逆变器EN300

有源滤波器的基本原理

       有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

       技术优势　　绿色化

       效率达97.2%，比效率为95%的有源滤波器年节约电能约6, 500kwh

       效率更高的拓扑增强型控制算法

       基于精确模型的热设计和结构优化

       小型化

       体积仅为同类主流品牌1/6,占用更少空间 ，

       活适应不同的工况安装创新，壁挂式或机架式安装使用更少的原材料,保护环境

       智能化

       补偿指定次数谐波可调感性、容性无功补偿补偿系统不平衡负载自动检测、抑制系统谐振全功能监控系统

       模块化

       N+1冗余，显著提高系统可靠性流水线生产 ， 更出色质量保证减少系统单故障点灵活并联，适应不同工况

       功能特性

       同时滤除2~50次谐波，或选择2~50次内任意次数谐波进行补偿 响应时间小于300μs

       采用3DSP+CPLD全数字控制方式和国际知名品牌高速IGBT，闭环控制，精确滤除谐波

       应用四相线技术，消除中性线电流

       自动消除谐振，不受电网阻抗和系统阻抗变化影响 具有补偿谐波；同时补偿谐波和无功；同时补偿谐波，无功和负 载三相电流不平衡三种工作模式

       电子式过负荷保护

       逆变器控制具备了机器快速的FPGA，功率数字信号处理功能

       模块化设计，易于扩展 多机并联集中监控功能 远程网络监控功能

       维护方便，在符合要求的工作环境下工作，非机器故障无需维护

       产品设计标准

       国际标准

       EN 50091-3, EN 61000-6-2, EN55011, EN 50178:1997, IEC 62040-3, IEC 50178:1997, AS 62040-3（VFI SS 111）, CISPR11

       国家标准

       GB/T14549-93《电能质量：公用电网谐波》

       GB/T15543-1995 《电能质量：三相电压允许不平衡度》

       GB/T15945-1995 《电能质量：电力系统频率允许偏差》

       GB/T12326-2000 《电能质量：电压波动和闪变》

       GB/T12325-2003 《电能质量：供电电压允许偏差》

       GB/T18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》

       GB/T15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》

       GB7625.11998 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》

       GB 4208-2008《外壳防护等级(IP代码)》

       电压输入范围

       额定工作电压为380V，可承受-40%～+20%的电压波动，频率为50/60Hz, 可承受+/-5%的频率波动，适应各种不同工况的电能质量环境。同时，如果电压波动超过上下限，机器自动闭锁输出，并 发出告警。

       自动限流

       自动限定在额定容量范围内100%输出，如果负载侧谐波电流大于机 器额定容量，机器会在额定容量内继续输出电流补偿谐波，不会发生过载导致自身超载或退出运行。

       负载短路保护

       可承受负载瞬间短路的冲击，在短路消除后重新启动。

       并联独立控制

       并联接入电网，不会因机器故障导致电网发生断电事故。多台YW-APF有源电力滤波器并联系统，如果一台因故障退出运行，剩余的 机器仍能正常工作实现滤波功能。

       三相电流独立控制

       各相电流独立控制，单相注入电流，不受系统三相电流不平衡影响，中性线滤波能力为相线的三倍。

       IP防护等级及防雷保护

       IP保护等级为IP20；防雷保护能力为20kA。

       监控系统

       系统具备快速、完全的故障自检功能，包括市电欠压或过压、母线 过压或过流、风扇故障、功率器件过温、输入保险丝熔断等各种故障自检，所有故障均通过LCD显示屏及LED运行状态灯发出告警信号，同时机器自动采取相对应的操作保护系统。 监控系统在供电或断电情况下可保存500条故障记录，便于分析原因 及排除故障。

什么是开关电源

开关电源又称交换式电源、开关变换器。

       是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。

       所谓开关电源，是指它的调整管工作于开关状态（串稳电源调整管工作于放大状态），它的特点是工作频率高，达1万多Hz；变压器用铁氧体芯，体积小，大大降低铜耗和铁耗。

       开关电源是相对于线性电源而说的，并不表示带'开关'的电源就是开关电源。

拆一款300W储能电源，内置和特斯拉无钴电芯相同材质电池组

        羽博300W便携式储能电源主体采用长方体造型，顶部带有固定提手。机身壳采用PC材质塑料，表面喷砂呈银灰色，边角圆润。

        机身正面中心印有Yoobao品牌。

        上方设有一个隐藏仓位用来放置电源线，携带方便。

        背面印有产品相关参数。

        型号：EN300WLPD

        电池容量：80000mAh/3.2V(磷酸铁锂)

        电池能量：256Wh（TYP）

        AC输入：AC~220V/50Hz，300W正弦波

        输入12V IN：12-24V/1A-5A(Max 60W)

        USB-C输入/输出：5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A

        USB1/2输出：5V3A、9V2A、12V1.5A

        照明灯功率：3W

        总输出USB1+USB2：5V4A

        输出12V OUT：12V6A

        制造商：东莞市羽博通讯设备有限公司

        机身一端从左往右：最上一排是DC输入接口、照明灯以及对应的开关键；中间一排是两个DC输出接口、2A1C三个USB接口、电量指示灯以及区域通电单独控制按键；最下一排是AC输出插孔和总开关。

        另一端设计有散热窗口。

        底部四角设有防滑垫。

        实测羽博这款储能电源长约27cm。

        宽度约10.5cm。

        高度约为13cm。

        重约3.1千克。

二、羽博300W便携式储能电源拆解

        机身两端装饰塑料环采用卡扣固定，里面设有封装螺丝。电源线收纳仓处也设有固定螺丝。

        拧开固定螺丝，从两端入手即可拆开壳体。

        羽博户外电源内部两端分别是逆变器和输出电路板，顶部是AC充电电路板，中间是电池组。

        逆变器输出的导线连接到另外一面输出口上，粘贴胶带固定在外壳上。

        外壳内部有固定电池组的塑料柱。

        电池组塑料外壳上的塑料柱对应外壳上的塑料柱，固定电池组。

        AC输入充电小板特写，输入输出采用插座连接，便于组装。

        AC输入线采用XT30连接，焊点涂胶加固。

        将电池组取出，电池组对应另一半壳体的一面上设有电池保护板。

        逆变器电路板通过导线直接连接到电池端，通过并联的绿色保险丝保护。

        逆变器散热风扇特写。

        保护板正面一览，电池和逆变器大电流接口采用螺丝固定。保护板支持电池组均衡，两个输出口采用XT30焊接，主板接口负责USB输出和充电，这款户外电源没有车充接口，故保护板上车充接口未连接。

        主板背面有一块铝散热片为LED照明灯散热。

        一颗双色LED指示灯。

        羽博这款户外电源采用四串磷酸铁锂电池，充电头网使用Power-Z KT002测得电池组输出电压为13.33V。

        测量单节电池电压为3.34V。

        电池组保护板采用螺丝固定在外壳上，电池组采用塑料外壳支撑保护。

        电池正负极采用铜片点焊连接并焊接导线，电力输出和单体电池电压检测。

        断开电池保护板与电池的连接，保护板下方还有两组连接导线。

        保护板上有热敏电阻检测电池组温度。

        热敏电阻探头特写。

        保护板采用五颗MOS管并联保证大电流输出，MOS管左侧是电流检测电阻，用于检测电池组输出电流进行过流保护。电池输入和逆变器输出端子电流较大，采用螺丝固定的结构，右侧两路输出采用XT30接口连接，方便组装。

        XT30接口特写，贴片式焊板固定。

        四颗30A保险丝并联焊接，用于电池组过流保护。

        30A保险特写。

        电池组检流电阻，两颗1mΩ和一颗3mΩ并联。

        电池保护芯片特写，保护板涂有三防漆保护。

        清理掉三防漆，左侧为充电均衡电路，电池组保护芯片采用赛微CW1244。

        赛微CW1244是一款3，4串锂电池保护IC，支持磷酸铁锂以及高压平台等多种锂电池保护，支持电池均衡，支持高精度过充电，过放电，过流保护。CW1244还支持电池温度保护、断线保护等功能。

        赛微 CW1244 详细资料。

        电池保护管采用五颗并联，对向串联。

        电池保护管采用Royes RE30N90S，NMOS，30V90A，TO252封装。

        电池保护板背面没有元件。

        电池组采用玻璃纤维胶带缠绕固定。

        四串电池组重达1800克。

        电池正负极之间采用铜片点焊连接。

        储能电源内置充电模块背面，电路板上印刷18V3A输出。

        充电模块采用昂宝 OB5269 高性能PWM控制器，内置高压启动和软启动，内置多重保护功能，适用于电池充电器和适配器应用。

        昂宝 OB5269 详细资料。

        CT1018光耦用于反馈输出电压。

        同步整流控制器，丝印007L34。

        同步整流管采用锐骏 RUH1H80M，耐压100V，导阻6mΩ，适用于同步整流。

        锐骏 RUH1H80M 详细资料。

        431电压基准，用于输出稳压。

        充电模块输入有保险丝，NTC浪涌抑制电阻和压敏电阻保护，保险丝额定电流3.15A。

        输入NTC浪涌抑制电阻。

        10D561K压敏电阻，用于输入过压保护。

        输入端两级共模电感和X电容。

        TENTA天泰MKP X2安规电容，0.22μF。

        铜带绕制的共模电感。

        输入端GBP410整流桥，4A1000V。

        输入高压滤波电解电容，来自凯泽电子，22μF400V，四颗并联。

        智旭电子安规Y电容。

        为PWM主控芯片供电的小电容，50V10μF。

        充电模块整流滤波输出采用两颗680μF 25V固态电容并联。

        储能电源输出面背面，有照明灯，输出口和AC输出插座。

        照明LED灯的背面有铝合金散热板。

        拆下照明LED灯的散热板，继续拆解。

        拆下输出端电路板，照明LED灯，电路板上还有电量指示灯。

        内置LED采用CREE XML系列，铝基板使用导热胶粘贴在散热片上。

        左上角插孔为充电输入插孔，下面分别是12V输出插孔，两个支持快充的USB-A插孔，和USB-C插孔。

        同步升降压采用四颗泰德 TDM3458 NMOS组成H桥，耐压30V，DFN5*6封装。

        泰德 TDM3458 详细资料。

        芯海 科技 CS32G020K8U6，支持USB Type-C和PD3.0协议的USB-C控制器，适用于快充适配器，移动电源，车充，HUB等领域，用于储能电源USB-C接口充放电控制。

        南芯SC8815同步升降压控制器，与TDM3458组成双向同步升降压，由芯海协议芯片控制实现输出或输入充电。

        冠禹半导体 KS4310MA，PMOS，-40V/-32A，PDFN3333封装，用于端口切换。

        冠禹半导体 KS4310MA 详细资料。

        双USB-A口输出采用英集芯 IP6538，这是一款集成同步开关的降压转换器、支持14种输出快充协议、支持Type-C输出和USB PD2.0、PD3.0（PPS）协议的双口输出SOC IC，为车载充电器、快充适配器、智能排插提供完整的解决方案。IP6538输入电压最高32V，耐压40V，8.2V自动关闭防止电瓶过放。数据脚支持过压保护，且IP6538具有完善的保护功能。

        英集芯IP6538支持双USB Type-C，USB Type-C和USB A，或者双USB A输出，集成双口自动插拔检测功能，单独使用任意一口都可支持快充输出， 当双口同时使用时，双口都输出5V。

        英集芯 IP6538 详细资料。

        两个DC插座采用锐骏 RU3040M2配合电阻进行过流保护检测。

        锐骏 RU3040M2 详细资料。

        LM358，用于两个DC插座的过流保护检测。

        用于USB-A口输出的VBUS开关管和电流检测电阻。

        远翔 FP7152 内置开关的1A LED降压驱动器，用于LED照明灯驱动。

        远翔 FP7152 详细资料。

        用于驱动LED的47μH电感。

        逆变器模块一览，散热片中间夹有一个小风扇，很是紧凑，侧面焊接小板用于检测控制及调制信号驱动输出。

        输入端两颗40A保险丝并联。

        小板上有升压驱动电路和输出调制驱动电路。

        逆变器升压驱动采用SG3525A驱动升压管。

        意法 SG3525A详细资料。

        一颗无标芯片，用于检测保护功能。

        78L05三端稳压。

        三颗PC817光耦。

        ON安森美 LM339DG 四路电压比较器。

        丝印IR2103S。

        侧边小板背面。

        一颗无丝印芯片。

        一颗贴片滤波固态电容，规格为25V 10μF。

        下方还有一颗，规格为35V 22μF。

        小风扇特写。

        CBB薄膜滤波电容，224J630V。

        另一颗特写，105J630V。

        华润微 CS20N60 NMOS，耐压600V，20A电流，导阻0.35Ω，用于交流输出调制，TO220封装。

        华润微 CS20N60 详细资料。

        华润微 CS180N06 NMOS，耐压60V，180A电流，导阻3.2mΩ，用于逆变器电池端升压，TO220封装。

        华润微 CS180N06 详细资料。

        滤波电感特写。

        两颗大的滤波电容规格为25V 3300μF，小电容规格为25V 470μF。

        散热片中有一颗热敏电阻用于检测温度。

        逆变器背面正负极输入采用大面积露铜加锡。

        逆变器模块拆完一览。

充电头网拆解总结

        羽博300W便携式储能电源EN300WLPD采用全塑料外壳，边角过渡圆润，顶部有提手设计携带方便。设有照明灯、USB-C、USB-A和AC插口等，C口支持65W PD双向快充，USB-A口支持18W快充。外出活动时，能拿来给笔记本、手机等供电，夜间照明也能排上用场。

        充电头网通过拆解发现，这款户外电源采用四串磷酸铁锂电池，设有赛微CW1244和热敏电阻对电池进行过充、过流、过温保护；充电器模块，开关电源部分采用了昂宝OB5269主控芯片、锐骏同步整流管RUH1H80M。

        采用南芯SC8815同步升降压控制器搭配泰德MOS管组成双向同步升降压，由芯海 科技 CS32G020K8U6控制USB-C接口充放电。双USB-A口输出采用英集芯IP6538控制，实现单口快充双口5V输出。逆变器采用的是纯正弦波，能满足大部分用电设备的需求。

开关电源和的概念

       开关电源编辑开关电源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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用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。1简介随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。2主要用途开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。3主要类型编辑现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。

        开关电源内部结构

这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与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 流开关电源的分类。直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器 有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter） 和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。

        开关电源内部结构图

单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器 ，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特性。按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可 以从负载侧向电源侧传输功率。DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔 （Royer）转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开关（Hard Switching）

        开关电源

和软开关（Soft Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching loss）。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-Current·Switching，ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造 了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。绝缘栅双极性晶体管（Insu1ated Gate Bipo1ar tansistor，IGBT）是一种复合开关器件，关断时的电流拖 尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流（ZCS）关断方式。IGBT在 零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。谐振转换器（ResonantConverter ，RC）、准谐振转换器（Qunsi-Tesonant Converter，QRC）、多谐振转换器（Mu1ti-ResonantConverter，MRC）、零电压开关PWM转换器（ZVS PWM Converter）、零电流开关PWM转换器（ZCS PWM Converter）、零电压转换（Zero-Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器和零电流转换（Zero- Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展，促使了高频开关电源的发展。4基本组成编辑开关电源大致由主电路、

        开关电源

控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。1、主电路冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。2、控制电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，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，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、检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。4、辅助电源实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。5主要分类编辑人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，

        320W单组开关电源

边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类。微型低功率开关电源开关电源正在走向大众化，微型化。开关电源将逐步取代变压器在生活中的所有应用，低功率微型开关电源的应用要首先体现在，数显表、智能电表、手机充电器等方面。现阶段国家在大力推广智能电网建设，对电能表的要求大幅提高，开关电源将逐步取代变压器在电能表上面的应用。反转式串联开关电源反转式串联开关电源与一般串联式开关电源的区别是，这种反转式串联开关电源输出的电压是负电压，正好与一般串联式开关电源输出的正电压极性相反；并且由于储能电感L只在开关K关断时才向负载输出电流，因此，在相同条件下，反转式串联开关电源输出的电流比串联式开关电源输出的电流小一倍。6发展方向编辑开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET、变压器。SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。

        开关电源

由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。7工作原理编辑开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。

        开关电源伯特图

脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。8工作条件编辑1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流9主要特点编辑1、体积小、重量轻：由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20～30%。2、功耗小、效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转 化效率高，一般为60～70%，而线性电电源只有30～40%。10工作模式编辑顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），

        开关电源及电路图

通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。[1]开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作方式多用于开关稳压电源。根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中，变压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种；根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种；如果从用途上来分，还可以分成更多种类。11使用指南编辑输出计算因开关电源工作效率高，一般可达到80%以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为：Is=KIf式中：Is—开关电源的额定输出电流；If—用电设备的最大吸收电流；K—裕量系数，一般取1.5～1.8；接地开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。保护电路开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。接线方法L：接220v交流火线N：接220v交流零线FG：接大地G：直流输出的地+5v：输出+5V点的端口ADJ：是在一定范围内调输出电压的，开关电源上输出的额定电压本来出厂时是固定的，也就是标称额定输出电压，设置此电位器可以让用户根据实际使用情况在一个较小的范围内调节输出电压，一般情况下是不需要调整它的。12维修方法编辑维修步骤1、修理开关电源时，首先用万用表检测各功率部件是否击穿短路，

        开关电源外壳

如电源整流桥堆，开关管，高频大功率整流管；抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断。再检测各输出电压端口电阻是否异常，上述部件如有损坏则需更换。2、第一步完成后，接通电源后还不能正常工作，接着要检测功率因数模块（PFC）和脉宽调制组件（PWM），查阅相关资料，熟悉PFC和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作的必备条件。3、然后，对于具有PFC电路的电源则需测量滤波电容两端电压是否为380VDC左右，如有380VDC左右电压，说明PFC模块工作正常，接着检测PWM组件的工作状态，测量其电源输入端VC ，参考电压输出端VR ，启动控制Vstart/Vcontrol端电压是否正常，利用220VAC/220VAC隔离变压器给开关电源供电，用示波器观测PWM模块CT端对地的波形是否为线性良好的锯齿波或三角形，如TL494 CT端为锯齿波，FA5310其CT端为三角波。输出端V0的波形是否为有序的窄脉冲信号。4、在开关电源维修实践中，有许多开关电源采用UC38××系列8脚PWM组件，

        开关电源适配器

大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损坏，或芯片性能下降。当R断路后无VC，PWM组件无法工作，需更换与原来功率阻值相同的电阻。当PWM组件启动电流增加后，可减小R值到PWM组件能正常工作为止。在修一台GE DR电源时，PWM模块为UC3843，检测未发现其他异常，在R（220K）上并接一个220K的电阻后，PWM组件工作，输出电压均正常。有时候由于外围电路故障，致使VR端5V电压为0V，PWM组件也不工作，在修柯达8900相机电源时，遇到此情况，把与VR端相连的外电路断开，VR从0V变为5V，PWM组件正常工作，输出电压均正常。5、当滤波电容上无380VDC左右电压时，说明PFC电路没有正常工作，

        开关电源电路示意图

PFC模块关键检测脚为电源输入脚VC，启动脚Vstart/control，CT和RT脚及V0脚。修理一台富士3000相机时，测试一板上滤波电容上无380VDC电压。VC，Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常，测量场效应功率开关管G极无V0 波形，由于FA5331（PFC）为贴片元件，机器用久后出现V0端与板之间虚焊，V0信号没有送到场效应管G极。将V0端与板上焊点焊好，用万用表测量滤波电容有380VDC电压。当Vstart/control 端为低电平时，PFC亦不能工作，则要检测其端点与外围相连的有关电路。总之，开关电源电路有易有难，功率有大有小，输出电压多种多样。只要抓住其核心的东西，即充分熟悉开关电源的基本结构以及PFC及PWM模块的特性，它们工作的基本条件，按照上述步骤和方法，多动手进行开关电源的维修，就能迅速地排除开关电源故障，达到事半功倍的效果。维修技巧开关电源的维修可分为两步进行：断电情况下，“看、闻、问、量”看：打开电源的外壳，检查保险丝是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂，则应重点检查此处元件及相关电路元件。资产管理闻：闻一下电源内部是否有糊味，检查是否有烧焦的元器件。问：问一下电源损坏的经过，是否对电源进行违规操作。量：没通电前，用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障，则大多数情况下，高压滤波电容两端的电压未泄放悼，此电压有300多伏，需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，电阻值不应过低，否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。脱开负载，分别测量各组输出端的对地电阻，正常时，表针应有电容器充放电摆动，最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。加电检测通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象，若有要及时切断供电进行检修。测量高压滤波电容两端有无300伏输出，若无应重点查整流二极管、滤波电容等。测量高频变压器次级线圈有无输出，若无应重点查开关管是否损坏，是否起振，保护电路是否动作等，若有则应重点检查各输出侧的整流二极管、滤波电容、三通稳压管等。如果电源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压，如果电压超出规定值，则说明电源处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因。13注意事项1、选择开关电源时应注意事项1）选用合适的输入电压规格；2）选择合适的功率。为了使电源的寿命增长，可选用多30%输出功率额定的机种。3）考虑负载特性。如果负载是马达、灯泡或电容性负载，当开机瞬间时电流较大，应选用合适电源以免过载。如果负载是马达时应考虑停机时电压倒灌。4）此外尚需考虑电源的工作环境温度，及有无额外的辅助散热设备，在过高的环温电源需减额输出。环温对输出功率的减额曲线。5）根据应用所需选择各项功能：保护功能：过电压保护（OVP）、过温度保护（OTP）、过负载保护（OLP）等。应用功能：信号功能（供电正常、供电失效）、遥控功能、遥测功能、并联功能等。特殊功能：功因矫正（PFC）、不断电（UPS）6）选择所需符合的安规及电磁兼容（EMC）认证。2、使用开关电源之注意事项1）使用电源前，先确定输入输出电压规格与所用电源的标称值是否相符；2）通电之前，检查输入输出的引线是否连接正确，以免损坏用户设备；3）检查安装是否牢固，安装螺丝与电源板器件有无接触，测量外壳与输入、输出的绝缘电阻，以免触电；4）为保证使用的安全性和减少干扰，请确保接地端可靠接地；5）多路输出的电源一般分主、辅输出，主输出特性优于辅输出，一般情况下输出电流大的为主输出。为保证输出负载调整率和输出动态等指标，一般要求每路至少带10%的负载。若用辅路不用主路，主路一定加适当的假负载。具体参见相应型号的规格书；6）请注意:电源频繁开关将会影响其寿命；7）工作环境及带载程度也会影响其寿命。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467