a new future for car safety （Ⅱ）[N]. The Electronic Newspaper， 2014-08-17（12）.）
[7] 张明.奥迪矩阵式LED前大灯（上）[J].汽车维修技师，2014（10）：34-36.（ZHANG M. Audi matrix LED headlights （Ⅰ） [J]. Auto Maintenance， 2014（10）： 34-36.）
[8] 张明.奥迪矩阵式LED前大灯（下）[J].汽车维修技师，2014（11）：27-33.（ZHANG M. Audi matrix LED headlights （Ⅱ） [J]. Auto Maintenance， 2014（11）： 27-33.）
[9] 武汉通畅汽车电子照明有限公司.矩阵式LED大灯：中国，CN201621107407.5[P].2017-04-12.（Wuhan Tongchang Automotive Electronics Lighting Company Limited. Matrix LED headlights： China， CN201621107407. 5 [P]. 2017-04-12.）
[10] 上海晨阑光电器件有限公司.矩阵式LED汽车前照灯：CN201420554802.2[P].2015-01-21.（Shanghai Chenlan Optoelectronic Devices Company Limited. Matrix LED headlights： CN201420554802.2 [P]. 2015-01-21.）
[11] 上海小糸车灯有限公司.用于汽车车灯的矩阵式LED驱动控制系统及控制方法：CN201710538962.6[P].2017-12-19.（Shanghai Koito Automotive Lamp Company Limited. Matrix LED drive control system and control method for automotive lamp： CN201710538962.6 [P]. 2017-12-19.）
[12] 常州星宇車灯股份有限公司.一种矩阵式LED自适应汽车前照灯控制系统及方法：CN201710223386.6 [P].2018-09-25.（Changzhou Xingyu Automotive Lamp Company Limited. Matrix LED adaptive automobile headlight control system and method： CN201710223386.6 [P]. 2018-09-25.）
[13] 林金奕.夜间行人检测技术的研究现状[J].中国市场，2016（15）：45-46.（LIN J Y. Status of night pedestrian detection technology research [J]. China Market， 2016（15）： 45-46.）
[14] 刘永斌.多种路况下智能前大灯控制系统研究[D].洛阳：河南科技大学，2018：24-25.（LIU Y B. Research on intelligent headlamp control system under various road conditions [D]. Luoyang： Henan University of Science and Technology， 2018： 24-25.）
[15] 徐飞.带有宽频PWM调光范围的高效升压型白光LED驱动的设计[D].杭州：浙江大学，2013：14-29.（XU F. Design of high efficiency boost white LED driver with wide range PWM dimming [D]. Huangzhou： Zhejiang University， 2013： 14-29.）
[16] 朱章丹. 一种具有模拟及数字调光的LED驱动电路设计[D].成都：电子科技大学，2016：44-50.（ZHU Z D. Design of analog and digital dimming LED drive circuit [D]. Chengdu：University of Electronic Science and Technology of China， 2016： 44-50.）
开关电源电路范文第2篇
1 开关电源的技术要求
输入电压:交流三相380±10%, 50Hz。
输出电压:额定直流220V, 调节范围160V~280V。
输出电流:最大10A。
输出纹波:纹波系数不大于0.5%。
工作温度:0~40℃。
2 主电路设计
2.1 主电路的选型
开关电源的电路结构众多, 有正激型、反激型、半桥型和全桥型, 一般来说 (1W~100W) 宜采用反激型电路, 100W以上应采用正激型, 500W以上采用半桥型和全桥型较为合理, 而成本要求较严采用半桥型, 功率很大则选择全桥型。该电源最大输出功率为10×280W=2800W, 属于功率较大的开关电源, 因此应选取全桥型电路;输出电压最高为280V, 考虑到二极管的耐压, 变压器二次侧应采用全桥型整流电路。
2.2 变压器的设计
变压器设计的核心参数有电压比, 铁心的选取、供组匝数, 以及导体的截面积。
(1) 电压比K T。电压比可按进行计算, Vimin为输入直流电压最小值, 一般情况下可取输入电压的1.2倍, 本例中为440V, 而Dmax为最大占空比, 这与控制电路有关, 此处我们暂选为0.9, Vomax为输出电原主的最大值280V。由此, KT≤1.4。
(2) 铁心的选取。铁心的选取可利用公式, PT为变压器的传输的功率, 取2800W, fs为开关频率取50kHz, △B为铁心材料所允许的最大磁通密谋的变化范围, 如果我们选用是铁氧体材料, △B应为0.2T, dc为绕组导体电流密度, 以铜制导线为4A/mm2, 即4×106A/m2, 代入以上参数得, AeAw≥1.4×10-7m4, 而式中, Ae为铁心磁路截面积, Aw为铁心窗口面积, 根据计算值, 我们选取EE65, 那么其对应铁心截面积为Ae=3.8×10-4m2。
(3) 绕组匝数。绕组匝数我们根据公式可以很方便的算出N2的匝数N2=37匝, 又由KT≤1.4可算出N1=52匝。
(4) 绕组导体截面。由AC2==2.5mm2, 同样可根据电压比可算出AC1=1.8mm2。
2.3 输出滤波电路的设计
(1) 滤波电感的设计。
对于滤波电感, 首先要计算其中感值, 公式为
其中:为电感电流最大纹波峰峰值, 一般取最大输出电流的20%, 此处为2 A。
故:L=7×10-4H=0.7m H。
得到电感值以后, 我们可以利用公式采取与变压器铁蕊计算相同的方法来计算电感的铁芯以及绕组匝数。
通过计算AeAw≥1.28×10-7m4, 可以
选择铁芯型号为EE55b, 其Ae=3.57×10-4m2, A w=3.69×10-4m 2。
再利用公式计算绕组匝数至于Bmax可以 (0.2-0.3) T, 由此可得NL=72匝。
(2) 滤波电容的确定。
滤波电容是比较容易确定, 首先耐压值可以直接确定为400V左右, 其容量与负载大于2有关, 可利用来确定。
2.4 开关器件及二极管的设计
(1) 变压器二次侧整流二极管的设计。二极管所承受的反向电压最大值均为422V, 考虑二极管关断时会有过电压, 以及浪涌等因素, 因此二极管的耐压不低于600V流过二级管的平均电流为5A, 但由于电容的存在, 考虑过冲击电流等因素, 二极管允许流过电流的峰值应大于10A, 而二级管的损耗功率 (即发热功率) 在1KW以上这个值可估算, 但可尽管大些, 这样大的功率必须装散热器, 并需要强制风冷, 可选择DSEI30-06A二级管。
(2) 开关器件的设计。开关器件选取电力MOSFET, 其耐压值应大于输入电压整流后的峰值590V, 同样考虑过电压以及浪涌开关器件耐压取800以上。其流过开关器件的峰值电流为, 因而可选择耐压为800 V, 电流为15 A的1XFH15N80的MOSFET, 同样需装散热器。
3 成型电路
如图1。
4 设计经验总结
(1) 主电路的选型的关键, 在文中我们已有详细的区分。
(2) 对于一些参数的取值是模糊的经验值。如文中△B取0.2T, △取最大输出电流的20%, 绕组在铁心窗口中的填充因数KC取0.5以及二极管和开关器的耐压值估值等, 在设计过程虽然可以大胆引用, 但在不同选型的主电路要根据需修改, 才能更合乎要求。
摘要：本文通过一个大功率开关电源主电路的设计诠释了开关电源的建模和元器件的参数计算和选择以及成型, 并对部分模糊参数的取值范围进行了设定, 降低了设计难度。
关键词：开关电源,主电源
参考文献
[1] 朱左甫.电子变压器[M].电子科大出版社, 1994.
[2] 叶治政.开关稳压电源[M].高等教育出版社, 1990.
[3] 张占松.开关电源的原理与设计[M].电子工业出版社, 1998.
开关电源电路范文第3篇
开关电源被誉为节省电能的能源, 现在它不仅代表了稳压电源的发展方向, 而且已成为稳压电源的主流产品。在不用的应用设备中, 开关电源也大致被分为两类, 一类是小功率的开关电源, 一类是大功率的开关电源。小功率的开关电源, 一般采用开关电源模块的形式;而大功率开关电源一般采用分立元件和控制模块一起制成。
二、开关电源关键技术
开关电源的关键技术一共有四大类分别是智能技术;功率因数校正技术;高频开关技术;软开关技术[2]。 (1) 智能技术。。目前不论国内还是国外, 开关电源的通讯系统大多数都是采用了集中监控分散供电方式。这种供电方式有着电缆损耗小;承受故障能力强;可靠性高的优点, 但是缺点同样显而易见, 相对于集中式供电系统来说, 它的日常维护非常不方便。所以我们开发了智能化技术, 用来实现智能看护, 这就可以充分的展现集散式供电系统的优点。开关电源的智能技术有很多方面, 这将为开关电源带来显着的经济效益。智能化会成为开关电源发展的方向。 (2) 功率因数校正技术。开关电源的功率因数校正技术能够提升开关电源输入端的功率, 同时也能够减少开关电源的消耗, 以达到减少电网污染的目的。随着技术的提高, , 开关电源在各个领域都能够得到广泛的应用, 众多的开关电源在同时使用的时候, 就会给电网带来影响, 对周边的环境带来污染。所以能够达到降低电网污染效果的功率因数校正技术将会成为主流开关电源的应用技术。 (3) 高频开关技术。高频开关技术可以提高电源开关的频率, 从而达到减小开关电源的体积和重量的目的。其原理是增加开关电源的频率可以使变压器和滤波电容器的容量越来越小, 开关电源的体积和重量也会减小。高频开关技术有着很明显的缺点, 提高频率会增加开关和开关内其他器件的损耗, 还会产生电磁干扰的问题, 所以高频开关技术是一个两面性的技术。 (4) 软开关技术。有许多类型的软开关技术, 它们分别是软开关技术;零电压, 零电流转换 (ZVT/ZCT-PWM) 技术。这些软开关技术可以解决上述高频开关技术中频率过高带来的电网污染问题。由此软开关技术也成为了开关电源重点开发的技术之一。
三、发展趋势
电源是电子设备中不可缺少的一部分, 而开关电源凭借其优质的性能更是成为了电源中的佼佼者。因此, 它受到人们的青睐, 但也存在缺点, 即电路复杂, 维护困难, 对电路的污染严重。因此, 高功率密度是高功率开关电源的发展方向之一。通过热阻减少开关电源内部产生的热量, 可以实现高功率密度。在达到减少热量之外, 如何选择合理的冷却方式也是研究的方向之一。为了解决上述问题, 我们可以从以下两个方面入手:一是减少电路结构的损耗, 另一个是采用更高效的散热技术。开关电源的研究方向可总结为五个方面[3]:
(1) 低噪声。 (2) 采用计算机辅助设计和控制。 (3) 小型化、薄型化、轻量化、高频化。 (4) 高可靠性。 (5) 低输出电压技术。
四、开关电源的组成及设计
10KW开关电源的总体结构组成如图1所示, 它由两部分组成:主电路和控制电路。主电路包括输入滤波电路和DC-DC转换器;控制电路由电流检测电路和电压检测电路, 散热片, 控制器, 驱动电路和保护电路组成。开关电源的最重要组成部分是DC-DC转换器, 包括逆变电路, 高频变压器和输出整流滤波电路。
开关电源的设计包括五大部分。一是BUCK降压变换器, 就是可以将高输入的直流电压变成低输出的直流电压。它如何实现降压?其计算公式为:输入电压*占空比=输出电压。第二个是BOOST升压转换器, 其计算公式为:D= (VO-VIN) /VO。第三是反激转换器包括RCD电路。第四个是正向转换器。其工作原理是, 当开关打开时, 变压器为BUCK降压转换器提供能量并将能量存储到BUCK电感器。关管关断时, 去磁绕组释放开关管导通时变压器激磁电感所储存的能量, 同时BUCK续流释放电感中的能量。五是控制环路, 控制环路的作用是调节初级保证次级稳定输出。
五、总结
开关电源发展的方向以及前景普遍被人们所看好, 国家对半导体行业的支持使得开关电源的发展也被广泛重视。开关电源未来可以达到各种控制功能, 可靠性高, 可以给电子应用带来极大的方便。我们可以预期的是, 开关电源发展的永恒方向是:开关电源频率要高, 所以动态响应快, 就需要有高速微处理器合作, 它也是减小体积的重要途径, 变压器的电感和电容应体积减小, 效率高, 所产生的热能减少, 散热比较容易, 所以高功率高密度的开关电源是很快就会实现的。
摘要：随着风能、太阳能、燃料电池等新能源的开发和利用以及电力推进船舶、电动汽车等新技术领域的发展, 很多方面都涉及大功率的电源变换。因此, 随着这些技术的发展, 急需了解已经取代了相控电源和线性电源[1]的开关电源的发展和开关电源的组成原理。本文就这方面进行研究和整理, 开关电源因其功率/重量比和功率/体积比大、变换效率高、便于控制等优点, 已成为电源变换装置的发展方向。
关键词：开关电源,组成原理,发展趋势
参考文献
[1] 李卫民.聚合物太阳能电池机理及实验研究[D].武汉:华中科技大学, 2009.
[2] 丘涛文.开关电源的发展及技术趋势[J].电力技术, 2008, 06:54-56.
开关电源电路范文第4篇
1.1 重量轻、体积小
以目前新颖高频开关整流器为例:一台容量为48V/1200A的高频开关整流器, 同容量相同的相控整流器相比, 总重量仅为相控电源整流器18%, 占用面积仅为相控整流器的25%。
1.2 功率因数高、效率高
由于高频开关整流器主电路采用升压变压作为功率因数校正网络, 使输入电流波形正弦波, 从而可提高功率因数到0.99%左右。而直流功率变换器的控制电路采用多谐零电压控制, 使变换器和下级二极管的开关条件同时最佳化, 可提高效率到0.9以上。上述两项标值是其它整流电源很难做到的。
1.3 可靠性好
高频开关整流器的可靠性好, 其平均无故障工作时间一般大于100000小时, 而相控整流器一般只有8000小时。高频开关电源设备采用模块结构, 如模块发生故障, 可迅速更换, 方便维护, 有的甚至可以做到在供电系统下更换整流模块, 其平均修复时间小于5分钟。
1.4 具有智能化
由于高频开关电源设备都装有监控模块, 这样就使高频开关电源具有高度智能化, 它能实现测量、处理、控制、储存和报告所有系统事件。一般监控模块还能对蓄电池进行放电、温度补偿自动运行管理。通过串行口配调制解调器可以实现远地集中监控, 记录和处理有关数据, 及时发现故障以先进的、集中的、自动化的维护管理方式来管理通信电源设备, 从而提高供电系统的可靠性。实现无人值守。
2 内在的优势、电路的不断更新
2.1 谐振式逆变技术应用与发展
整流器是开关电源系统的心脏, 它的优势直接决定了系统的可靠性。近几年功率电子学发展迅速, 其成果已经大量用于整流器的设计中。其中最引注目的是谐振式逆变器 (DC-DC变换器) 和功率因数校正电路的应用。这两项技术在高频开关整流器中得到了最充分的体现。
PWM边沿谐振技术是近些年来新开发的一种谐振技术, 其最大的特点是开关频率固定。它可在开关管的动作瞬间产生谐振, 使开关管在零电压状态下导通, 这就避免了硬开关状态下的开关损耗。
2.2 功率因素校正电路的应用
增加了功率因素校正电路。功率因素校正电路分为无源和有源两种, 有源功率因素校正电路大多采用升压式PWM电路较大功率的整流器一般采用平均电流模式固定频率PWM控制方法, 功率因素可接近1, 波形换真度小于3%。
2.3 整流器中的均流电路
高频开关电源大多采用模块式, 它的最大优势是可以随意扩容。大功率电源系统需要用若干台开关电源并联, 以满足负载功率的要求, 另外通信电源必须通过并联技术来实现模块备份, 以提高电源系统的可靠性。因此并联技术在供电系统中必不可少, 而并联运行的整流模块间需要采用均流措施, 它是实现大功率电源系统的关键, 用以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配, 防止一台或多台模块运行在限流或满载状态, 同时延长电源系统的寿命和平均无故障时间。
2.4 软开关技术
在经过了硬开关PWM (或PFM) 技术和硬开关加吸收网络技术后, 软开关技术得到了广泛应用。这样能够极大地降低开关损耗, 减小功率器件电和热应力, 改善器件工作环境, 降低电磁干扰, 提高功率密度等, 为开关电源实现高效、节能、体积小、重量轻和高可靠性的要求做出了贡献。软开关技术有:谐振技术、准谐振技术、PWM和准谐振相结合的技术。
2.5 监控技术的发展
控制器是系统的核心。它的软硬件决定着其功能的强弱。国内市场最受欢迎的是汉显控制器, 它的操作比较直观, 控制器的显示屏大多采用液晶显示。从功能上讲浮充、均充、热开关机、电池检验等都是通过控制器控制整流器实现的。同时控制器能够监测电网电压和电流, 负载电流、电池电流、整流器故障、分路熔断故障、电池及环境温度、系统电压等信息。控制器还可设置自动询呼功能, 将设备故障等信息直接传给当地维修人员。
2.6 ZVS有源钳位
有源箝位技术历经三代, 第三代有源箝位技术, 其特点是在第二代有源箝位的基础上将磁芯复位时释放出的能量转送至负载, 所以实现了更高的转换效率。采用该技术可以将ZVS软开关、同步整流技术都结合在一起, 因而其实现了高达92%的效率及250W/in3以上的功率密度。
3 全球通信电源技术发展呈现以下几大趋势
3.1 高效率, 高功率密度, 宽的使用环境温度
随着运营商的设备的不断增多, 用电量加剧, 机房面积紧张等客观因素的存在对电源产品提出了高效率, 高功率密度, 宽的使用环境温度的要求。
3.2 网络化智能化的监控管理
随着网络的日益发展, 巨大网络设备需要的大量人力、物力投在设备的管理和维护工作, 如:通信设施所处环境越来越复杂, 人烟稀少、交通不便都增大了维护的难度。这对电源设备的监控管理提出了新的需求。
3.3 全数字化控制
数字化技术的发展逐步表现出了传统模拟技术无法实现的优势, 如:采用全数字化控制技术, 有效地缩小电源体积降低了成本, 大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性。整个电源的信号采样、处理、控制 (包括电压电流环等) 、通信等均采用DSP技术, 可以获得优化一致的稳定控制参数。在各种电压、温度下优化电源的输出, 如降额保护、PFC数字控制谐波。利用DSP技术可以实现更简单稳定的通信和均流, 可以获得良好的EMC指标。
3.4 安全、防护、EMC
考虑到设备复杂的运行环境, 电源设备需满足相关的安全、防护、防雷标准, 才能保证电源的可靠运行。
3.5 环保
环保的一方面的指标是, 通信电源的电流谐波符合要求。降低电源的输入谐波, 不但可以改善电源对电网的负载特性, 减小给电网带来严重的污染, 也可减少对其他网络设备的谐波干扰。
3.6 小型化
随着通信设备日益集成化、小型化和分散化的发展, 以及势在必行的分散供电的广泛应用, 要求开关电源也相应小型化, 而开关电源工作频率高频化和控制电路集成化, 使开关电源的小型化成为可能。特别是随着小型化开关电源的市场迅速扩大, 如接入网、数据产品、移动基站、无线市话等, 一些小功率模块插件形式的开关电源将应运而生, 大有蓬勃发展之势。
3.7 系统集成技术
在电源集成技术的发展进程中, 已经经历了电力半导体器件模块化, 功率与控制电路的集成化, 集成无源元件 (包括磁集成技术) 等发展阶段。近年来的发展方向是将小功率电源系统集成在一个芯片上, 可以使电源产品更为紧凑, 体积更小, 也减小了引线长度, 从而减小了寄生参数。在此基础上, 可以实现一体化, 所有元器件连同控制保护集成在一个模块中。
总之, 通信用高频开关电源向集成化、小型化方向发展将是未来的主要趋势。
摘要：高频开关电源已和阀控式密封电池已构成新一代的供电设备。铁路、电力、通信系统, 近几年来已开始普及推广使用高频开关电源。为什么高频开关电源会被众多领域的厂家看好, 这于他独特的优势决定的。
开关电源电路范文第5篇
游戏无疑是目前电脑家庭娱乐的主要应用之一, 很多电脑硬件设备都是随着电脑游戏这个平台而发展生存的, 因此, 电脑游戏是推动电脑硬件技术发展的重要动力。而电脑硬件技术的发展也为电脑游戏的不断成长创造了极佳的发展环境, 毕竟任何时期的电脑游戏都无法脱离开那个时期的硬件平台标准而运行, 所以游戏和硬件是相辅相成的。而PC电源作为整个电脑硬件平台中的动力来源, 就好像人体中的心脏一样, 有着举足轻重的作用。一款品质优秀、输出稳定的PC电源将直接决定硬件平台是否能够发挥出最佳的性能。因此, PC电源同样也随着电脑游戏和硬件之间的发展在不断的进步。
然而, 在计算机各部件中最令人注意的是CPU的频率、内存的大小、硬盘容量, 显卡的性能等等。电源却往往总会受到忽略。事实上, 电脑的许多奇怪症状都是由电源引起的。假如我们把电脑比作一个人的话, CPU作为计算机的核心部件起着运算和控制的作用, 它相当于我们人类的大脑;而电源作为电脑的动力提供者, 完全等价于我们人类的心脏。标志电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声、及带负载时参数的变化等;在同一参数要求下, 又有体积、重量、形态、效率、可靠性等指标。所以有必要了解电源内部结构, 熟悉电源的工作原理, 才能更好地维护好电脑电源, 才能从根本上保障电脑相关设备长时间稳定工作。
1 开关电源的定义
开关稳压电源是电网交流电压直接整流, 滤被后变成高压直流, 高压直流经高频变压器和功率开关晶体管变换后, 降为低压交流, 再经低压整流, 滤波输出的多路直流电压。开关电源SMPS (Switch Mode Power Supply) 被誉为高效节能电源, 它代表着稳压电源的发展方向, 现也成为稳压电源的主流产品。目前, 开关电源以小型化、智能化和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备, 是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
2 开关电源的结构
电脑电源主要采用脉冲变压器耦合型开关稳压电源, 它分为交流抗干扰电路、功率因数校正电路、高压整流滤波电路、开关控制电路、低压整流滤波电路、电源的保护电路六个主要部分。
交流抗干扰电路的作用:为避免电网中的各种干扰信号影响高频率、高精度的电脑系统。防止电源开关电路形成高频扰窜, 影响电网中的其他电器等;同时也防止电源开关电路形成高频信号污染电网。
功率因数校正电路的作用:开关电源传统的桥式整流、电容滤波电路令整体负载表现为容性, 且使交流输入电流产生严重的波形畸变, 向电网注入大量的高次谐波, 功率因数仅有0.6左右, 对电网和其他电气设备造成严重的谐波污染与干扰。
高压整流滤波电路的作用:目前的各种开关电源高压整流基本都采用全桥式二极管整流, 将输人的正弦交流电反向电压翻转, 输出连续波峰的“类直流”。再经过电容的滤波, 就得到了约300V的“高压直流”。
开关控制电路的作用:控制主开关变压器输出给直流部分的能量, 实现“稳压”输出。
低压整流滤波电路的作用:经过调制的高压直流成为了低压高频交流, 需要经过再次整流滤波才能得到希望的稳定低压直流输出。
电源的保护电路的作用:输入端过压保护;输入端过流保护;输出端过流保护;输出端过压保护;输出端过载保护;输出端短路保护;温度控制。
3 开关电源的工作原理
电源是一种能量转换的设备, 它是通过运行高频开关技术将输入的较高的交流电压 (AC) 转换为PC电脑工作所需要的较低直流电压 (DC) 。当市电接入电脑电源能将220V的交流电转变为电脑需要的低电压强电流的直流电。首先将高电压交流电 (220V) 通过全桥二极管整流以后成为高电压的脉冲直流电, 再经过电容滤波以后成为高压直流电。此时, 控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着, 把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低电压强电流的直流电。其中, 控制电路也是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值, 并向控制功率开关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。最后还有一个重要的环节, 保护电路的作用。市电经整流滤波后变为311V高压, 经K1~K4功率开关管有序工作后, 变为脉冲信号加至高频变压器的初级, 脉冲的高度始终为311V。当K1、K4开通时, 311V高压电流经K1正向流入主变压器初级, 经K4流出, 在变压器初级端产生一个正向脉冲, 同理, 当K2、K3开通时, 311V高压电流经K3反向流入主变压器初级, 经K2流出, 在变压器初级端, 形成一个反向脉冲。这样, 在变压器次级端产生一系列正反向脉冲, 经整流滤波后形成直流电压。当输出电压Uo较高时, 脉冲宽度就宽, 当输出电压Uo较低时, 脉冲宽度就窄, 因此开关管实际上是一个控制脉冲宽窄的装置。当市电进入电源后, 先经过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号, 然后经过整流和滤波得到高压直流电。接着通过开关电路把直流电转为高频脉动直流电, 再送高频开关变压器降压。然后滤除高频交流部分, 这样最后输出供给电脑使用相对纯净的低压直流电。电源工作的流程:高压市电交流输入→1、2级EMI滤波电路→全桥整流电路和大容量高压滤波→高压直流→开关三极管→高频脉动直流电→开关变压器变压→低压高频直流电→低压滤波电路→稳定的低压直流输出。
4 电源的好坏对其他部件的影响
CPU对电压就非常敏感, 电压稍微高一点就可能烧毁CPU, 电压过低则无法启动;而硬盘在电压不足时就无法正常工作, 在电压波动大时甚至会划伤盘片, 造成无法挽救的物理损害;诸如此类, 不一而足。在很多情况下, 主机内的配件损坏了, 用户只是认为是配件本身的质量问题。而很少考虑可能是电源输出的低压直流电电压不稳所造成的。所以, 输出电压的波动范围就是考查电源质量的重要指标之一。
摘要：本文主要介绍了电脑开关电源的结构及工作原理, 对保障电脑设备长时间稳定工作打响了警钟, 强调了开关电源在电脑中的重要性。
关键词：开关电源,交流抗干扰电路,高压整流滤波
参考文献
[1] 何社成, 李友玲.电源开关控制保护应用电路[M].山东科学技术出版社.
[2] 胡斌.电源电路识图入门让你突破[M].人民邮电出版社, 2008, 8.
开关电源电路范文第6篇
着半导体和信息技术的推进, 电力电子技术的发展带动开关电源由低频向高频, 整体化到模块化, 由高能耗向低能耗进行技术转变。高频开关电源作用为将交流输入的电流转化为合适的直流输出。经过大功率开关元件, 如金属—绝缘体—半导体管等组成的逆变电路, 将直流高压转换成方波, 之后将方波电压由高压降低为低压, 最后输出稳定的直流电压, 在现代开关电源的应用中得到极大推崇。
高频开关电源主要特点如下:
1.1质量低、体积小。高频技术可以不使用工频变压器, 使质量和体积减少90%。
1.2功率系数大。随着可控硅导通角的变化使相变整流器的功率系数变化, 负载较小时, 系数较小, 可以达到0.3;完全导通时可以使系数达到0.69以上。
1.3噪声弱。开关电源噪声只有45db左右, 较工频变压器以及滤波电感在相控整流设备中的噪声降低30%。
1.4效率高。减少开关瞬间消耗, 而且由于整机的功率因数补偿, 可以使效率达到90%以上。
1.5结构模块化。模块式结构可以便于整个开关的设计和研发, 降低成本。
2现代电力电子的应用领域
高频开关电源能通过大功率晶体管如IGBT等进行运行, 使频率限制在区间60~110k Hz。并且整流器功率容量也增大到48V/400A以上。大规模集成电路的突飞猛进更是促进电源模块体积的减小, 从而进一步增加电源的功率密度, 以实现开关电源的高效化和微小化。
整体科技的进步需要计算机和通信设施具有更高的性能和稳定性, UPS不间断电源便顺时而出。输入它的交流电经过整流器转换为直流输出, 一部分流入电池给其充电, 另一部分经过逆变器、转换开关等元器件到工作设备。不间断电源使用脉宽调制技术和大功率IGBT, 降低噪声强度, 提高电源利用效率和系统稳定性。
变频器主要在电气传动系统中用于交流电机的变频调速, 具有节能环保作用。它的电源经过大功率晶体管和高频变换器将电压转换为交流输出, 其电压和频率可变, 功率可以超过110k W[1]。通过模块科学堆积、程序智能控制、神经网络控制等现代高新技术实现强电和弱电有效结合, 降低大功率设备的研发成本和研发难度, 并且可以极大的提升生产效率, 实现环保节能、经济高效、系统稳定的卓越性能。
3电力电子技术在开关电源中的应用
3.1软开关技术
IGBT功率器件控制的PWM电源可以克服传统大功率电源逆变主电路结构的高耗能问题, 是能耗降低30%~40%。软开关技术采用谐振原理, 克服传统电路使用缓冲电路消除电压尖峰和浪涌电流问题, 从而使系统趋于简单, 降低故障发生的可能性。传统电路在开关启动和关闭的瞬间会产生极大的电流和电压, 瞬间产生的电压无法有效利用, 从而增加能耗。谐振电路可以吸收高频变压器中电感以及电容等, 降低晶体管等元件的压力, 从而提高电源的利用率和稳定性。
3.2同步整流技术
同步整流技术时在软开关的基础上进一步提升效率的技术, 它通过作整流开关二极管的金属绝缘体~半导体管反接, 适用于低压、大电流的电源上。同步电流通过零电压开关和零电流开关, 它们驱动同步整流的脉冲信号与初始的脉冲信号联动, 将其上升沿超过原来的上升沿, 降低延迟以实现金属~氧化物半导体场效应晶体管和零电压开关方式。
3.3控制技术
主电路的设计必须满足开关变换器的结构不同、离散非线性的特点, 因此开关电源要使用多路控制。开关电源的动态性可以通过电子运动和时间周期的增减来控制实现, 开关电源的智能性可以通过基因算法~BP算法、模糊控制、微机控制、人工神经网络等技术实现。MEMS技术发展使微机运算的速度巨大提升, 微机或者DSP应用到大功率开关的数字模块的实现更加促进电源数字化和高效化的实现。
3.4功率半导体
MOSFET和IGBT半导体器件的研发, 使开关电源的高效利用能源的能力又得到极大的飞跃, 两种晶体管的内部电阻都很小, 驱动功率需求低, 最重要的是能耗极其小。结合同步整流技术和控制技术, 将高频化开关电源的实现向前推进了极大的一步。
4结语
电力电子技术在开关电源中的应用会随着技术的不断进步转向更加广泛的应用, 高频化、模块化、智能化、节能化等必然成为其未来的应用方向。高频开关技术的应用更是标志着电子电力技术在开关电源上应用的成熟, 相信不远的未来, 电力电子在开关电源中的应用会进一步的突破。
摘要：电力电子技术的日新月异的发展, 也促进开关电源技术由低频到高频, 由整体化到模块化, 由高能耗向低能耗发展。本文结合电力电子技术的发展, 对其在开关电源中的应用进行分析。
关键词：电力电子,开关电源,应用
参考文献
[1] 杨威, 卢俊.电力电子技术在高频开关电源中的应用[J].城市建设理论研究, 2012 (36) .
[2] 王予倩.电力电子技术的发展及其在开关电源中的应用[J].四川电力电子, 2005, 28 (5) :45~47.