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上海5KW双向电源选择,干货|设计一个开关电源到底该去衡量哪些参数、指标?一文读懂

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一、上海5KW双向电源选择

近些年,国内市场技术不断的成熟和进步,双向直流电源主要是可以顺利保证电压的稳定输出,各负载电压实际使用要求可得到很好满足,那么大家知道双向直流电源的运行原理有哪些吗?相关知识又有哪些呢?下面我们就“双向直流电源的工作原理及基本知识”来详细了解下。

工作原理:在直流电源设备帮助下,大家就可顺利获得稳定输出电压,各负载电压实际使用要求可得到很好满足,上海5KW双向电源选择。为保证该电源设备使用品质,设备操作者一定要选择专业电源设备,还要根据正规操作与使用说明运行设备。任何人使用稳定电流设备目的,就是为满足负载对稳定电压需要,上海5KW双向电源选择,上海5KW双向电源选择,因此该电源设备能否提供稳定电压是非常关键的。

良好的电磁兼容性,满足EN55022等国际标准。上海5KW双向电源选择

普通电源又可细分为:开关电源、逆变电源、交流稳压电源、直流稳压电源、DC/DC电源、通信电源、模块电源、变频电源、UPS电源、EPS应急电源、净化电源、PC电源、整流电源、定制电源、加热电源、焊接电源/电弧电源、电镀电源、网络电源、电力操作电源、适配器电源、线性电源、电源控制器/驱动器、功率电源、其他普通电源、逆变电源、参数电源、调压电源、变压器电源。

特种电源又可细分为:岸电电源、安防电源、高压电源、医疗电源、电源、航空航天电源、激光电源、其他特种电源。

特种电源即特殊种类的电源。所谓特殊主要是由于衡量电源的技术指标要求不同于常用的电源,其主要是输出电压特别高,输出电流特别大,或者对稳定度、动态响应及纹波要求特别高,或者要求电源输出的电压或电流是脉冲或其它一些要求。

广东20KW双向电源生产基地DS9100系列双向直流电源用于车载充电机、电机控制器、驱动电机、整车的测试试验。

天磁科技带大家一起了解双向直流电源的工作原理,可能大家并不了解双向直流电源,可能都不知道双向直流电源是什么,下面让天磁科技小编为大家介绍。

双向就是指电源有两路的输出,所以被称为双路直流稳压电源,主要是针对汽车控制器还有电机的测试,接入测试平台后的直流会给控制器还有电机供电同时有着双向能量的转换。

双向直流电源有着可编程的功能,能够通过不同的控制软件在多种场合进行使用,主要的场合就是汽车的驱动电机还有电动汽车的双向电动机的测试,能够模拟电池输入对汽车电机的输入功率还有过载反应、输出电流、耐压、电机效率进行模拟的实验,能够在测试超速实验当中反电动势能量的回馈电网。

采用双向变频电源作为船舶供电系统的电源控制模块,进行船舶供电系统优化设计,提出基于总线主控技术的船舶供电系统优化设计方案,系统的硬件模块主要包括AD模块、功率调制模块、集成控制模块、接口电路模块以及人机交互模块等,采用双向变频电源作为船舶供电系统启动电压输入的供电模块结合总线主控技术进行供电系统的微机总线控制,系统接口设计部分采用高速数字信号处理芯片进行控制程序加载和信号传输控制,设计功放控制模块使得船舶供电系统在高时钟频率下具有较高的输出功率增益。在嵌入式总线下进行系统的集成开发和测试,结果表明,设计的船舶供电系统输出稳定性较好,功率增益较大,对船舶供电的稳定控制能力较强。

双向直流电源采用双DSP全数字控制,效率高,体积小。

基于对5G应用场景、网络架构、设备演进、业务发展以及客户需求的综合分析,可以看出5G电源的几个明显的发展趋势:取电多样化、供电升压化、配电精细化和智能营维化

配电精细化是指5G电源可实现精细化下电和配电,极大提升关键业务的可靠性和保障能力。5G业务相比2G/3G/4G业务更加多元化,不同的业务轻重缓急各不相同,不同业务的分层分级管理可以提升网络的可靠性,并降低网络运维OPEX。配电精细化正是针对这一需求而提出的。

智能营维化是指在5G建设带来站点数量增加的情况下,网络的管理难度和对人力配置的要求都在增大,为了比较大限度地减少增配人力带来的费用增加双向电源选择,及降低整网管理难度,5G网络站点需实现营维智能管理;电源作为站点的能量来源,其稳定性和可靠性至关重要,龙岗区双向电源选择,除了可视以外,还需要能配合智能网管系统实现可管、可控。

双向电源输出电压:50~800Vdc。上海5KW双向电源选择

双向直流电源是全数字控制电源。上海5KW双向电源选择

目前,国内一般采用相控式有源逆变锂电池放电装置和电阻放电装置对电池化成放电能量进行处理,前者具有体积和噪声大、交流输出功率因数低、对电网谐波污染严重等缺点。后者结构简单、成本低、但会造成能源的极大浪费,尤其对大容量电池,能量浪费更加严重。规模较大的电池厂家的电池话费消耗的电能费用可占到生产成本的20%~30%,日产几十万只的电池厂每年化成检测的电费都在百万元以上。降低放电能的耗费并对其再利用成为电池生产企业迫切需求解决的问题。

锂电池化成的一般流程为:充电、放电、充电、放电、充电。充电过程:DC/DC变换器从直流母线获得能量以恒流模式对电池充电,直到充到上限电压值,然后再按恒压模式充电;放电过程:DC/DC变换器对电池进行恒流放电,直到电池电压等于下限电压值。

综上所述,新能节能型电池化成系统的主要功能在于电池放电时的能量回馈,同时实现网侧高功率因数,故功率因数可控且能量双向流动的PWM整流器与双向DC/DC变换器结合成为能量回馈型电池化成系统的优先结构。

上海5KW双向电源选择

二、三相异步电机正反转操纵路线图与基本原理分析

相关三相异步电机正反转操纵的路线图,包含电源开关操纵的正、翻转路线,交流接触器操纵的正、翻转路线,限位开关操纵的正、翻转路线,很感兴趣的盆友参照下。

三相异步电机正反转操纵路线图

一、电源开关操纵的正、翻转路线

倒顺开关是一种组合开关,图2.13为HZ3-132型倒顺开关的原理平面图。

倒顺开关有六个固定不动断路器,在其中U1、V1、W1为一组,与开关电源三相五线相接,而U、V、W为另一组,与电机电机定子绕阻相接。

当电源开关摇杆放置顺转部位时,动触片S1、S2、S三分别将U-U1、V-V1、W-W1相互连接,使电机正转;

当电源开关摇杆放置反转部位时,动触片S1'、S2'、S3'各自将U-U1、V-W1、W-V1接入,使电机完成翻转;

当摇杆放置正中间部位时,2组动触片均不与固定不动断路器联接,电机终止运行。

图2.14是用倒顺开关操纵的电机正反转路线。

原理:运用倒顺开关来更改电机的零线火线,选号牌电机的转动方位后,再根据按键SB2、SB1操纵交流接触器KM来接入和断开开关电源,操纵电机的运行与终止。

倒顺开关正反转控制回路常用家用电器少,路线简易,但它是一种手动式操纵路线,经常换相时实际操作工作人员的劳动效率大、实际操作不安全,因而一般只用以操纵额定电压10A、输出功率在5kW下列的小容积电机。生活实践中更常见的是接触器正反转控制回路。

二、交流接触器操纵的正、翻转路线

图2.15为按键操纵的电动机正、翻转典型性电源电路。

从主电源电路看,2个交流接触器KM1与KM2断路器接线方法不一样,因而当KM2断路器合闭时,引进电动机的电源插头左、右两互相换、更改了零线火线,使电动机转为更改。

图2.15为按键操纵的电动机正、翻转典型性电源电路。

从主电源电路看,2个交流接触器KM1与KM2断路器接线方法不一样,因而当KM2断路器合闭时,引进电动机的电源插头左、右两互相换、更改了零线火线,使电动机转为更改。

由图得知,KM1和KM2断路器不允许另外合闭,不然会造成开关电源两相短路故障。为避免交流接触器KM1与KM2另外接入,在分别的控制回路中串连另一方的动断断路器,组成自锁互锁关联。

a)图是泊车翻转控制回路,由于电动机正转时,按住SB2使KM1得电并锁紧。这时按住SB3也不可以使交流接触器KM2得电。

电动机要翻转务必先铵下终止按键SB1,使KM1跳停,其动断断路器合闭,随后再铵下SB3,KM3才可以得电,使电动机翻转。

b)图是立即正反转控制回路。它运用复合型按键的动断断路器各自串连于另一方交流接触器控制回路中,无须应用终止按键衔接就能立即操纵正反转。但要留意,这类立即正反转操纵仅用以小容积电机,拖拽的机械设备设备惯性力矩又较小的场所。

三、限位开关操纵的正、翻转路线

图2.16为限位开关操纵的正反转电源电路,它与按键操纵立即正反转电源电路类似,仅仅提升了限位开关的复合型断路器SQ1及SQ2。

他们适用龙门刨床、数控车床、导轨磨床等工作中构件反复运动的场所。

这类运用健身运动构件的行程安排来完成操纵的称之为按行程安排标准的自动控制系统或称之为行程安排操纵。

原理:按住顺向运行按键SB2,交流接触器KM1得电并锁紧,电机正转使操作台前行。

当运作到SQ2部位时,撞块压下去SQ2,SQ2动断接触点使KM1关闭电源,SQ2的动合接触点使KM2得电姿势并自我保护,电机翻转使操作台倒退。

当撞块又压下去SQ1时,KM2关闭电源,KM1得电,电机又反复正转。

图上限位开关SQ3、SQ4是作为极限部位维护的。当KM1得电,电动机正转,健身运动构件压下限位开关SQ2时,应当使KM1跳停,而接入KM2,使电动机翻转。但若SQ2失效,健身运动构件继续前行会造成重大事故。若在行程安排极限部位设定SQ4(SQ3装在另一极端化部位),则当健身运动构件压下SQ4后,KM1跳停进而电动机终止。这类限位开关维护的限位开关在行程安排控制回路中务必设定。

---分隔线-----

很多数控车床的工作中构件常必须做2个反过来方位的健身运动,这类反过来方位的健身运动大多数靠电机的正反转来完成。

三相电机正反转的基本原理非常简单,只需将三相电源中的随意两相对性调,就可使电机反方向运行。

干货|设计一个开关电源到底该去衡量哪些参数、指标?一文读懂

2021-10-08 15:47·icspec官方账号文章转载自“芯极速”


摘要:

1评估设计要求(指标)

2主电路方案选择

3元器件设计方法

4各种模式Flyback电路设计

5损耗分析及机构布局设计

6PCB布板和EMI


1评估设计指标


1、输入参数:输入电压大小,交流还是直流,相数,频率等。


  • 国际电压等级有单相120Vac,220Vac,230Vac等。国际通用的交流电压范围为85~265V。一般包括输入电压额定值及其变化范围;


  • 3kW以下功率常选用单相输入,5kW以上选用三相输入;


  • 工业用电频率一般为50Hz或者60Hz,航空航天电源、船舶用电为400Hz.


  • 有无功率因数(PowerFactor)和谐波(TotalHarmonicsDistortion)指标


  • 2、输出参数:输出功率,输出电压,输出电流,纹波,稳压(稳流)精度,调整率,动态特性(稳定时间:settlingtime)、电源的启动时间和保持时间。


  • 输出电压:额定值+调节范围。输出电压的上限应尽量靠近额定值,以避免不必要的过大的设计余量。


  • 输出电流:额定值+过载倍数。有稳流要求的还会指定调节范围。有些电源不允许空载,因此还应指定电流下限。


  • 稳压稳流精度:影响因素包括输入电压调整率,负载调整率,时效偏差。基准源精度、检测元件精度、控制电路中运放的精度对稳压稳流精度影响很大。


  • 3、效率:额定输入电压与额定输出电压、额定输出电流时输出功率与输入有功功率的比值。


  • 损耗:与开关频率密切相关的损耗:开关器件的开关损耗,磁性元件的铁损,吸收电路的损耗。


  • 电路中的通态损耗:开关器件的通态损耗,磁性元件的铜损,线路损耗。这部分损耗取决于电流。


  • 其它损耗:控制电路损耗,驱动电路的损耗等一般输出电压较高的电源的效率高于输出电压较低的电源。高输出电压的电源效率可达90%~95%的效率。大功率电路的效率可以比小功率电路的效率做得更高。


  • 4、电压调整率和负载调整率


  • 电压(源)调整率:电源调整率通常以额定负载条件下,由输入电压变化所造成其输出电压偏差率。如下列公式所示:Vo(max)-Vo(min)/Vo(normal),或者规定其输出电压之偏差量须於规定之上下限范围内,即输出电压之上下限绝对值以内。


  • 负载调整率:负载调整率的定义为开关电源於输出负载电流变化时,提供其稳定输出电压的能力。或者输出负载电流变化下,其输出电压偏差量不得超过上下限绝对值。


  • 测试方法:待测电源在正常输入电压及负载状况下热机稳定後,测量正常负载下的输出电压值,再分别测量轻载(Min)、重载(Max)负载下其输出电压值(分别为Vmax与Vmin),负载调整率通常以正常固定输入电压下,由负载电流变化所造成其输出电压偏差率的百分比,如下列公式所示:V0(max)-V0(min)/V0(normal)


  • 5、动态特性:负载突变时输出电压的变化


  • 开关电源通过反馈控制回路保证其输出电压稳定,实际上反馈控制回路有一定的频宽,因此限制了电源供应器对负载电流变化时的反应,可能引起开关电源不稳定、失控或振荡之现象。实际上,电源供应器工作时的负载电流也是动态变化的,因此动态负载测试对电源供应器而言是极为重要的。


  • 可编程序电子负载可用来模拟电源供应器实际工作时最恶劣的负载情况,如负载电流迅速上升、下降之斜率、周期等,若电源供应器在恶劣负载状况下,仍能够维持稳定的输出电压不产生过冲(Overshoot)或过低(Undershoot)情形,否则会导致电源输出电压超过负载元件(如TTL电路其输出瞬时电压应介於4.75V至5.25V之间,才不致引起TTL逻辑电路之误动作)工作范围。


  • 6、电源启动时间(Set-UpTime)与保持时间(Hold-UpTime)


  • 启动时间:指电源从输入接上电源起到其输出电压上升到稳压范围内为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,启动时间为从电源开机起到输出电压达到4.75V为止的时间。


  • 保持时间:电源从切断输入电源起到其输出电压下降到稳压范围外为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,保持时间为从关机起到输出电压低於4.75V为止的时间,一般值为10-20ms,以避免电力公司供电中由于短时电压中断(半个或一个电网电压周期)时负载工作受到影响。


  • 7、多路输出电源的交叉调整率:


  • 多输出还需要考虑交叉调整率(CrossRegulation)。


  • 什么是交叉调整率?


    一路输出负载变化时,另一路输出电压的变化范围。


    提高交叉调整率的常规办法:后级调整


    如:小功率多路输出Flyback



    输入电压范围..............90~264VAC,120-370VDC


    输入电流..................2.0A/115V1.1A/230V,输入频率:47~63HZ


    冲击电流..................冷启动电流20A/115V40A/230V


    漏电流....................<2mA/240VAC


    输出电压调节范围..........CH1:-5~+10%


    电压调整率................CH1:<1%,CH2:<1%


    负载调整率................CH1:<3%,CH2/3:<4-8%


    过载保护..................105%~150%保护类型:电流限制,自动恢复


    过压保护..................115-135%CH1额定输出电压


    温度系数..................±0.03%℃(0~50℃)


    启动、上升、保持时间......800ms,60ms,20ms


    抗震性....................10~500Hz,2G三轴10min./1周期,每轴1小时


    耐压性....................输入-输出:3KVAC,输入-外壳:1.5KVAC,


    输出-外壳:0.5KVAC1分钟


    绝缘电阻...............输入-输出、输入-地、输出-地500VDC/100MOhms


    工作温度、湿度............-10℃~+60℃,20%~90%RH(0-45℃/100%,-10℃/80%,60℃/60%LOAD)


    存储温度、湿度............-20℃~+85℃,10%~95RH


    外形尺寸..................199*99*50mmCASE916A


    重量......................0.6kg;20pcs/13kg/1.17CUFT


    安全标准..................满足UL1310,TUVEN60950要求


    EMC/谐波标准...............满足


    EN55022classB/A,EN61000-3-2,3


    EN61000-4-2,3,4,5,6,8,11,ENV50204


    2选择合适主电路拓扑(AC-DC)


    基本原则:功率等级,成本,效率,尺寸大小



  • 功率在75瓦以下时,一般不对输入侧谐波进行限制。因此选用电路简单、成本低廉的反激式电路。日本限制50W以下。照明要求更高,25W。


  • 电路功率在75瓦以上一般电源要求满足谐波IEC61000-3-2。一般要求有功率因数校正,因此大多采用两级的方案。BoostPFC+Flyback;<100W、BoostPFC+halfbridge100W<<500W


  • 当更大功率(500瓦以上),可采用半桥或者全桥。成本要求严,就选择半桥,功率大则选择全桥。推挽型电路通常用于功率较大,输入电压很低的场合。


  • 一般功率小于20W时,由于电源的损耗以磁元件,开关,和驱动损耗为主,通态损耗比重小(电流小),因此选择电路拓扑简单的方案。如DCMFlyback。


  • 当电源的损耗以通态损耗为主时(大功率,或者低压大电流),需要考虑能够降低通态损耗的方案。比如:同步整流,多级转换,并联,混合拓扑等。



  • 3元器件设计

    例:Flyback主电路中哪些元器件需要我们设计?


    ①计算电路工作参数。输入、输出电压


    ②运行参数。开关频率、最大占空比


    ③变压器。


    ④开关管-电压,电流


    ⑤副边二极管-电压、电流


    ⑥输出滤波电容


    ⑦吸收电路


    设计步骤


    (一)、确定输入直流母线的电压变化范围:


    1)随输入变化范围


    2)每个工频周期内电压变化





    (二)、设计开关频率fs,最大占空比Dmax=0.45


    ?按照要求设定开关频率


    ?根据输入功率,并假定最低电压最大占空比,刚好临界连续,然后确定电感峰值电流


    Pinmax=Pomax/efficiency


    Iavgmax=Pinmax/VDCmin


    Ipeak=2*Iavgmax/D



    (三)、设计反激变压器



    –根据最大峰值电流,确定原边电感量

    Pinmax=0.5*Lm*Ipeak2*fs


    –根据经验,选定磁芯尺寸,计算原边匝数。

    Np=(Lm*Ipeak)/(Ae*Bmax)

    Ae是磁芯截面积;Bmax是设计的最大磁通密度。


    –根据电感量和匝数,设计气隙。


    –根据原边开关管的额定电压选择合适的匝比。为了获得较好的副边交叉调整率,有时候需要调整变压器原边的匝数。


    例:副边Vo1:Vo2=5:3


    初步计算得到:Ns1=3,Ns2=1.8;如果Ns2取2匝,则调整率可能比较差。于是,修改副边匝数,Ns1=5,Ns2=3。


    (四)、开关管选择:功率MOSFET


  • 开关管电压应力:

  • 例:原边选择650V的MOSFET,则原边的开关管的电压应力不应超过600V。

    于是计算最大应力:Vpmax=VDCmax+(Vo+Vdrop)*Np/Ns+60V


  • 开关管电流应力:

  • 计算变压器原边的最大电流

    一般情况下:Vo*Np/Ns<140V;

    考虑,原边开关管的应力,副边二极管的电压应力,最大占空比三者折衷。


    (五)、副边二极管的选择:



    –快恢复二极管


    –计算二极管的耐压

    VD=(Vdcmax*Ns/Np+Vo)*1.3


    (六)、输出滤波电容的选择:


    根据电流/电压应力,纹波要求,选择电解电容。


    (七)、RCD吸收电路


  • 考虑问题点:

  • 1)吸收效果

    2)损耗尽可能小

    吸收效果与损耗之间折衷!

    不仅对FLYback,所有存在R的吸收电路都同样的设计原则。


    损耗估算方法:

    1)Psnuber=Vc2/R


  • MOSFET关断时,当Vds超过RCD缓冲电路中的电容两端的电压VSN时,缓冲二极管导通.尖峰电流被RCD电路吸收,从而削减了尖峰电流.缓冲电容一定要足够大,才能保证在一个开关周期内电容两端的电压没有显著变化.但是吸收电容太大,也会增加缓冲电路的损耗。必须折中。


  • 吸收电路消耗的电能可由下式计算得。则取电阻为3W的功率电阻,其阻值和电容值可由软件计算得,如下图



  • 4其他模式flyback设计


    CCM/DCMFlyback设计



  • 在功率较大时,如65W。为了降低低压


  • 输入时的导通损耗,使低压输入时进入CCM模式。高压输入时,DCM模式。


    设计步骤与DCM模式相同,设计公式不同。

    –计算原边电感值公式不同

    –计算匝比公式不同

    –计算开关管电压、电流应力不同

    –计算二极管电压、电流应力不同

    –计算输出纹波不同


    BoundaryCMFlyback


  • 在母线电压的变动范围内,都是临界模式。(变频)与DCM设计步骤和方法模式一样。



  • BCM/DCM优点:

  • 1)原边开关管的开通损耗小。

    2)副边二极管的反向恢复电流小。

    3)反向恢复引起的共模噪声小

    4)二极管的电压应力小,宜选用低压器件。


  • BCM模式的缺点:

  • 1)原边开关管的导通损耗大。

    2)频率变化,差模滤波器需要按照最低频率设计。共模滤波器要按照较高频率设计。


    两个条件使上面的缺点不再重要:

    1)MOSFET器件的改进,Rdson越来越小。使原边的导通损耗占的总损耗的比重减小。

    2)BCM使副边的二极管的反向恢复引起的共模减小。


    5热设计

  • 开关管一般要加散热器,散热器和开关管之间要加绝缘垫片和涂上散热硅胶。


  • 在大功率的开关电源设计中,一般还要安装风扇采用强迫风冷。



  • 6布线设计及EMI

  • 各元器件的引脚特别是电容的引脚要尽量短,否则电容对高频的吸收效果差;


  • 大电流流过的互连线要粗要短;


  • 尽量不要形成大的环路,否则干扰太大,影响调试。


  • 控制电路的布线与功率电路的布线要分开。


  • 控制芯片和变压器都要安装座子,以方便拆卸。布线时充分考虑散热以及方便测试,整洁,各功能模块清楚。


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    5kw开关电源电路设计
    发布人:su19950703 发布时间:2025-02-21