智能充電器的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)附件題目：智能充電器的設(shè)計(jì)姓名：王 研學(xué)號(hào)：2007080303316學(xué)院：信息學(xué)院專業(yè)：電子信息工程指導(dǎo)教師：楊 萍協(xié)助指導(dǎo)教師：2011 年 5 月 23 日目錄開(kāi)題報(bào)告1翻譯外文資料及譯文2程序清單和圖紙3北京聯(lián)合大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目：智能充電器的設(shè)計(jì)專業(yè)： 電子信息工程指導(dǎo)教師： 楊 萍學(xué)院： 信息學(xué)院學(xué)號(hào)： 2007080303316班級(jí)：0708030303姓名：王研一、課題任務(wù)與目的任務(wù)：針對(duì)電動(dòng)車常用的動(dòng)力電池的特點(diǎn)，以單片機(jī)作為控制芯片，結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn) 行的各種充電技術(shù)和充電器設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的智能充電器， 以達(dá)到最佳的充電效果，使智能充電器

2、具有良好的性能指標(biāo)，電路簡(jiǎn)單可靠。研究目的：隨著能源的日益緊缺和大氣污染的加劇，作為新型交通工具的電動(dòng)車的研究 日益受到重視，從我國(guó)國(guó)情和人們的消費(fèi)水平出發(fā)，電動(dòng)車具有廣闊的發(fā)展前景。 作為電動(dòng)車核心部件的電池及其充電器， 其性能的優(yōu)劣，直接影響電動(dòng)車的質(zhì)量 狀況。針對(duì)電動(dòng)車充電技術(shù)的要求，為了使電動(dòng)車充電器獲得良好的性能指標(biāo)， 必須尋找最佳的充電模式，我要設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的智能充電器， 涓流充 電、大電流充電、過(guò)充電和浮充電組合起來(lái)的充電方式， 這種充電方式經(jīng)理論和 實(shí)踐表明，可達(dá)到最佳的效果，使得蓄電池具有較高的使用容量和較長(zhǎng)的循環(huán)壽 命，可滿足不同電動(dòng)車動(dòng)力電池的復(fù)雜充電要求， 為

3、提高蓄電池的性能和可靠性 提供有效的途徑，對(duì)環(huán)保、節(jié)能型電動(dòng)車和充電器的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有重要的意義， 同時(shí)，研制性能良好的智能充電器，會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。二、調(diào)研資料情況1電動(dòng)車用電池的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)電池作為電動(dòng)車動(dòng)力來(lái)源，目前應(yīng)用于電動(dòng)車的可充式二次電池主要有：鉛酸 (Lead Acid)電池、鎳福(Nickel Cadmium) 電池、鎳氫(Nickel Metal Hydride) 電池和鋰(Lithium)電池。(1) 鎳一氫電池(Ni-MH )此類蓄電池的比能量高，壽命長(zhǎng)，有較高的比功率，污染輕等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為 是較好的電動(dòng)車用蓄電池。但是由于 Ni-MH 蓄電池的技術(shù)

4、未臻成熟，價(jià)格貴， 單體電池電壓低， 使用時(shí)串聯(lián)電池個(gè)數(shù)多， 而且均勻一致性較差， 限制了蓄電池 組實(shí)際可使用的壽命。 尤其是鎳氫電池在高溫時(shí)自放電率會(huì)增高， 造成電容量下 降的缺點(diǎn)。因此認(rèn)為 Ni-MH 蓄電池在電動(dòng)車上應(yīng)用的地位是暫短的、 過(guò)渡性的， 將來(lái)的市場(chǎng)份額是有限的。（2）鋰離子蓄電池和聚合物鏗離子蓄電池 鋰離子蓄電池和聚合物鋰離子蓄電的比能量更高，有較高的比功率，壽命 長(zhǎng)，污染輕等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是有希望的電動(dòng)車用電池。但因內(nèi)含鋰活性物質(zhì)，易 產(chǎn)生化學(xué)作用，遇火、氮、酸或氧化劑時(shí)，可能會(huì)有爆炸或著火危險(xiǎn)等安全性問(wèn) 題成為影響鋰離子蓄電池和聚合物鋰離子蓄電池在電動(dòng)自行車上應(yīng)用的主要制

5、約因素。它們將成為用于高端電動(dòng)車的電池， 將是繼鉛酸蓄電池之后所占比例較 大的電池。但受價(jià)格限制，暫時(shí)所占比例不會(huì)很大。（3）鋅空電池 鋅空電池是金屬一空氣電池的一種，屬于半燃料電池范疇。它有比能量高， 原材料豐富，價(jià)格不高，污染輕等優(yōu)點(diǎn)， 被認(rèn)為是電動(dòng)車用電池的有競(jìng)爭(zhēng)力的候 選者。但目前還沒(méi)能真正投入使用。（ 4）其他電池 （如 Ni-Zn 蓄電池、鋅鎳蓄電池和燃料電池 ） 雖然它們各有特點(diǎn)，但都幾乎沒(méi)有在商業(yè)化的輕型電動(dòng)車上使用。這主要是 由于價(jià)格貴、綜合性能不理想、或技術(shù)不成熟、或受資源、服務(wù)配套系統(tǒng)制約因 素影響。氫氧燃料電池雖然在大力發(fā)展中，可望成為最理想的電動(dòng)車電池之一， 但在電動(dòng)

6、車上的應(yīng)用可能還要等待很長(zhǎng)時(shí)間 （至少 15 年 ）（5）鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 2 在 100 多年的歷史中一直不斷地在改進(jìn)提高， 有的是革命性的 提高，生產(chǎn)技術(shù)最為成熟。 特別是密封免維護(hù)鉛酸蓄電池因其有著成本低、 價(jià)格 便宜、材料來(lái)源豐富、適用性寬、可逆性好、單體電池電壓高、技術(shù)和制造工藝 較成熟、安全可靠、具有瞬間放電力強(qiáng)、大電流放電性能良好、使用溫度范圍廣 等綜合因素，已成為商業(yè)化輕型電動(dòng)車主要采用的電池，目前所占市場(chǎng)份額在 95% 以上。2 充電器的發(fā)展充電器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段 :（1）限流限壓式充電器 3最原始的就是限壓式充電，然后過(guò)渡到限流限壓式充電，它使用的方式就是 淺充淺放

7、，其壽命表述就是時(shí)間，沒(méi)有次數(shù)，比如 10 年。這種充電模式的效果（2）恒流 /限壓式充電器 這是充電器發(fā)展的第二階段， 這種模式的充電器占據(jù)了充電器市場(chǎng)近半個(gè)世 紀(jì)。首先，以恒電流充電至預(yù)定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。 一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。 這種充電器充電電流總是低 于電池的可接受能力，造成充電效率低，大大降低了電池的壽命。（3）自適應(yīng)智能充電器隨著大規(guī)模集成 IC 的出現(xiàn)，充電設(shè)備進(jìn)入了一個(gè)全新的自適應(yīng)、 智能階段， 即稱為第三代充電器。 自適應(yīng)充電器遵循各類電池的充、 放電規(guī)律進(jìn)行充、 放電。 并且具有溫度補(bǔ)償功能。 充電系統(tǒng)由具有特殊功能的單片機(jī)

8、控制， 不斷檢測(cè)系統(tǒng) 參數(shù)，按模糊推理算法不斷調(diào)整充電參數(shù)， 同一充電器可適應(yīng)不同種類電池的充 電，充電器自適應(yīng)調(diào)整自己的輸出電流，無(wú)需人工選擇，避免操作失誤。3 充電方法的研究（1）常規(guī)充電 常規(guī)充電制度是依據(jù) 1940 年前國(guó)際公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)法則設(shè)計(jì)的。實(shí)際上，常規(guī)充電 的速度被蓄電池在充電過(guò)程中的溫升和氣體的產(chǎn)生所限制。 這個(gè)現(xiàn)象對(duì)蓄電池充 電所必須的最短時(shí)間具有重要意義。 一般來(lái)說(shuō)， 常規(guī)充電有恒流充電法、 階段充 電法（包括二階段法和三階段充電法） 、恒壓充電法。（ 2）快速充電技術(shù)為了能夠最大限度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度， 縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài) 的時(shí)間，同時(shí)， 保證蓄電池正負(fù)極板的

9、極化現(xiàn)象盡量地減少或輕， 提高蓄電池使 用效率，國(guó)內(nèi)外一直都在不斷地研究和開(kāi)發(fā)快速充電方法和技術(shù)， 快速充電技術(shù) 近年來(lái)得到了迅速發(fā)展，主要有：脈沖式充電法、 ReflexTM 快速充電法、變電 流間歇充電法、變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電法。（ 3）新型多模式充電技術(shù)隨著各種蓄電池技術(shù)的發(fā)展， 國(guó)內(nèi)外電池充電技術(shù)也不斷更新， 目前多模式 智能充電技術(shù)被認(rèn)為是最佳充電技術(shù)。 它綜合了常規(guī)充電法和快速充電技術(shù)的優(yōu) 點(diǎn)，使蓄電池保持較高的容量和較長(zhǎng)的使用壽命。 多模式智能電池充電器的四種 充電狀態(tài)分別為：涓流充電、大電流充電、過(guò)充電和浮充電。這種多模式充電法綜合了恒流充電快速而安全、及時(shí)

10、補(bǔ)償蓄電池電量的優(yōu) 點(diǎn)，和恒壓充電能夠控制過(guò)充電以及在浮充狀態(tài)保持電池 100% 電量的優(yōu)點(diǎn)。多 模式智能電池充電器在滿足這些要求的同時(shí)可提供盡可能多的功能和設(shè)計(jì)的靈 活性，使之具有更多優(yōu)點(diǎn)：適時(shí)檢測(cè)充電情況并按預(yù)定的充電方案對(duì)電池充電； 使用四種狀態(tài)的充電規(guī)則使電池獲得最好的特性； 充滿電進(jìn)行光報(bào)警并自動(dòng)轉(zhuǎn)入 浮充電狀態(tài)， 最大限度地保證電池的容量。 更能適應(yīng)電壓范圍寬、 適于惡劣環(huán)境 的應(yīng)用。三、初步設(shè)計(jì)方法與實(shí)施方案通過(guò)對(duì)蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 工作原理和充電特性的了解和學(xué)習(xí)， 分析各種常 規(guī)充電法、快速充電法的優(yōu)缺點(diǎn)之后，探討一種新充電技術(shù)新型多模式充 電技術(shù)，即根據(jù)電池容量的多少及電池端

11、電壓的大小， 使充電過(guò)程按照涓流充電、 大電流充電、過(guò)充電和浮充電四個(gè)模式進(jìn)行。為保證電池充足電又不受到損壞， 采用具有溫度控制和電池電壓控制功能的綜合控制法來(lái)終止充電過(guò)程。當(dāng)電池電量基本用完時(shí)， 若直接采用大電流恒流充電， 電流過(guò)大會(huì)損壞電池， 電流過(guò)小使充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)， 因此這一段時(shí)間要根據(jù)電池電壓的具體情況控制充電 電流，使充電過(guò)程按理想的充電模式變化， 以達(dá)到最佳充電效果。 當(dāng)檢測(cè)到充電 電流下降到足夠小時(shí)， 說(shuō)明電池充電已滿， 此時(shí)若立即停止充電過(guò)程， 電池會(huì)自 放電。為了防止自放電現(xiàn)象，必須對(duì)電池進(jìn)行浮充維護(hù)，即用 1/20C（C 為電池 的額定容量 ）左右的電流進(jìn)行浮充充電。電池充

12、滿電后，如果不能及時(shí)停止充電， 電池的溫度會(huì)迅速上升， 采用具有溫度控制和電池電壓控制功能的綜合控制法來(lái) 終止充電過(guò)程。系統(tǒng)在充電過(guò)程中即時(shí)檢測(cè)有無(wú)電壓負(fù)增量（厶 V）出現(xiàn)，作為判斷電池是 否已經(jīng)充滿的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電池電壓超過(guò)檢測(cè)門限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到有負(fù)增量（ V） 出現(xiàn)，則認(rèn)為電池正常充滿， 控制充電器進(jìn)入浮充維護(hù)狀態(tài)， 同時(shí)判斷電池溫度 及電池端電壓，是否已超過(guò)預(yù)定的閾值或保護(hù)值作為電池充滿的輔助檢測(cè)手段， 若發(fā)現(xiàn)溫度和端電壓已達(dá)到或超過(guò)了充電保護(hù)條件， 系統(tǒng)會(huì)立即終止所進(jìn)行的充 電過(guò)程，同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。 若系統(tǒng)未檢測(cè)到任何滿足終止充電的條件， 則會(huì)隨 著充電的繼續(xù)，重新開(kāi)始充電終止控制法的

13、判斷。以下為智能充電器結(jié)構(gòu)框圖 :電動(dòng)車智能充電器電路主要包括電源部分、 采集部分、主控電路部分、人機(jī) 交互部分。電源部分：由電源變壓器、橋式整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。電源 部分為單片機(jī)提供電壓以及電池充電工作時(shí)需要的各種電壓；采集部分：由電壓采樣、電流采樣、溫度檢測(cè)模塊組成。主控電路部分：由電壓檢測(cè)取樣電路將電池端電壓的大小反饋回單片機(jī)系統(tǒng) 內(nèi)部，由單片機(jī)判斷后確定應(yīng)采用何種充電狀態(tài)，PWM脈寬調(diào)制作為占空比調(diào) 節(jié)輸出電流，來(lái)控制和完成四個(gè)充電過(guò)程。人機(jī)交互部分：由顯示模塊、聲光報(bào)警和按鍵部分組成。主要功能是接收來(lái) 自系統(tǒng)的電壓、溫度、電流大小、電池充滿百分比以及故障信息，并按要求給

14、予 實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)故障出現(xiàn)和充滿電時(shí)要發(fā)出聲光報(bào)警， 該部分信息交換以中斷方式 進(jìn)行。軟件設(shè)計(jì)部分：基于MPLAB集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）,適用于使用Microchip 的PICmicro系列單片機(jī)進(jìn)行嵌入式設(shè)計(jì)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。是綜合的編輯器、項(xiàng)目管 理器和設(shè)計(jì)平臺(tái)。該程序分為主程序和顯示部分程序，它們之間用串口通信。四、預(yù)期結(jié)果主要內(nèi)容:以鉛酸蓄電池作為研究對(duì)象，進(jìn)行電動(dòng)車動(dòng)力電池智能充電器的設(shè)計(jì)和實(shí) 現(xiàn)。設(shè)計(jì)基于 Microchip （微芯） 公司的 PIC16F73 單片機(jī)控制的智能充電器的 硬件電路， 對(duì)所設(shè)計(jì)電路的工作原理進(jìn)行必要的分析， 詳細(xì)地討論各部分元器件 參數(shù)的計(jì)算方法和選擇原則，介

15、紹充電器電源部分、采集部分、主控電路部分、 人機(jī)交互部分的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法。 電路中包括充電聲光報(bào)警和超溫聲光報(bào)警 裝置。用 protel 設(shè)計(jì)電路原理圖?；贛PLAB集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）,進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。軟件編程調(diào)試。預(yù)期結(jié)果：（ 1）完成智能充電器硬件電路的設(shè)計(jì)（包括：硬件原理圖、硬件電路圖）和 軟件設(shè)計(jì)。（ 2）完成軟件編程調(diào)試。五、進(jìn)度計(jì)劃2011.1 月下 2011.2 月上：研究畢設(shè)所要解決的問(wèn)題, 查閱資料,完成 3000字的翻譯。2011.2 月上 2011.2 月中：進(jìn)行整體方案的設(shè)計(jì),完成開(kāi)題答辯準(zhǔn)備。2011.2 月中 2011.3 月上：完成各模塊的選型,完成總體方

16、案的設(shè)計(jì)。2011.3 月上 2011.3 月中：完成硬件原理圖、硬件電路圖的設(shè)計(jì)。2011.3 月中 2011.4 月上：完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)編程,準(zhǔn)備中期答辯。2011.4 月上 2011.4 月下：軟件編程調(diào)試。2011.4 月下 2011.5 月中：論文撰寫(xiě),答辯準(zhǔn)備。六、調(diào)研資料參考文獻(xiàn)1 孫逢春,張承寧等 .電動(dòng)汽車 .北京 :北京理工大學(xué)出版社, 1999.2 朱松然.鉛酸蓄電池技術(shù) .第二版 .北京.機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.4 AjmalGodil.能夠選擇快充或慢充的充電器J電子設(shè)計(jì)技術(shù)，2001.5 胡燕燕,楊代華 . 基于單片機(jī)的智能充電器設(shè)計(jì) J. 電子元器件應(yīng)用 2

17、007,（05） .北京聯(lián)合大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文原文及譯文題目：智能充電器的設(shè)計(jì)專業(yè)： 電子信息工程指導(dǎo)教師： 楊 萍學(xué)院： 信息學(xué)院學(xué)號(hào)： 2007080303316班級(jí)：0708030303姓名：王研The meaning of computer switching power supplySwitchingPower Supply is the use of modernpowerelectr oni cs, con trol tran sistors switch on and off the ope ning time rate, to maintain a stable out

18、put voltage power supplies, switchi ngpower supply from thegen eralpulse widthmodulation (PWM) control IC and MOSFET pose. Li near power supply and switching power supply compared with the two costs are in creas ing output growth, but with differe nt growth rate. Power costs in a linear output power

19、 point, but higher than the switchingpower supply, known as the cost of thisreversal point. With the developmentof power electronicstech no logy and inno vatio n, maki ng switch ing power supply tech no logy has con sta ntly inno vative, cost reverse this point to the increasing output of low-power

20、mobile, switching power supply to provide a broad space for developme nt.High-freque ncy switchi ng power supply is the directi on of their development,so that high-frequencyswitchingpowersupply of small, and switching power supply into a wider range of applications, particularly in the applicationo

21、f high-techfields, and promote the high-tech products of small, lightweight Of. Also switchi ng power supply in the developme nt and applicati on of en ergy con servati on, resource con servati onand en vir onmen talprotecti onare of greatsig ni fica nee.Switch ingPower Supply CategoryPeople inswitc

22、hing powersupplyside is the developmentoftechnology-relatedpowerelectronicdevices, whilethedevelopment offrequencyswitchingtechnology, thetwopromote each other to promote the switch power annually to more than two-digit growth in a light, small, lightweight, low noise, high reliability, Anti-jamming

23、 direction. Switching Power Supply can be divided into AC / DC and DC / DC two categories, DC / DC converter which is now modular, design and technology and production technology at home and abroad have been mature and standardized, and have been authorized users, but AC / DC modular, makes its own

24、characteristics in the process of modular, encountered a more complex technology and manufacturing process problems. Following were the two types of switching power supply for the structure and characteristics to set out.1 DC/DC transformDC / DC is to transform the fixed DC voltage transformation in

25、to a variable DC voltage, also known as DC chopper. Chopper's work in two ways, first PWM Ts the same way, change ton (GM) and the second is the frequency modulation, ton unchanged, change Ts (easily interference). Their specific circuit from the following categories: (1) Buck circuit - buck cho

26、pper, the average output voltage U0 less than the input voltage Ui, the same polarity. (2) Boost circuit - Boost chopper, the average output voltage U0 greater than the input voltage Ui, the same polarity. (3) Buck-Boost circuit - buck or boost chopper, U0 average output voltage greater than or less

27、 than the input voltage Ui, polar opposite, inductance transmission.(4) Cuk circuit - buck or boost chopper, its average output power U0 pressure greater than or less than the input voltage Ui, polar opposite, capacitance transmission. Today's technology allows soft switching DC / DC has undergo

28、ne a qualitative leap forward, the United States VICOR companiesdesig n and manu facture of a variety of ECI soft-switchi ng DC / DC con verters, the largest of its power output is 300 W, 600W, 800W, the power density of the corresponding(6.2 , 10,17)W/cm3, efficiency (80 to 90)%. Japan's latest

29、 NemicLambda laun ched a soft-switchtech no logyusing high-freque ncyswitchi ng power supply module RM Series, the switches at (200 300) kHz, the power den sity has reached 27 W/cm3, using synchronous rectifier(MOS FET replace SCHOTT - Diode),the efficie ncy of the en tire circuit to 90 perce nt.2 A

30、C/DC tran sformAC / DC tran sformatio n is to tran sform excha nge for DC, its power can be a two-way flow, the flow of power flow from the power load known as the "rectificatio n", the power flow from the load to return to power as "active inverter."AC / DCconverter for the impo

31、rtation of AC 50/60 Hz, due to the rectification,filtering, the relatively large size of the filtercapacitor is essential, because encountered safety standards (such as UL, CCEE) and EMC Directive Restricti ons (such as IEC, FCC, CSA), AC in put side and EMC filter must meet safety sta ndards and th

32、e use of the comp onen ts, such restricti ons on the AC / DC power of the small size of the additi on, since the internal high-frequency,high-pressure, big Current switchingacti on, made the resoluti on of EMC difficult to electromag netic compatibility problems, will in stall the in ternal high-de

33、nsity circuit desig n to the high dema nd for the same reas on, high-voltage, high curre nt power switches make greater loss of work, limit ing the AC / DC conv erter modular process, it must be in power system desig n methods to optimize the efficie ncy of its work reaches a certa in level of satis

34、facti on.AC / DC transformthe circuit can be divided into theconnectionmode, half-wave circuit, full-wave circuit. By thepower of a few can be divided in to, sin gle-phase, three-phase, multi-phase. Circuit work on a quadra nt can be divided into quadrants, the quadrant, the three-quadrant, the four

35、 quadrants. Selection of switching power supply.3 Switching power supplyIn the importation of anti-jamming performance, as its own circuit of the characteristics of (multi-level series), the general importation of interference such as a surge through the difficult, in the output voltage stability of

36、 the technology indicators compared with the linear power Have greater advantages, its output voltage stability up (0.5 to 1)%. Switching power modules as a power electronic device integration, the choice should note the following: Because of the high efficiency switching power supply, can usually m

37、ore than 80 percent, it was their choice of output current, accurate measurement of electrical equipment or calculating the maximum absorption current, so that was the choice of switching power supply has a high cost performance, Output is usually calculated as follows:Is = KIfType in: Is-switching

38、power supply is rated output current;If-the largest electrical equipment absorb current; K-margin coefficient, from 1.5 to 1.8 in general;4 groundingLinear power than the power switch will generate more interference, the common mode interference sensitive electrical equipment, grounding and shieldin

39、g should take measures, according to ICE1000, EN61000, FCC restrictions, such as EMC, switching power supply are taking measures EMC EMC, Switching power supply should normally with EMC EMC filter. If lied Huafu technology HA series switching power supply, its FG terminal users access to the land or

40、 the case in order to meet the electromagnetic compatibility tection circuit In switching power supply design must have a flow of overheating, such as short-circuit protection, it should be preferred in the design of the protection of the full-featured switch power modules, and its p

41、rotection circuit with the technical parameters of the work of electrical equipment matched to Avoid damage to electrical equipment or switching power supply. Switching power supply technology development trends Switching Power Supply is the direction of developmentof high-frequency,high reliability

42、, lowconsumption, low noise, interference and modular. Since switching power supply light, small, thin is the key technology of high-frequency, switching power supply major foreign manufacturers are committed to synchronize the development of new high-intelligent devices, particularly in the second

43、rectifier of the loss and iron in power Oxygen-(Mn Zn) materials to increase the scientific and technological innovation, to enhance the high-frequency and larger magnetic flux density (Bs) under high magnetic properties, and the small capacitor is also a key technology. SMT technology applications

44、makes switching power supply has made considerable progress, both sides of the circuit board layout components, to ensure that the light switch power, small, thin.The high-frequency switching power supply is bound to the tradition of the PWM switching technology innovation and achieve ZVS, ZCS the s

45、oft-switch technology has become the mainstream of switching power supply technology and a substantial increase in the switching power supply efficiency. For high-reliability indicators, the U.S. switching power supply manufacturers by reducing operating current, lower junction temperature devices,

46、and other measures to reduce the stress, increased reliability greatly improved. Modular Switching Power Supply is the general trend of development, can be used modular power components distributed power systems, designed to N +1 redundant power systems, and parallel wayto achieve the capacity expan

47、sion. Power switching operation for this big noise shortcomings, if the individual pursuit of its high-frequency noise will also increase with, and the use of the resonance conversion circuit technology, in theory, can achieve the high-frequency noise can be reduced, but some Resonant conversion of

48、the practical application of technology there are still technical problems in this area is still a great deal of work to make the technology to practical use.Power electronics technology innovation, switching power supply industry has broad development prospects. China's switch to accelerate the

49、 pace of development of power industry, we must walk the road of technological innovation, out of production, study and research with Chinese characteristics, the joint development, for the rapid development of China's national economy to contribute.二、譯文微機(jī)開(kāi)關(guān)電源的含義開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比

50、率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM ）控 制 IC 和 MOSFET 構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源和線性電源相比， 二者的成本都隨著輸出功率 的增加而增長(zhǎng)， 但二者增長(zhǎng)速率各異。 線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上， 反而 高于開(kāi)關(guān)電源， 這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新， 使得 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新， 這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)， 這為 開(kāi)關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向， 高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化， 并使開(kāi)關(guān)電源 進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域， 特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用， 推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的 小型化、輕便化。 另外開(kāi)關(guān)電

51、源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、 節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境 方面都具有重要的意義。 開(kāi)關(guān)電源的分類人們?cè)陂_(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開(kāi)發(fā)相關(guān) 電力電子器件， 邊開(kāi)發(fā)開(kāi)關(guān)變頻技術(shù)， 兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開(kāi)關(guān)電源每年以超過(guò) 兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān) 電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì) 技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但 AC/DC 的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中， 遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝 制造問(wèn)題。以下分別對(duì)兩類開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。1. DC/DC 變換變換DC/DC變換是將固

52、定的直流電壓變換成可變的直流電壓， 也稱為直流 斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts （易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾 類：（1）Buck電路一一降壓斬波器，其輸出平均電壓 U0小于輸入電壓Ui， 極性相同。（2） Boost電路升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui，極性相同。（3）Buck Boost電路降壓或升壓斬波器，其 輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。（4） Cuk電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。當(dāng)今軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使得

53、DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國(guó)VICOR公 司設(shè)計(jì)制造的多種ECI軟開(kāi)關(guān)DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、 800W 等，相應(yīng)的功率密度為（6.2、10、17）W/cm3，效率為（8090 ）%。 日本NemicLambda 公司最新推出的一種采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊 RM系列，其開(kāi)關(guān)頻率為（200300）kHz，功率密度已達(dá)到27W/cm3，采用 同步整流器（MOSFET代替肖特基二極管），使整個(gè)電路效率提高到90%。2. AC/DC 變換AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電 源流向負(fù)載的稱為“整流”，功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有

54、源逆變”。AC/DC 變換器輸入為50/60HZ的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對(duì)較大的 濾波電容器是必不可少的，同時(shí)因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安 全標(biāo)準(zhǔn)的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、 高壓、大電流開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使得解決 EMC電磁兼容問(wèn)題難度加大，也就對(duì)內(nèi)部高 密度安裝電路設(shè)計(jì)提出了很高的要求， 由于同樣的原因，高電壓、大電流開(kāi)關(guān)使 得電源工作損耗增大，限制了 AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程，因此必須采用電源 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度

55、。AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單相、三相、多 相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。開(kāi)關(guān)電源的選 用開(kāi)關(guān)電源在輸入抗干擾性能上，由于其自身電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（多級(jí)串聯(lián)），一 般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過(guò)，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術(shù)指標(biāo)上與線性電 源相比具有較大的優(yōu)勢(shì)，其輸出電壓穩(wěn)定度可達(dá) （0.51）%。開(kāi)關(guān)電源模塊作 為一種電力電子集成器件，在選用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：3. 輸出電流的選擇因開(kāi)關(guān)電源工作效率高，一般可達(dá)到80 %以上，故在其輸出電流的選擇上， 應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量或計(jì)算用電設(shè)備的最大吸收電流， 以使被選用的開(kāi)關(guān)電源具有高的性

56、能價(jià)格比，通常輸出計(jì)算公式為：ls=Klf式中：Is開(kāi)關(guān)電源的額定輸出電流； If用電設(shè)備的最大吸收電流； K裕量系數(shù)，一般取1.51.8 ;4. 接地開(kāi)關(guān)電源比線性電源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾， 對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備，應(yīng)采 取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，開(kāi)關(guān)電源均 采取EMC電磁兼容措施，因此開(kāi)關(guān)電源一般應(yīng)帶有 EMC電磁兼容濾波器。如 利德華福技術(shù)的HA系列開(kāi)關(guān)電源，將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼，方能滿 足上述電磁兼容的要求。3.3保護(hù)電路開(kāi)關(guān)電源在設(shè)計(jì)中必須具有過(guò)流、過(guò)熱、 短路等保護(hù)功能，故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選保護(hù)功能齊備的開(kāi)關(guān)電源模塊，并且其保護(hù)電路

57、的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配，以避免損壞用電設(shè)備或開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪 聲、抗干擾和模塊化。由于開(kāi)關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外 各大開(kāi)關(guān)電源制造商都致力于同步開(kāi)發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（MnZn）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān) 鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開(kāi)關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在電路板兩面布置 元器件，以確保開(kāi)關(guān)電源的輕、小、薄。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的 PWM 開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù)， 并大幅提高了開(kāi)關(guān)電源的工作效率。 對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開(kāi)關(guān)電源生產(chǎn)商 通過(guò)降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力， 使得產(chǎn)品的可靠性大大 提高。模塊化是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì)， 可以采用模塊化電源組成分布式電源 系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成N + 1冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開(kāi)關(guān) 電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部 分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即