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高壓直流電源經典問與答

来源:美端电气 ??发布时间:2019-04-05 14:14

高壓直流電源經典問與答高压直流电源宅男影院a广泛应用于LED照明、仪器仪表、空气净化器、安防监控等领域,是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。

隨著電力電子技術的發展和創新,使得高壓直流電源技術也在不斷地創新。目前,高壓直流電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備,是當今電子信息産業飛速發展不可缺少的一種電源方式。
這裏主要介紹的只是高壓直流穩壓電源,其功能是將電能質量較差的原生態電源(粗電),如市電電源或蓄電池電源,轉換成滿足設備要求的質量較高的直流電壓。高壓直流穩壓電源的核心是DC/DC轉換器。
因此高压直流稳压电源的分类(Classification)是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说,高压直流稳压电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的,DC/DC转换器的分类基本上就是直 流高压直流电源的分类。
高压直流电源大致由主电路、 控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。
1、主電路
沖擊電流限幅:限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流。
輸入濾波器:其作用(role)是過濾電網存在的雜波及阻礙本機産生的雜波反饋(feedback)回電網。地網接地電阻測試儀運行中變電站地網接地電阻的測量,由于受系統流入地網電流的幹擾以及試驗引線線間的幹擾,使測試結果産生較大的誤差。特別會對大型接地網接地電阻的測試結果産生很大影響。測試接地網接地電阻的方法很多,主要是工頻大電流法和異頻電源法兩種。
整流與濾波:將電網交流電源直接整流爲較平滑的直流電。
逆變:將整流後的直流電變爲高頻交流電,這是高頻高壓直流電源的核心部分。
輸出整流與濾波:根據負載需要,提供穩定可靠的直流電源。
2、控制電路
一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉冲宽度或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路(Electric circuit)提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。
3、檢測電路
提供保護電路中正在運行中各種參數(parameter)和各種儀表數據。
4、輔助電源
實現電源的軟件(遠程)啓動,爲保護電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。
下面介绍一些关于高压直流电源(power supply)经典回答。
1、高壓直流電源變壓器(Transformer)如果用銅帶取代漆包線,其允許通過的電流怎麽算?比如說厚度爲0.1mm的銅帶,允許通過的電流怎麽算?
●專家解答:如果高壓直流電源變壓器用銅帶取代漆包線,銅帶(漆包線)的渦流損耗可以大大將小,工作頻率可以相應提高,但直流損耗幾乎不變,銅帶允許通過的電流密度一般還是不要超過4.5A/平方毫米。電流密度等于電流除與以導體的截面積,導體的截面積等于厚(0.1mm)乘以寬(銅帶的寬度)。
2、电源(power supply)开关交流回路和整流器的交流回路是最容易产生电磁干扰的吗?
●專家解答:高壓直流電源産生電磁幹擾最嚴重的地方是開關變壓器的初、次級線圈組成的電路,但它的幹擾會通過感應對其它電路産生輻射和傳導幹擾,傳導幹擾和輻射幹擾最嚴重的地方是電源線,因爲電源線很容易成爲輻射源的半波振子天線,另外它又與外線路進行連接,很容易把幹擾信號傳輸給其它設備(shèbèi)。所以在高壓直流電源的輸入端一定要對電源線進行有效隔離。
3、降低變壓器的溫升有什麽具體方法?
●專家解答:降低變壓溫升的方法一個是降低變壓器磁芯的最大磁通增量(Bm)的取值,因爲變壓器磁芯的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)與磁通密度的平方成正比;另一個是降低高壓直流電源的工作頻率,因爲變壓器磁芯的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)與工作頻率成正比;再一個是降低線圈的損耗,線圈的損耗(主要是渦流損耗),線圈的渦流損耗與集膚效應損耗也與工作頻率成正比,降低線圈的直流損耗必須降低導線的電流密度,一般漆包線的電流密度不能超過4.5A/平方毫米。
4、反激式高壓直流電源的占空比是如何變化的?
●专家解答:反激式高压直流电源(power supply)的占空比主要由输入电压和高压直流电源管的耐压来决定,当输入电压变化时占空比也要跟着变化。接地電阻測試儀厂家適用于電力、郵電、鐵路、通信、礦山等部門測量各種裝置的接地電阻以及測量低電阻的導體電阻值;本表還可測量土壤電阻率及地電壓。例如當輸入電壓爲AC260V時,如果電源開關管的耐壓爲650V,則占空比大爲0.306;當輸入電壓爲AC170V時,占空比大約爲0.5;當輸入電壓低于AC170V時,占空比大于0.5。但不管輸入電壓這樣變化,高壓直流電源都會通過改變占空比來大到穩定(或改變)輸出電壓的數值。
5、正激和反激的區別主要在哪?
●專家解答:正激式高壓直流電源是電源開關管導通的時候,電源向負責提供功率輸出,而關斷的時候沒有功率輸出。反激式高壓直流電源正好相反,電源開關管導通時只向變壓器存儲能量,沒有給負載提供功率輸出,僅在電源開關管關斷時才向負載提供輸出。正激式高壓直流電源輸出電壓是取整流輸出電壓的平均值,反激式高壓直流電源輸出電壓是取整流輸出電壓的半波平均值,兩種電壓輸出的相位正好相反。
6、能具體講講環路設計嗎?
●專家解答:反饋環路的增益,既不是越大越好,也不是越小越好。當反饋環路的增益過高時,輸出電壓(voltage)會圍繞著平均值來回跟蹤,輸出電壓上下波動很厲害,增益越高,波動的幅度就越大,嚴重時會出現振蕩;當反饋環路的增益過低時,輸出電壓又會不穩定,因爲電壓跟蹤不到位,會存在一個滯後誤差。
爲了使輸出電壓穩定,但又不發生振蕩,一般都把反饋環路分成三個回路來組成,一個回路用來決定微分增益的大小,另一個回路用來決定積分增益的大小,還有一個是決定直流增益的大小。這樣做的目的是,在誤差信號很小的時候,環路增益很大,而在誤差小號很大的時候環路增益又會變小,即誤差放大器的增益是動態的。仔細調節這三個反饋環路的增益,就可以實現高壓直流電源既穩定,又不出現振蕩。
7、反激电源(power supply)开关MOS如何降到最低?特别是在硬开关条件下。
●专家解答:降低占空比,但占空比太低,电源的工作效率大大降低,电压调整范围(fàn wéi)也会减小。
8、銅箔損耗占電源損耗比例約爲多少?
●專家解答:非常小,如果銅箔損耗大,銅箔的溫升會很高,如果超過80度,銅箔的油漆會發黃。但也只相當于一個1~3瓦左右的金屬膜電阻在同樣溫升時的損耗。
9、驅動波形大小波問題是什麽原因引起的??我有款電源,在低壓AC85-120V的時候輸出驅動都很正常,當電壓變爲120-150V的時候,驅動出現大小波,輸出電流明顯下降。當電壓再次提升到150V-265V的時候,驅動波形的頻率完全不對頭了,輸出也不對了。
●專家解答:如果你的驅動電路采用電容或變壓器輸出,會出現這種情況,因爲電容或變壓器傳輸波形(信號時),信號中不能含有直流分量,如果含有直流分量,輸出波形將出現嚴重失真,只有驅動電路的輸出波形,其占空比爲0.5時,輸出波形才不會産生失真,而占空比過大或過小,都會出現失真。
10、想問下關于整流橋的選擇,不同的功率選怎麽樣的整流橋?還有就是我做了一款30W的電源,用了3A700V的整流橋,發現整流橋很燙,沒幾分鍾溫度就大約有60多度了。這個引起整流橋發燙的原因有哪些?
●專家解答:整流二極管的選擇主要是根據流過整流二極管的電流大小和耐壓還有工作頻率這三個參數來決定,進行電路參數設計時,流過整流二極管的電流一般只能取標稱值(25℃時)的三分之一,因爲流過整流二極管的工作溫度可能會上升到80℃以上。如果整流二極管的導通和關斷速度很低,它在電壓反向的情況下還會導通一段時間,即反向電流非常大,這樣整流二極管也會發熱。你的整流橋發熱可能屬于後一種情況。
11、反馈环路设计 以及 补偿 如何入手?还望老师耐心解答。
●專家解答:反饋環路的增益,既不是越大越好,也不是越小越好。當反饋環路的增益過高時,輸出電壓會圍繞著平均值上下波動,增益越高,波動的幅度就越大,嚴重時會出現振蕩;當反饋環路的增益過低時,輸出電壓又會不穩定。爲了使輸出電壓穩定,但又不發生振蕩,一般都把反饋環路分成三個回路來組成,一個回路用來決定微分增益的大小,另一個回路用來決定積分增益的大小,還有一個是決定直流增益的大小。仔細調節這三個反饋環路的增益,就可以實現高壓直流電源既穩定,又不出現振蕩。
12、最近在做DC TO DC效率有点低,怎样解决呢?
●專家解答:把工作頻率降低,或把電源開關管換成一個高速開關管,另外還可以把變壓器的體積加大,把最大磁通密度(Bm)的取值降低,即把開關變壓器初級線圈的匝數增加,因爲開關變壓器的磁滯損耗和渦流損耗與工作頻率成正比,與最大磁通密度增量的平方成正比。
13、老師您好,您是怎麽計算最小直流電壓的?我看了好幾個版本一直找不到最合適的。
●專家解答:這裏我不太明白你說的“最小直流電壓”是指哪方面?如果是高壓直流電源的最小輸入直流電壓,一般可根據最低輸入交流電壓換算得來,比如,最低輸入交流電壓爲AC100V(有效值),則換算爲最低直流輸入電壓大約爲120V(取平均值),因爲整流濾波後最大值爲140V,最低值爲100V,取平均值就是120V。
如果最小直流電壓爲晶體管自激式高壓直流電源的正反饋電壓,則此電壓最好選爲晶管導通時工作電壓的2倍,而留1倍作爲可調整的余量用。如果最小直流電壓爲場效應管驅動電路(DC)的最小工作電壓,則此工作電壓最低不能小于16V,因爲,大功率場效應管深度飽和需要的驅動電壓都在12V以上(最好爲20V)。
14、老师您好,我做的反激式变压器电源(power supply)输出侧有毛刺,且毛刺的频率和原边开关频率一样,怎么消除毛刺呢?
●專家解答:在次級整流與濾波電容之間串了一個小電感,但電感流過直流時不能飽和,這種電感的磁回路不能用封閉式的,必須要留有很大的氣隙。
15、老师您好!反激式电源开关频率如何优化选择? VOR反激电压如何优化设置,在什么情况下最合适?谢谢!匝比如何 最优化计算?谢谢。
●專家解答:反激式高壓直流電源工作頻率(frequency)的選擇主要與高壓直流電源的工作效率(efficiency)和體積大小有關,而高壓直流電源的工作效率又主要與高壓直流電源管、開關變壓器的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)有關,這兩者的損耗均與頻率成正比。高壓直流電源管的損耗主要由開通損耗(導通時間損耗)和關斷損耗(關斷時間損耗)組成,高壓直流電源管的導通時間和關斷時間越長,這兩個損耗就越大。
一般大功率高壓直流電源管的導通時間和關斷時間都比小功率高壓直流電源管的導通時間和關斷時間長很多,所以大功率高壓直流電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮高壓直流電源的工作效率(efficiency)時,如果從高壓直流電源的體積和成本等方面考慮,最好
選工作效率爲80%左右較爲合適,此時,高壓直流電源管的損耗大約占總損耗的50%,開關變壓器的損耗大約占總損耗的30%,其余電路的損耗大約占總損耗的20%。数字接地電阻測試儀专为现场测量接地电阻而精心设计制造的,采用最新数字及微处理技术,3线或2线法测量接地 电阻,具有独特的线阻校验功能、抗干扰能力和环境适应能力,确保长年测量的高精度、高稳定性和可靠性。开关变压器的匝数比与输入输出电压的比值(两数相比所得的值)有关,与高压直流电源的占空比有关。
16、老师您好! 初期峰值电流IP 和反激电压VOR 以及最优化的反激电源占空比 如何设定(shè dìng),谢谢!
●專家解答:反激式高壓直流電源的初、次級線圈産生的反激電壓的大小均與高壓直流電源的占空比有關,以及與輸入電壓有關,在選擇高壓直流電源的占空比時,必須考慮,初、級線圈産生的反激電壓峰值與工作電壓(輸入電壓)之和不能超過電源開關管耐壓Bvmax的0.7倍,根據此條件(Bvmax)就可以計算反激式高壓直流電源在最高輸入電壓時的最大占空比Dmax。例如,Bvmax爲650V的電源開關管,在輸入電壓爲AC260V時,其占空比只能選爲0.306左右。
17、老师您好!反激式电源开关频率如何优化选择? VOR反激电压如何优化设置,在什么情况(Condition)下最合适?谢谢!匝比如何 最优化计算?
●專家解答:反激式高壓直流電源工作頻率的選擇主要與高壓直流電源的工作效率有關,而高壓直流電源的工作效率又主要與高壓直流電源管、開關變壓器的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)有關,這兩者的損耗均與頻率成正比。高壓直流電源管的損耗主要由開通損耗(導通時間損耗)和關斷損耗(關斷時間損耗)組成,高壓直流電源管的導通時間和關斷時間越長,這兩個損耗就越大。
一般大功率高壓直流電源管的導通時間和關斷時間都比小功率高壓直流電源管的導通時間和關斷時間長很多,所以大功率高壓直流電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮高壓直流電源的工作效率時,如果從高壓直流電源的體積和成本等方面考慮,最好選工作效率爲80%左右較爲合適,此時,高壓直流電源管的損耗大約占總損耗的50%,開關變壓(氣壓變量)器的損耗大約占總損耗的30%,其余電路的損耗大約占總損耗的20%。開關變壓器的匝數比與輸入輸出電壓的比值有關,與高壓直流電源的占空比有關。
18、老師您好,我做的反激式變壓器(Transformer)電源輸出側有毛刺,且毛刺的頻率和原邊開關頻率一樣,怎麽消除毛刺呢?
●專家解答:在次級整流與濾波電容之間串了一個小電感,但電感流過直流時不能飽和,這種電感的磁回路不能用封閉式的,必須要留有很大的氣隙。
19、老師您好,您是怎麽計算最小直流電壓的?我看了好幾個版本一直找不到最合適的?
●专家解答:这里我不太明白你说的“最小直流电压”是指哪方面?如果是高压直流电源(power supply)的最小输入直流电压,一般可根据最低输入交流电压换算得来,比如,最低输入交流电压为AC100V(有效值),则换算为最低直流输入电压大约为120V(取平均值),因为整流滤波后最大值为140V,最低值为100V,取平均值就是120V。
如果最小直流電壓爲晶體管自激式高壓直流電源的正反饋電壓,則此電壓最好選爲晶體管導通時工作電壓的2倍,而留1倍作爲可調整的余量用。如果最小直流電壓爲場效應管驅動電路的最小工作電壓,則此工作電壓最低不能小于16V,因爲,大功率場效應管深度飽和需要的驅動電壓都在12V以上(最好爲20V)。
20、最近在做DC TO DC效率有点低,怎样解决呢?
●專家解答:把工作(job)頻率降低(reduce),或把電源開關管換成一個高速開關管,另外,還可以把變壓器(Transformer)的體積加大,把最大磁通密度(Bm)的取值降低,即把開關變壓器初級線圈的匝數增加,因爲開關變壓器的磁滯損耗和渦流損耗與工作頻率成正比,與最大磁通密度增量的平方成正比。
21、问题: 反馈环路设计(Design)以及补偿如何入手?还望老师耐心解答。
●专家解答:反馈环路的增益,既不是越大越好,也不是越小越好。当反馈环路的增益过高时,输出电压会围绕着平均值上下波动,增益越高,波动的幅度就越大,严重时会出现振荡;当反馈环路的增益过低时,输出电压又会不稳定。为了使输出电压稳定,但又不发生振荡,一般都把反馈环路分成三个回路来组成,一个回路用来决定微分增益的大小,另一个回路用来决定积分增益的大小,还有一个是决定直流增益的大小。仔细调节这三个反馈环路的增益,就可以实现高压直流电源(power supply)既稳定,又不出现振荡。