开关电源模块范文

开关电源模块范文（精选8篇）

开关电源模块 第1篇

开关电源及模块电源的市场需求分析

简要介绍一下相关市场需求量大、而又急需，供应少的电源需求。

1． 电力电源（针对中国新电网标准，电网改造的新电源标准）

这两年我国电网改革，据我们新发布的国家电网新标准，在电力仪表方面应用到一种超宽电压输入，大概10W-15W左右的电力开关电源，需求量非常巨大，这类电源有以下参数特点：

A 超宽输入：AC80~700或65~500，B 输出电压为两路：5V,1.2A左右，峰值1.8A;12V,0.4A,峰值0.8A;

C 输出可调，有些为三路或四路或可定制。

D 用量非常巨大，国内几家大型企业的用量都在几万只以上。

E 市场售价大概都在80元左右（含税）。

2． LED电源

LED屏电源，传统屏电源因为已经竞争太激烈忽略不讲。着重说下LED超薄屏（租赁业偏多）

A 输入：85~264宽电压输入，带PFC，带风扇

B 输出：5V，40A；或5V，60A；或5V，80A（三种功率较常用）

C 体积要求：厚度3cm，长度及宽度尽量控制（参考长宽：长19cm，宽110cm）

D这类开关电源的市场300W，售价大概都在200多元

以上是开关电源的要求，目前国内市场上用得非常多。

现在科索正在开发AC-DC的科索模块电源，5V，60A的体积大概是

117*61*12.7 mm，具备PFC功能。

此类模块电源市场上基本没有，开发难度较大。供贵司参考。

当然，开关电源因为具有风扇会有机械噪声，而且在全封闭的要求防水的LED屏的情况下，工作效率会受到影响可能会降额；而模块电源的好处是不需使用风扇，模块则需要通过直接接触客户箱体，借助客户的机壳热传导散热，且能在高温环境下工作又不产生噪声。

3． 铁路机车专用模块电源

虽然需求量巨大，但是因为铁路建设及轨道建设的特殊性，中国铁道市场应用的电源模块特点还是相对比较单一。主要是有以下特点：

电压输入范围：DC60-160V（标称值DC110V）

模块功率范围： 50-200W（一般不超过200W）

输出电压：DC5V，12V，13.8V，15V等（也有特殊需求看应用）

工作温度范围：-40~85 度（少数高温达100摄氏度）

另外铁路及轨道用模块电源，在抗冲击震动，以及浪涌电流等方面，有着更高的要求。一般机车载的设备供电电源模块的需求都是DC110V输入的。

像国内的品牌100W的大概都在150~200左右，200W的模块大致是250左右。而日本、美国的品牌差不多大概都是国产价格的两倍。

用量巨大，像南车，北车等巨头一年用量都是在数十万只电源模块。当然他们用的大都是VICOR、COSEL、LAMBDA等模块电源，因为量大，而且价格也是要比平常售价要低不少。

4． 通讯-直放站、基站放大器电源

以前我们亦有客户应用的，如上次的深圳银波达，是要用AC-DC1500W，12V，3A；28V，40A；这样的双路输出电源。

此类通信电源的以下参数特点：

A．300W以上，如300W，600W，1000W，1500W等几个功率用得非常多

B．输出电压为双路，5V，27V；或者是12V，27V，两种。

C．自带风扇，体积尽量小

国内此类市场大多为国内的几个品牌占据，如金威源，明纬等，有部分是爱默生、LAMBDA，等几个品牌占据，少数为国内的厂家定做。

市场价格方面：

如国内产的大概是300W，200元左右，依此按比例类推

LAMBDA的经济型的1500W的价格，大概也卖到了1600元左右。

因为现国内3G网络正于火热建设中，市场需求比较大。深圳一家中小型企业一年都可以用上千台这种1000W的电源。

开关电源模块 第2篇

中国产业信息网（）分析师指出:2011-2015年，随着中国步入“十二五”发展阶段，经济快速恢复稳定增长势头；国际产业转移持续加深；中国通讯领域3G及4G网络的建设，三网融合、物联网、流媒体、光纤宽带网络建设的持续深入；中国国防科技工业保持15%以上的增长，武器装备的科研建设和探月工程等重大工程的实施；以及高速铁路、中国战略性新兴产业的大力发展等，预计中国模块电源市场仍然将保持18%以上的平均速度发展。

模块电源是现代电子技术发展的新一带开关电源产品，主要应用于民用、工业和军用等众多领域，包括交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点，模块电源的应用越来越广泛。尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广，模块电源的增幅已经超

出了一次电源。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用，模块电源功率密度越来越大，转换效率越来越高，应用也越来越简单。国内企业已经基本掌握了核心技术，产业投资不断增加，市场需求逐步攀升。

模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点，模块电源的应用越来越广泛。尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广，模块电源的增幅已经超出了一次电源。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用，模块电源功率密度越来越大，转换效率越来越高，应用也越来越简单。

开关电源高效模块节能改造应用 第3篇

目前基站设备的耗能主要为开关电源及空调的能耗, 开关电源系统效率的高低决定了相同负载情况下开关电源耗电的高低, 相比不计器件损耗, 整流模块效率决定了基站耗电量的高低。普通模块效率最大为91%, 高效模块效率均值达到96%, 且高效模块的最高效率点出现在20%-90%负载率区间之内。

二、实施

2.1节能改造技术原理

在通信电源容量选择时, 需要保证负载最大功耗状态下的供电, 同时有足够的容量用于电池充电, 再考虑N+1冗余。这样, 系统日常运行时的负载率往往较低, 无法达到标称的系统效率。艾默生高效模块配合休眠节能技术可以根据负载大小控制实际工作的整流模块个数, 一套开关电源内配置一个或两个高效模块, 其余使用普通模块, 高效模块在系统中被定义为优先工作模块, 这样在系统休眠只有一个模块工作时也能够保持最高工作效率, 达到了提高系统效率的目的。该技术具有如下特点:1、工作的整流模块运行于最佳效率点附近。系统通过关闭部分整流模块 (休眠) , 将负载集中于少数几个高效模块。根据负载变化, 动态调整实际运行的模块数量。2、休眠模块的功耗降到最低。新高效模块休眠技术不同于传统的仅关闭模块DC/DC的“遥控关机”功能, 而是通过在整流模块内增设直流侧辅助电源, 使其在休眠时能够完全关闭功率电路 (包括DC/DC及AC/DC) , 从而使休眠模块达到最佳的节能状态。3、系统安全保护。当系统发生故障时, 系统将自动从节能模式自动转换为正常供电模式, 待告警消除后模式又将自动进行切换。

2.2改造具体实施方法

艾默生开关电源的高效模块与休眠节能技术混用改造涉及整流模块及监控模块的硬件改造和软件升级。硬件改造需要将更换普通模块更换为高效模块, 监控模块软件需要升级新版本和处理相关参数设置。

2.3改造试验站相关数据

试验基站基本情况:

1、基站主设备配置情况。拦马庄基站为2G+3G基站, 配置为S335, 2G机柜RBS2206DC三个, TRU类型为DTRU, 已开通EDGE。3G机柜普天1109A一个。

2、基站后备电源配置情况。艾默生PS4850/2900-X3开关电源一套;双登GFM-500AH电池两组。

测试数据:

1、改造前耗电量。7月5日安装电表, 跟踪开关电源交流耗电数据到7月11日, 共计6天, 电表读数为4964, 共计耗电403度。

2、改造后耗电量。7月11日我们现场加装高效模块并调整参数设置, 开关电源开始工作在高效模块和休眠模式混用下, 持续到7月17日, 电表读数为5348度, 共计耗电384度。

3、综合数据记录

从以上数据及图表看, 这台开关电源改造后平均日节电3.7度左右, 理论全年节省耗电1350.5度, 那么单站改造后一年应该能节约1500元左右的电费。

三、测试结论

结合目前我市基站电源设备配置情况, 绝大多数基站的后备蓄电池都在2组500AH左右, 而负载电流又多在100A以下, 模块按照N+1的原则配置, N为 (负载电流+C10) /50, 在蓄电池组未充电的情况下, 模块的工作效率不高, 并且随着后备电池及负载容量的不断增加, 开关电源模块的数量也相应在增加。开关电源节能的效果取决于模块数量及负载电流的大小, 在浮充状态下, 相同负载电流的电源系统模块开启得越多, 模块的带载率越低, 损失的能耗就越大, 但为保证能够在市电恢复时给后备电池快速充电, 模块数量又不能缺少。从试验数据上看, 开关电源高效模块节能技术很好的解决了这一问题, 既能确保大容量电池在市电恢复后快速充电, 又能在充电过后市电正常时降低开关电源无谓能耗, 使模块工作在最佳效率点, 达到了节能的目的。数据显示对电源设备进行高效模块及节能混用改造, 能够达到节能降耗的目的, 目前全网艾默生电源占比为47%左右, 数量达到580台, 如采用高效模块, 则全网艾默生电源平均年节能783290度左右, 折合电费约80万, 而模块成本一次性投资 (每个基站使用1个, 单价2650) 153.7万, 模块寿命12年, 则预计在其生命周期内能节约电费800万左右。

摘要：本文通过对基站开关电源模块配置进行改造, 将高效模块应用在现网的开关电源设备中, 在满足目前现网实际应用的前提下, 实现了节约能耗的目的。

开关电源模块 第4篇

【关键词】STM32；DC/DC；PWM控制器；闭环控制

一、系统方案设计

本系统主要由2块DC/DC开关电源模块和单片机测控模块两部分构成。其中，DC/DC模块输入为24V直流电压，输出为8V直流电压信号。采用了Buck降压电路结构。测控模块采集电压和电流量，经过计算之后，使用STM32F103产生调整信号。保证电压和电流按照一定比例输出。每一个模块都是双环控制系统，分别为电压控制和电流控制，电压环为内环，电流环为外环，两个环路的信号共同通过SG3525进行脉宽调制，将输出的信号反馈回输入端，形成闭环控制系统。如图1所示：

均流电路：实际应用中，往往由于一台直流电源的输出参数不能满足要求，需要采用模块式电源，按照并联、串联方式，实现输出电压、输出电流、输出功率的扩展。在设计中使用了电源并联技术，但是简单的并联不能保证整个扩展后的系统稳定可靠的工作，电源模块存在“均流”问题。解决的方法对整个系统的稳定性、可靠性都有很大影响。本设计使用强迫均流法，该方法通过监控模块实现均流，实现方式主要有软件控制和硬件控制两种。其中软件方式比较容易实现，均流精度高。软件方式是通过软件计算，比较模块电流与系统平均电流，然后调整模块电压，使其电流与平均电流关系固定。

Buck变换器电路：采用SG3525作为Buck型拓扑的PWM控制芯片。SG3525是高性能固定频率电流模式控制器，专为离线和直流变换器应用而设计，只需最少外部元件就能获得成本效益高的方案，能进行精确的占空比控制。

二、电路分析与实现

1.DC/DC变压器稳压原理分析

系统共有两个DC/DC电源模块，输入是24V直流电压，调整负载电阻时要保证负载上的输出电压不变，即保证在8V。电路里使用了电压反馈和电流反馈，使整个系统形成稳定的闭环，如图2所示。

调整负载电阻的时候，根据欧姆定律，电路电流发生了变化（取自B点），为保证输出的电压稳定在8V，就需要采用单片机测控电路配合调节。单片机产生的PWM信号经LM331进行频率—电压转换后，电压信号与B路输入形成互补。为保证反馈的电压不变，只需调整SG3525PWM控制器输出固定脉冲占空比，使B端电压和PWM输出的电压保持平衡状态。

2.电流电压检测

如图3中所示，从DC/DC模块中电源的输出端取8V输出分压后的A（电压）、B（电流）信号，分别接到单片机STM32F103的两路AD通道上进行测量。另外一个电源模块也用同样的方法，测量其电流的输出。

3.均流方法分析

本系统采用强迫均流法，强迫均流法是通过监控模块实现均流，实现方法主要有软件控制和硬件控制两种。这里采用软件控制。

软件控制是通过软件计算，比较模块电流和系统平均电流，然后再调整模块的电压，使其电流与平均电流相等，这种方法易于实现，均流精度高。

实现的公式：设总电流I0；分电流：I1， I2； I0=I1+I2；I1= I0； I2=I1—I0；

使用测控模块输出的电压调整其中一个电源模块的电流为I0，那么另一个模块的电流自动变为I0，实现均流。

4.过流保护分析

本设计中电路保护功能的实现由两部分构成。其中一部分使用软件保护，一部分使用硬件保护。

软件保护部分使用测控模块检测电压信号，当发生短路故障，电压变为0，使用PWM转换后输出较小电压，然后循环检测，直到检测到电压不为0，说明短路故障已经修复，重新调整电源模块电流恢复原来的状态。如此可以实现短路故障的自动恢复功能。硬件保护部分使用了可控硅。如图4所示，当检测到E端有较高电压信号时，既满足控制级有足够的正向电压和电流的条件，同时也满足阳极电位高于阴极电位的条件，此状态使得Q5截止，Q6导通，在F端有电压输出。把F端电压加载到SG3525的软启动引脚。使得PWM输出关闭，调整反馈回路的电压。

图4 硬件保护模块

5.测控电路

该部分电路使用了STM32自带的3个通道的AD转换器，分别采集2个开关电源输出的电压和电流信号，该信号在CPU中处理后，得到调整结果，经过内部的PWM模块产生占空比可调的方波脉冲，该脉冲经过LM331模块进行频率和电压的转换，然后供给电源模块，和原来的模拟量电流输出进行平衡，以保证SG3525的输出稳定。

三、总结

采用Buck降壓变换器为核心的并联开关电源供电系统，可以在负载不同时，通过设定自动控制两路开关电源按照任意电流比例输出。通过测试结果表明，该系统输出稳定，纹波小，精度高，有一定的应用意义。

【参考文献】

[1]张占松，蔡宣三.开关电源原理设计[M].北京电子工业出版社，1999.

[2]刘胜利.现代高频开关电源使用技术[M].北京电子工业出版社，2001.

[3]华伟.现代电力电子器件及其应用[M].北京交通大学出版社，2002.

开关电源模块 第5篇

“挑战杯”·科大科技山东科技大学第七届学生课外 学术科技作品竞赛 作品申报书

作品名称：锂电池过充过放保护仪

学校全称： 山东科技大学 申报者姓名

（集体名称）: 张旭丰类别： □自然科学类学术论文

□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 □科技发明制作a类 ?科技发明制作b类 报送方式：

□省级报送作品□高校直送作品 说 明

1．申报者应认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2．申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写a1或a2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写b1、b2或b3表。所有申报者可根据情况填写c表。

3．表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4．序号、编码由“挑战杯”·科大科技山东科技大学第七届学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。

5．学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文版），请以四号楷体打印在a4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。7．作品申报书须按要求由校区（学院）竞赛组织协调机构统一报送。9．报送地址： “挑战杯”·科大科技山东科技大学第七届学生课外学术科技作品竞赛组委会办公室（青岛校区大学生活动中心214室）。联 系 人：苏超

联系电话：86057831（办公）***（手机）

a1．申报者情况（个人项目）

说明：1．必须由申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）。b3．申报作品情况（科技发明制作）说明：1．必须由申报者本人填写。

2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认。

3．本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据。原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书。

4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。

篇二：电源模块设计分析与方略 电源模块设计分析与方略

电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器(参看图1)，其特点是可为专用集成电路（asic）、数字信号处理器(dsp)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(fpga)及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点(pol)电源供应系统或使用点电源供应系统(pups)。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点，但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时，往往忽略可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题，并分别提出相关的解决方案。

图1，电源供应器 采用电源模块的优点

目前不同的供应商在市场上推出多种不同的电源模块，而不同产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各不相同。采用电源模块可以节省开发时间，使产品可以更快推出市场，因此电源模块比集成式的解决方案优胜。电源模块还有以下多个优点：

● 每一模块可以分别加以严格测试，以确保其高度可靠，其中包括通电 测试，以便剔除不合规格的产品。相较之下，集成式的解决方案便较难测试，因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。

● 不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块，为设计电源供应器的工程师提供多种不同的选择。

● 每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定进行，有助减少采用新技术所承受的风险。● 若采用集成式的解决方案，一旦电源供应系统出现问题，便需要将整块主机板更换；若采用模块式的设计，只要将问题模块更换便可，这样有助节省成本及开发时间。

容易被忽略的电源模块设计问题虽然采用模块式的设计有以上的多个优点，但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题，很多人对这些问题认识不足，或不给予足够的重视。以下是其中的部分问题： ● 输出噪音的测量； ● 磁力系统的设计；

● 同步降压转换器的击穿现象； ● 印刷电路板的可靠性。

这些问题会将在下文中一一加以讨论，同时还会介绍多种可解决这些问题的简单技术。输出噪音的测量技术

所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高，便越需要采用正确的测量技术，以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时，可以采用图2所示的 tektronix 探针探头(一般称为冷喷嘴探头)，以确保测量数字准确可靠，而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。

图2，测量输出噪音数字

进行测量时我们也要将测量仪表可能会出现传播延迟这个因素计算在内。大部分电流探头的传播延迟都大于电压探头。因此必须同时显示电压及电流波形的测量便无法确保测量数字的准确度，除非利用人手将不同的延迟加以均衡。电流探头也会将电感输入电路之内。典型的电流探头会输入 600nh 的电感。对于高频的电路设计来说，由于电路可承受的电感不能超过1mh，因此，经由探头输入的电感会影响 di/dt 电流测量的准确性，甚至令测量数字出现很大的误差。若电感器已饱和，则可采用另一更为准确的方法测量电流量，例如，我们可以测量与电感器串行一起的小型分路电阻的电压。磁学的设计

磁心是否可靠是另一个经常被人忽略的问题。大部分输出电感器都采用铁粉磁心，因为铁粉是成本最低的物料。铁粉磁心的成份之中大约有 95% 属纯铁粒，而这些铁粉粒利用有机胶合剂粘合一起。这些胶合剂也将每一铁粉粒分隔，使磁心内外满布透气空间。铁粉是构成磁心的原材料，但铁粉含有小量的杂质如锰及铬，而这些杂质会影响磁心的可靠性，影响程度视乎所含杂质的数量。我们可以利用光谱电子显微镜(sem)仔细查看磁心的截面，以便确定杂质的相对分布情况。磁心是否可靠，关键在于材料是否可以预测以及其供应是否稳定可靠。若铁粉磁心长期处于高温环境之中，磁心损耗可能会增加，而且损耗一旦增多，便永远无法复原，因为有机胶合剂出现份子分解，令涡流损耗增加。这种现象可称为热老化，最后可能会引致磁心出现热失控。

磁心损耗的大小受交流电通量密度、操作频率、磁心大小及物料类别等多个不同因素影响。以高频操作为例来说，大部分损耗属涡流损耗。若以低频操作，磁滞损耗反而是最大的损耗。涡流损耗会令磁心受热，以致效率也会受影响而下跌。产生涡流损耗的原因是以铁磁物质造成的物体受不同时间的不同磁通影响令物体内产生循环不息的电流。我们只要选用一片片的铁磁薄片而非实心铁磁作为磁心的物料，便可减低涡流损耗。例如，以磁带绕成的 metglas 便是这样的一种磁心。其他的铁磁产品供应商如 magnetics 也生产以磁带绕成的磁心。micrometals 等磁心产品供应商特别为设计磁性产品的工程师提供有关磁心受热老化的最新资料及计算方式。采用无机胶合剂的铁粉磁心不会有受热老化的情况出现。市场上已有这类磁心出售，micrometals 的 200c 系列磁心便属于这类产品。

同步降压转换器的击穿现象

负载点电源供应系统(pol)或使用点电源供应系统(pups)等供电系统都广泛采用同步降压转换器(图3)。这种同步降压转换器采用高端及低端的 mosfet 取代传统降压转换器的箝位二极管，以便降低负载电流的损耗。

图3，同步降压转换器

工程师设计降压转换器时经常忽视“击穿”的问题。每当高端及低端 mosfet 同时全面或局部启动时，便会出现“击穿”的现象，使输入电压可以将电流直接输送到接地。

击穿现象会导致电流在开关的一瞬间出现尖峰，令转换器无法发挥其最高的效率。我们不可采用电流探头测量击穿的情况，因为探头的电感会严重干扰电路的操作。我们可以检查两个场效应晶体管(fet)的门极/源极电压，看看是否有尖峰出现。这是另一个检测击穿现象的方法。(上层 mosfet 的门极/源极电压可以利用差分方式加以监测。)我们可以利用以下的方法减少击穿现象的出现。

采用设有“固定死区时间”的控制器芯片是其中一个可行的办法。这种控制器芯片可以确保上层 mosfet 关闭之后会出现一段延迟时间，才让下层 mosfet 重新启动。这个方法较为简单，但真正实行时则要很小心。若死区时间太短，可能无法阻止击穿现象的出现。若死区时间太长，电导损耗便会增加，因为底层场效应晶体管内置的二极管在整段死区时间内一直在启动。由于这个二极管会在死区时间内导电，因此采用这个方法的系统效率便取决于底层 mosfet 的内置二极管的特性。

另一个减少击穿的方法是采用设有“自适应死区时间”的控制器芯片。这个方法的优点是可以不断监测上层 mosfet 的门极/源极电压，以便确定何时才启动底层 mosfet。

高端 mosfet 启动时，会通过电感感应令低端 mosfet 的门极出现 dv/dt 尖峰，以致推高门极电压(图4)。若门极/源极电压高至足以将之启动，击穿现象便会出现。

图4，出现在低端mosfet的dv/dt感生电平振幅

自适应死区时间控制器负责在外面监测 mosfet 的门极电压。因此，任何新加的外置门极电阻会分去控制器内置下拉电阻的部分电压，以致门极电压实际上会比控制器监控的电压高。预测性门极驱动是另一个可行的方案，办法是利用数字反馈电路检测内置二极管的导电情况以及调节死区时间延迟，以便将内置二极管的导电减至最少，确保系统可以发挥最高的效率。若采用这个方法，控制器芯片需要添加更多引脚，以致芯片及电源模块的成本会增加。有一点需要注意，即使采用预测性门极驱动，也无法保证场效应晶体管不会因为 dv/dt 的电感感应而启动。

延迟高端 mosfet 的启动也有助减少击穿情况出现。虽然这个方法可以减少或彻底消除击穿现象，但缺点是开关损耗较高，而效率也会下降。我们若选用较好的 mosfet，也有助缩小出现在底层 mosfet 门极的 dv/dt 电感电压振幅。cgs 与 cgd 之间的比率越高，在 mosfet 门极上出现的电感电压便越低。

击穿的测试情况经常被人忽略，例如在负载瞬态过程中——尤其是每当负载已解除或突然减少时——控制器会不断产生窄频脉冲。目前大部分高电流系统都采用多相位设计，利用驱动器芯片驱动 mosfet。但采用驱动器芯片会令击穿问题更为复杂，尤其是当负载处于瞬态过程之中。例如，窄频驱动脉冲的干扰，再加上驱动器出现传播延迟，都会导致击穿情况的出现。

大部分驱动器芯片生产商都特别规定控制器的脉冲宽度必须不可低于某一最低的要求，若低于这个最低要求，便不会有脉冲输入 mosfet 的门极。此外，生产商也为驱动器芯片另外加设可设定死区时间(trt)的功能，以增强自适应转换定时的准确性。办法是在可设定死区时间引脚与接地之间加设一个可用以设定死区时间的电阻，以确定高低端转换过程中的死区时间。这个死区时间设定功能加上传播延迟可将处于转换过程中的互补性 mosfet 关闭，以免同步降压转换器出现击穿情况。可靠性

任何模块都必须在早期阶段通过严格的测试，以确保设计完善可靠，以免在生产过程中的最后阶段才出现意想不到的问题。有关模块必须可以在客户的系统之中进行测试，以确保所有有可能导致系统出现故障的相关因素，例如散热扇故障、散热扇间歇性停顿等问题都能给予充分的考虑。采用分散式结构的工程师都希望所设计的系统可以连续使用很多年而很少或甚至不会出现故障。由于测试数字显示电源模块的 mtbf 高达几百万小时，要达到这个目标并不怎样困难。

但经常被人忽略的反而是印刷电路板的可靠性问题。照目前的趋势看，印刷电路板的面积越缩越小，但需要处理的电流量则越来越大，因此电流密度的增加可能会引致隐蔽式或其他通孔无法执行正常功能。

印刷电路板有部分隐蔽通孔必须传送大量电流，对于这些隐蔽通孔来说，其周围必须有足够的铜造防护装置为其提供保护，以确保设计更可靠耐用。这种防护装置也可抑制 z 轴的受热膨胀幅度，若非如此，生产过程中以及产品使用时印刷电路板的环境温度一旦有什么变化，隐蔽通孔便会外露。工程师必须参考印刷电路板厂商的专业意见，彻底复检印刷电路板的设计，而印刷电路板厂商可以根据他们的生产能力提供有关印刷电路板设计可靠性的专业意见。总结

我们若要利用电源模块组建可靠的电源供应系统，便必须解决设计可靠性的问题。上文集中讨论几个主要问题，其中包括铁粉磁心的可靠性、磁系统的特性、同步降压转换器的击穿现象以及高电流系统印刷电路板的可靠性等问题。篇三：矿用防爆电池电池管理方案 矿用磷酸铁锂防爆48v直流电源bms

一、项目基本情况概述

煤矿井下紧急救生舱是一个密封式逃生避难场所。可供井下在灾变时期井下人员避险之用，是一种与外界隔离、提供维持生命的安全环境空间，意在为井下的矿工在逃生不可能的情况下避难，以便让他们脱险或等待救援。该产品能提供避难人员至少96小时所需的氧气、水、食物，以及所需的救生包、卫生设施、通信设备、环境气体监测设备等。为了保证救生舱内人员的健康生存，它具有氧气提供装置、一氧化碳和二氧化碳吸收装置、除湿降温空调系统。该装置系统属于逃生避难的一种先进的高新技术装备。该救生舱主要应用于煤矿井下，同时也可用于非煤矿山、核电站、地铁、地下停车场等场所广泛使用。

矿用避难硐室和矿用可移动救生舱是国家十一五科技支撑计划矿井重大应急救援关键技术研发项目，（2006年国家科技部 批准主项，项目编号：2006bak25b00-4k），是一项关于矿业生产安全的重点国家项目，也是一项人命关天的民生项目，该项目系统庞 大，配套复杂，要求安全性、可靠性、功能性、适用性和可操作性标准高。

二、电源系统介绍

1.系统以3.2v/60ah的磷酸铁锂单体电池为基础器件，通过针对煤矿救生舱电源领域的特 殊要求配套开发的bms模块将16个3.2v/60ah的电池串联组合成48v/60ah的电池组。2.以带bms系统的48v/60ah电池组为子系统，通过同级级联通讯，8并组合成48v/480ah 的电池组。

每个电池组子系统为独立的系统，电池管理系统，显示屏和led状态指示，组网数据通讯接口，如果需要设置修改参数，采取上位机软件直接编辑模式（系统调试大都在井上进行）。3.采用公用的充电模块，用直流继电器控制每个电池箱的充放电，以降低成本和功耗。图表1 防爆电源系统示意图 图表2 电池管理系统拓扑图

电池管理系统的布局如图2所示，整个系统采用一种主从式的结构连接，以24路的集中式bms作为主机和第1个电池包的采集单元，其他每个电池包配置一个24路的从机（采集模块），通过can通讯协议将采集的数据传送给主机。主机对所有采集的数据进行分析和计算，对于在警戒值以外的电池包报警，对超过保护值的电池包通过级电器实行保护操作。

三、电池管理系统的功能

1.将系统按照示意图分别接到负载端，井下交流电源端和集中控制端口。

2.当电池管理系统监测到电池组系统电压或单节电池电压低于设定的值，系统开始进入充 电模式，在充电过程中电池管理系统会监控电池单电压、充电电流、电池的温度，但发现异常时先发出警告性报警，然后会切断充电回路，停止充电，但电池管理系统发现电池之间不均衡会自动启动均衡装置，保证每节电池都会充满。

3.当接到放电指令后，电池组开始向负载放电，直到电池组内单节电芯到达放电截止条件，在放电过程中电池管理系统会对电池的电压、温度，放电电流监测，一旦发现异常系统会立即中止放电。i/o模块通过采集个子系统的信息，计算出电源管理系统的充、放电状态，充、放电电流，电池组（剩余）容量。

4.当电池管理系统监测到单节电池温度低于或者高于电池组工作的极限温度时，启动保护 功能。

5.当系统既不充电也不放电时，系统进入睡眠模式，系统只需要很小的能量维持芯片的供 电。

6.电池管理系统有自检功能，当发现电池管理系统的感知部分、信号采集电路、供电和保 护线路异常时，系统也会报警。

7.电源系统的运行信息和故障信息会通过led灯指示或通过液晶屏定量地显示出来。液晶 屏显示的信息会没两秒钟刷新一次。

8.用户可使用专用的软件设置电源系统的工作条件、报警条件和保护条件。9.电池管理系统具备输出短路保护功能和电池信息采集线开路功能。

三、系统特点

1)全方位显示救生舱各功能区电源状态。2)全面满足各功能区电能消耗 3)全电源系统实施本安保护 4)全系统电器元件实施双八五检测 5)全系统实施模块化组合 6)全过程实施标准化管理

四、主要技术参数

bms锂电池管理系统具有监视和控制功能，可用于锂电池组或铅酸蓄电池组，最多可监控24串电池，提供电池组监控、soc估算、充放电保护、电池组均衡、温度控制等功能，并提供can和rs485两种通讯方式。

图表4 bms工作参数

图表5 bms的告警和保护参数

说明：以上保护参数可现场通过上位机设置。图表6 bms的测量精度

开关电源模块 第6篇

我院于2011年初购进的西门子ONCOR直线加速器属于速调管机型。此直线加速器结构复杂，涉及高频电磁场、微波技术、自动化控制、微电子技术等领域，且设备功率大、安全性要求高、连锁保护装置多，因此该直线加速器故障发生率较高，给日常工作带来极大的挑战。直流电源模块是直线加速器的重要组成部分之一，它的功能主要为设备安全检测、设备束流聚焦线圈（LENS）、束流控制线圈（STEER-ING）和束流优化部件供电。ONCOR直线加速器的直流电源模块位于射频驱动模块（RFDRIVER）上面，其主要功能是为直线加速器各个部分的通信和控制提供电压[1-2]，数值分别为±5、±12、±15和±24V。现将我院ONCOR直线加速器电源模块常见的数显故障判断、分析、维修过程及方法介绍如下，供同行参考。

1故障现象

正常启动ONCOR直线加速器后，发现所有通信的电源模块没有通电，操作控制台计算机显示屏显示为“63,75,76,77,78”。进入机房检查发现S34的±5、±12、±15和±24V直流电压源模块没有通电。

2故障分析

根据西门子公司提供的直线加速器维修手册以及相关维修经验，出现该现象的主要原因是部分模块没有供电电压而引起的多个连锁反应。

3故障排除

由于从直线加速器电源供电到变压模块这一部分没有电压输出，导致直线加速器的所有通信电源模块无电压。从流程图和对应的电路图可知，直线加速器S34模块上PS1的电压为±15V，PS2的电压为-5V，PS3的电压为+5V，PS4的电压为24V，均由S44电源模块的J3输出供电，利用这种反推思路结合对应的电路图逐步检查，查出故障所在。在操作控制台计算机上进入维修模式，根据报错的连锁代码提示信息，检查各项参数值，通过比较各项参数值来判断机器故障。首先，检查所有的电源开关是否都处于开启状态。其次，开机启动数字直线加速器，发现S34模块上所有指示灯都不亮。根据电路图及错误代码提示说明，S44电源模块的J3没有输出供电至S34模块。测量给S44电源模块供电的3个带变压器的电源S44G1、G2和G3输入端口，发现均有122V电压，测量输出端J3没有电压，说明S44电源模块的J3没有输出供电。分别检测3个带变压器的电源S44G1、G2和G3，发现S44G2没有电压输出，说明电源S44G2损坏。更换S44G2电源，重新测量S44G2，有电压输出，连接好S44电源模块上的输入/输出电源线。重新启动直线加速器，观察发现所有通信的电源模块及其他备件均已通电，调制器辅助连锁K2（AuxInter-lockK2）抽屉上所有的连锁指示灯显示红色，复位ONCOR直线加速器电源，AuxInterlockK2抽屉上所有的连锁指示灯都由红色变成绿色，直线加速器能正常开机启动，“63,75,76,77,78”报错代码消失，只显示83号连锁“WARMUP”（热机状态）。25min后83号连锁消失，说明直线加速器热机已通过，在治疗模式下选择6MVX线准备时，报17号连锁“STEERING”（束流控制电流）。进入维修模式，按“准备”按键发现实际电流值（STCI）为0mA，按“N”键翻页发现自检的电流值（STCCK）为63mA，这2个误差限值不在预设阈值±5%内。检查STEER-ING电源，发现其电源输入正常，无输出电压，说明变压器损坏。更换变压器，电压输出正常。按“准备”键，发现STCI为63mA，进入治疗模式，选6MVX线出束，直线加速器恢复正常。按此方法对其他各挡能量进行调节优化，保证其他各挡能量在进行治疗时直线加速器能正常运行。

4小结

通过以上故障可知，开机启动直线加速器后，发现所有通信的电源模块都没有通电，结合数字直线加速器操作控制台计算机显示屏显示“63,75,76,77,78”报错代码，说明电源供电出现故障。由此以供电电源的输入/输出端为检查目标，逐一排除所有与供电电源有关的故障，保证直线加速器得到及时维修。西门子ON－COR直线加速器属于高、精、尖及结构较复杂的医疗设备，每次维修都要进入到维修模式，然后根据原理说明、相关电路图和错误代码所提示的信息，结合西门子公司提供的维修资料进行分析与排查。作为医学物理师和设备维修工程师，除了按时完成设备的日常维护保养与检修之外，还必须要透彻理解设备的工作原理及各项性能，多积累相关维修经验，尽量借助西门子公司配有的维修说明、设备工作原理图和电路图来判断故障，遇到问题要多向负责维修西门子ONCOR直线加速器的工程师请教，以便当设备出现故障时能在最短时间内做出准确判断，快速地解决问题，保证设备正常运行[3]。

[参考文献]

模块三模块总结与反馈 第7篇

1、在这个模块中，你做了哪些事情？

答：在这个模块中我对必选案例《有理数的乘方》进行了案例分析，了解了《有理数的乘方》所覆盖的主要知识点，在课程讨论区的模块三必选案例板块中发帖、回帖，分享对案例5个阅读思考问题的回答，对案例《卫星运行时间》覆盖的主要知识点进行了解并对案例进行分析，对案例《幸福是什么》覆盖的主要知识点了解后进行案例分析，利用文字编辑软件为我在模块二活动4中选择的课《加减法的笔算》设计电子教案，进入课程讨论区班级下的“文字编辑工具交流分享” 板块将问题的答案以新贴的形式贴在板块中，然后仔细阅读其他成员的帖子，并对他们的观点进行评述和交流。

2、学完本模块后，你有哪些收获？

答：了解了课例中包含的相关知识点，掌握了案例分析的要点，学会设计、制作、编辑电子教案，特别是在电子教案的制作中遇见的一些困难在自己的摸索努力下一个一个得到解决，以前我在使用 Word 软件时不经常用到或从来没用过的功能，这次不仅学会用而且越来越熟练。

3、学完了本模块的内容后，你对培训过程和培训内容有哪些意见和建议？

开关电源模块 第8篇

随着我国科技生产水平的不断提高,各行各业对供电质量的要求越来越高,而智能高频开关电源作为一种继电保护装置和控制回路装置,为生活和生产中的供电的可靠性提供了有力的保障。当市电供电中断时还可以作为后备电源,所以说智能高频开关电源是对供电质量保证的重要组成部分之一。它具有高度灵活组合、自主监控的特点,另外可靠性强、稳定性好且具有体积小、噪声低、节能高效、维护方便等也是它的一大优点[1]。可以说智能高频开关电源是一种集计算机技术、控制技术、通信技术于一体的高科技产品,可实现系统的自动诊断、自动测试和自动控制。本文主要阐述的是智能高频开关电源的整流模块的设计。

1 系统总体结构介绍

智能高频开关电源系统的总体结构主要由主监控单元、配电模块、交流配电单元、整流模块等组成,系统总体的结构图如图1所示。系统中的各个监控单元受主监控单元的管理和控制,通过通信线将各个监控单元采集的信息送给主监控统一管理。主监控显示直流系统各种信息,用户也可以触摸显示屏查询信息及操作,系统信息还可以接入到远程监控系统中。系统除了交流监控、直流监控、开关量监控等基础单位外,还配置了绝缘监测、降压装置、电池巡检等功能单元,以达到对直流系统进行全面监控的目的[2]。

工作时两路市电(交流)经过交流切换装置输入一路交流,给各个整流模块供电。整流模块将输入三相交流电转换为直流电,给备用电源(蓄电池)充电,同时也给合闸母线负载供电,另外合闸母线通过降压装置给控制母线供电。所以说本文设计的整流模块是将整流和充电两项功能结合于一体的一种新型的整流模块。

2 整流模块的设计

整流模块是智能高频开关电源系统中的一个重要部分,关系到系统的直流电压输出和工作时电压输出的稳定状况[3] 。本文的设计主要是对模块整流原理的改进和完善,利用无源PFC和DC/DC变换器的原理,使得改进后的模块能够有效完成整流作用。

本文设计的整流模块的工作原理框图如图2所示,工作时,模块首先通过过防雷处理和滤波对输入的三相交流进行处理,这样才能保证模块后级电路的安全;经过处理后的三相交流经过整流和无源PFC后转换成高压直流时,这时转换的高压直流要经过DC/DC变换器再次转换成可变的直流电压输出;另外模块控制部分还有负责过压、过流以及短路保护等作用,这样才能保证输出电压的稳定,也同时能对模块各部件进行保护。模块还在远程监控中提供了“四遥”(遥控、遥调、遥测、遥信)接口。

即功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)是指有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系,也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值[4]。无源PFC是指不使用晶体管等一些有源器件组成的校正电路,一般情况下由二极管、电阻、电容和电感等无源器材组成。本文的PFC主要是在整流桥堆和滤波电容之间加1个电感,具体原理如图3所示,利用电感上的电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动,改善电路中电流的畸变[5],并且利用电感上的电压超前于电流这一特性来补偿滤波电容电流超前电压的特性,使功率因数和电磁干扰都得以改善[6]。

这种方式只是一种简单的补偿措施,只能做到抑制电流瞬时突变的目的,但电流畸变的校正及功率因数的补偿能力都很差[7]。

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种控制具有加速平稳、快速响应的性能,同时可以收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20%~30%的电能。直流斩波器不仅能起到调压作用,还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用[8]。

本文的DC/DC变换器采用双管正激式DC/DC变换器,它的原理如图4所示,变压器T1起隔离和变压的作用,在输出端要加一个电感器Lo(续流电感)起能量的储存及传递作用,变压器初级无再有复位绕组,因为VD1,VD2的导通限制了两个调整管关断时所承受的电压。输出回路需有一个整流二极管VD3和一个续流二极管VD4(VD3,VD4最好均选用恢复时间快的整流管)。输出滤波电容CO应选择低、大容量的电容,这样有利于降低纹波电压[9]。双管正激式DC/DC变换器的工作特点如下:

(1) 在任何工作条件下,为使两个开关管所承受的电压不会超过UIN,Ud(UIN为输入电压;Ud为VD1,VD2的正向压降),VD1,VD2必须是快恢复管,其在实际设计和调试中恢复时间越短越好。

(2) 与单端正激式DC/DC变换器相比,它无须复位电路,这有利于简化电路和变压器的设计;它的功率器件可选择较低的耐压值;它功率等级也会很大。

(3) 两个开关管的工作状态一致,会同时处于通态或断态。所以使用在智能高频开关电源这样大功率等级电源中比较适合。

平滑滤波原理:整流电路将交流电变为脉动直流电,但其中含有大量的交流成分(称为纹波电压)。为了获得平滑的直流电压,应在整流电路的后面加接滤波电路,以滤去交流部分。此时在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容,采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短,由于电容CO充电的瞬时电流较大,形成了浪涌电流,容易损坏二极管,故在选择二极管时,必须留有足够的电流裕量,以免烧坏。

3 整流模块的功能介绍

整流模块除了能将输入的交流(380 V、50 Hz)变换成额定的直流输出(5 A/230 V)之外,还具有保护功能和设置功能,现将模块的保护功能和设置功能介绍如下:

3.1 保护功能介绍

(1) 输出过压保护。输出电压过高会对用电设备造成重大事故,为杜绝此类事故的发生,在模块内部设有过压保护电路,当出现过压后模块自动锁定,同时模块的故障指示灯亮,模块自动退出工作状态,从而不会影响到整个系统的正常运行。

(2) 输出限流保护。因为每个整流模块的输出功率受到限制,输出的电流不能过大。因此,对每个模块的输出电流最大限制为额定输出电流的1.2倍,如果超出负载,模块自动调低输出电压以达到保护模块的功能。

(3) 短路保护。整流模块的输出特性如图5所示,输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零[10],限制短路电流在限流点之下,此时模块输出功率很小,以达到保护模块的目的,这样模块长期可以长期工作在短路状态而不至于损坏,同时当故障排除后模块可以自动恢复工作。

(4) 模块并联保护。每个模块内部均有并联保护电路,可以保证模块发生故障时自动退出系统,从而不影响其他正常模块的工作[11]。模块并联输出示意图如图6所示。

(5) 过温保护。模块的过温保护主要是保护大功率变流器件,这些器件的结温和电流过载能力均有安全极限值,正常工作的情况下,系统设计留有足够余量,但在一些特殊条件下,如环境温度过高、风机停转灯情况下,模块检测散热器温度超过一定值时,就会自动关机保护,当温度降低到能够正常工作的温度值时模块才自动启动。

(6) 过流保护。过流保护主要是保护大功率变流器件,在变流的每一个周期,如果通过的电流超过器件承受的电流,模块就会关闭功率器件,以达到保护功率器件的目的。

3.2 调节功能介绍

(1) 电压调节功能。模块的电压调节主要是指输出电压的调节,在模块的输出端设有电压调节电位器,当模块和监控单元相连接时,输出电压也可以由监控系统设定,这时电位器调节无效。

(2) 测量功能。模块的测量功能主要是测量模块的输出电压和电流以及模块的工作状态,并通过LCD显示,可以使用户直观方便的了解模块和系统的工作状态。

(3) 遥控功能。遥控:控制模块的开/关机状态,以及备用电源(蓄电池)的均/浮充状态;遥调:对输出电压和输出电流的调节控制;遥测:可以在模块工作时测量输出电流和输出电压的值;遥信:通过远程监控监测模块的工作状态。

4 结 语

本文主要对智能高频开关电源系统中的整流模块进行的设计与研究,利用无源PFC电路的原理,改善电路中电流的畸变,外加DC/DC变换器抑制电网侧谐波电流噪声,体现了智能高频开关电源系统中整流模块的优点,适用于铁路、矿山等变电场所。该系统虽然能够准确的进行交流变换,但是在对备用电源充电时的均匀性方面都比较弱,同时成本也比较高,同时在防雷滤波方面的改进也不是很完善,所以还要在这些方面进一步的改善和提高。

摘要：以智能高频开关电源系统中的整流模块为研究对象,采用无源PFC和DC/DC变换器的原理,对模块的整流原理进行设计和改善,经过对整流模块的硬件、电路的设计与调试表明:该整流模块可以有效地解决智能高频开关电源系统中整流问题,同时,还具有可靠性强、稳定性好且体积小、噪声低、节能高效、维护方便等优点,能够很好地满足现代智能高频开关电源系统的发展趋势要求。

关键词：高频开关电源,整流模块,DC-DC变换器,PFC

参考文献

[1]邱伟,侯振义.一种智能高频开关电源监控模块的设计[J].通信电源技术,2006(1):42-44.

[2]刘建国,彭岩磊.智能高频开关电源系统在变电站的应用[J].中州煤炭,2010(03):33-34.

[3]孟先磊,吕长志,谢雪松,等.DC/DC电源模块高温失效的原因[J].现代电子技术,2011,34(4):135-138.

[4]王吉校,钱希森,任开春.基于移相电抗器的三相无源PFC整流电路的Matlab仿真[J].电力电子,2007(11):61-64.

[5]杨庆江,刘晓红.提高无源逐流电路功率因素的一种方法[J].现代电子技术,2011,34(1):200-203.

[6]师洪涛,王金梅,赵秀芬.基于三相双开关PFC电路的高功率因数软开关电源[J].电测与仪表,2011(1):59-63.

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[8]Liu Yu-xin,Liu Shi-bin,Li Yan-ming,et al.Highly inte-grated soft-start circuit for DC-DC switching converters[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology,2006(1):108-111.

[9]孔英秀.功率因素对供配电系统电能质量的影响[J].现代电子技术,2011,34(2):208-211.

[10]肖永涛,朱理.三相电流型镇流器空间矢量调制仿真研究[J].现代电子技术,2010,33(24):200-203.