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大功率电源模块(大功率电源模块技术难点)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-13 13:23   点击:216  编辑:admin   手机版

1. 大功率电源模块技术难点

所谓宽电源,其实就是加宽了电源的工作电压范围。工作原理是一样的。

.1 AC-DC变换:将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压,供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路,可避免开机时对电网的冲击。

2.2 .2 DC-AC逆变电路:采用大功率IGBT模块全桥逆变电路,具有很大的功率富余量,在输出动态范围内输出阻抗特别小,具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术,及快速短路保护技术,使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路,均可安全可靠地工作。

2.3.3 控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心,它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外,还完成SPWM正弦脉宽调制的控制,由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性

2. 低功耗电源模块

第一,模块输入IN-禁止与输出OUT-短接,否则恒流功能失效。这一点是必须要注意的。电子模块类产品的使用还是需要拥有一定的电子基础的。

第二,要确保供电电源的功率时刻大于输出负载所需功率。

第三,模块若想满载输出,输入电压要8V以上,当输入电压为5V时,输出功率约为15W,电压电流表失效。模块电流值最大4A,前提受限于最大输出功率,比如输出17V,电流应不大于2A。

第四,模块带输出短路保护,短路保护后模块自动关闭输出,给模块重新上电即可恢复,如果使用的供电电源无输出限流保护,最好在模块输入前端串接保险丝,可以提高安全系数。

第五,模块有输入欠压保护功能,默认是4.7V左右,低于这个值后,会自动断开输出,给模块重新上电即可恢复。这里需要注意模块端口处的电压,当输入电流比较大时,不要忽略输入导线上的分压

3. 大功率电源模块技术难点有哪些

1、输入电压过高

电源模块输入电压过高,轻则导致系统无法正常工作,重则烧毁电路。

输入电压过高的原因:

(1)输出端悬空或无负载

(2)输出端负载过轻,轻于10%的额定负载

(3)输入电压偏高或干扰电压

解决方法:可以通过调整输出端的负载或者调整输入电压范围。如:l确保输出端不小于少10%的额定负载,若实际电路工作中会有空载现象,就在输出端并接一个额定功率10%的假负载,l更换一个合理范围的输入电压,存在干扰电压时要考虑在输入端并上TVS管或稳压管。

2、输出电压过低

电源模块输出电压过低,可能会导致整体系统不能正常工作,如微控制器系统中,负载突然增大,会拉低微控制器供电电压,容易造成复位。并且电源长时间低电压工作,电路的寿命会出现极大的折损。

输出电压过低的原因:

(1)输入电压较低或功率不足

(2)输出线路过长或过细,造成线损过大

(3)输入端的防反接二极管压降过大

(4)输入滤波电感过大

解决方法:可以通过调整供电或者更换相应的外围电路来改善。如:调高电压或换用更大功率输入电源,调整布线,增大导线截面积或缩短导线长度,减小内阻,换用导通压降小的二极管,减小滤波电感值或降低电感的内阻。

3、输出纹波噪声过大

输出纹波噪声过大的原因:

(1)电源模块与主电路噪声敏感元件距离过近

(2)主电路噪声敏感元件的电源输入端处未接去耦电容

(3)多路系统中各单路输出的电源模块之间产生差频干扰

(4)地线处理不合理

解决方法:可以通过将模块与噪声器件隔离或在主电路使用去耦电容等方案改善。如:将电源模块尽可能远离主电路噪声敏感元件或模块与主电路噪声敏感元件进行隔离,主电路噪声敏感元件(如:A/D、D/A或MCU等)的电源输入端处接0.1μF去耦电容,使用一个多路输出的电源模块代替多个单路输出模块消除差频干扰,采用远端一点接地、减小地线环路面积。

4、电源耐压不良

电源模块的耐压值一般高达几千伏,不过在应用或者测试中可能会出现达不到指标的情况。

降低耐压能力的原因:

(1)耐压测试仪存在开机过冲

(2)选用模块的隔离电压值不够

(3)维修中多次使用回流焊、热风枪

解决方法:可以通过规范测试和规范使用两方面改善。如:耐压测试时电压逐步上调,选取耐压值较高的模块,焊接模块时要选取合适的温度,避免反复焊接,损坏模块。

电源模块

5、电源模块启动困难

电源模块在启动中无法启动或者出现启动不良的原因:

(1)外接电容过大

(2)容性负载过大

(3)负载电流过大

(4)输入电源功率不够

解决方法:可以通过调整输出端的电容以及负载或调整输入端的功率进行改善。如:l外接电容过大,在电源模块启动时向其充电较长时间,难以启动,需要选择合适的容性负载,容性负载过大时需可先串联一个合适的电感,输出负载过重是会造成启动时间延长,选择合适负载,换用大功率电源。

6、电源模块发热严重

发热过大的原因:

(1)使用的是线性电源模块

(2)负载过流

(3)负载太小,如负载功率小于模块电源输出功率的10%,都会有可能会导致模块发热、效率低

(4)环境温度过高或散热不良

解决方法:可以通过外在环境的优化或通过调整负载来改善。如:使用线性电源时要加散热片,提高电源模块的负载,确保不小于10%的额定负载,降低环境温度,保持散热良好。

7、电源模块损坏较快

损坏较快的原因:

(1)输出负载过轻使其可靠性降低所致

(2)输出端电容过大导致模块启动时造成损坏

(3)输入端电压长期偏高导致模块输入端开关管损坏

解决方法:可以通过改变输出负载、电容或者改变合适的输入电压通过改善。如:确保输出端不小于少10%的额定负载,若实际电路工作中会有空载现象,就在输出端并接一个额定功率10%的假负载,选取符合产品手册的电容,合适的输入电压。

8、电源模块通电后快速烧毁

通电后快速烧毁的原因:

(1)输入电压极性接反了

(2)输入电压远远高于标称电压

(3)输出端极性电容接反了

(4)输出电路易引起短路或者外接负载在上电瞬间存在大电流

解决方法:需要重新检查一遍电路进行相应优化或者调整电压。如:接线前注意检查或加防反接保护电路,选择合适的输入电压,上电前检查电容极性,确保正确,在电源模块输出端加短路保

4. 大功率电源模块推荐

可以用大功率三端稳压器w7812代换

5. 大功率电源模块技术难点是什么

1、按输入输出类型分:主要分为交流输入AC-DC模块电源和直流输入DC-DC模块电源,以及DC-AC逆变电源。

2、按输出功率分:AC-DC模块电源主要分为小功率(3W~36W)、中功率(50W~200W)、大功率(>200W)。DC-DC模块电源主要分为微功率电源模块(0.1W~3W)、小功率电源模块(1W~30W)、中功率电源模块(50W~200W)、大功率电源模块(>200W)。

3、按输入电压范围分:AC-DC电源模块按输入范围分为常规输入(85~265VAC)、三相四线制输入(380VAC)、及其它交流电压输入。DC-DC电源模块按输入范围分为稳定电压输入、宽范围电压输入、及超宽电压输入。

6. 大功率电源模块工艺流程

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7. 电源模块效率

力源高频开关电源系统,包括开关整流设备、阀控式铅酸免维护蓄电池、直流馈电柜等,虽然设备不多,但它却独当一面,是保障通信设备、电网供电稳定和连续性的重要设备。这些设备维护得好坏,不仅关系到高频开关电源系统的可靠性和寿命,而且直接涉及到电网的平稳运行。

  高频开关电源系统的组成

  高频开关电源系统通常由4个部分组成:交流配电模块、整流模块、直流配电模块和集中监控模块。

  1、交流配电模块对交流电源进行处理、保护、监测并与整流模块接口。

  2、整流模块将交流电变为直流电。

  3、直流配电模块负责向直流负载供电。

  4、集中监控模块用于对交流输入电源、整流模块、输出电源及蓄电池组进行智能管理,并实现数据监测、定值设定、越限报警。还设有RS-232CT、RS-485串行通讯接口,以实现遥信、遥测、遥调和遥控。

  

  高频开关电源系统的参数

  1、额定直流输出电压:指市电经整流模块变换后的额定输出电压,正选的电源电压为-48V,电压允许变动范围-40—-57V。这种“-”型基础电压是指电源正馈电线接地,作为参考电位零伏,负馈电线装接熔断器后,与机架电源连接。

  2、浮充电压:在市电正常时,蓄电池与整流器并联运行,蓄电池自放电引起的容量损失便在全浮充过程被补足。根据电池特性及温度所需补充损失电流的多少而设定的电压。

  3、均充电压:为使蓄电池快速补充容量,视需要升高浮充电压,使流入电池补充电流增加,这一过程整流器输出得电压为“均充”电压。

  4、功率因数:有功功率对视在功率的比叫做功率因数。由于开关电源电路的整流部分使电网的电流波形畸变,谐波含量增大,而使得功率因数降低(不采取任何措施,功率因数只有0.6~0.7),污染了电网环境。开关电源要大量进入电网,就必须提高功率因数,减轻对电网的污染,以免破坏电网的供电质量。满载状态下,功率因数不低于0.92。

  5、效率:高频开关电源模块的寿命是由模块内部工作温升所决定。温升主低主要是由模块的效率高低所决定。现在市场上大量使用的开关电源技术,主要采有的是脉宽调制技术(PWM)。模块的损耗主要由开关管的开通、关断及导通三种状态下的损耗,浪涌吸收电路损耗,整流二极管导通损耗,工和辅助电源功耗及磁心元件损耗等因素构成。减少这些损耗就会提高模块的整体效率。

  对此现行较好的处理方法分别是:开关管的开通、关断及导通状态的损耗采用MOSFET和IGBT并联使用,利用两种不同类型的器件的开头及导通损耗的优势互补,其综合损耗是利用单一类型开关管工作损耗的20%左右;浪涌吸收电路可采用无损耗吸收电路,这一技术的使用使得该部分损耗大幅度下降;整流二极管可采用导通电阻较小的器件,优化设计控制电路,选择集成度较高的IC器件都可减少功耗;磁心材料可选择如菲利浦的3C90等均可减少损耗。

  高频电容器的选择严格控制峰值电流的大小,采用这些因素将会使整流模块的工作在相当宽的功率输出范围内保持较高的效率,如VMA10、DMA12、DMA13及DMA14的工作效率均为91%以上。需要说明的是主开关管的开通、关断及导通状态中的损耗所占比例是主要的。开关状态的损耗是PWM控制技术所固有的缺点。满载状态下,效率不低于0.90。

  6、稳压精度:满载状态下,当输入电压由最大变到最小时,整流器输出电压调整范围不超过±1%。

  7、杂音电压(不接蓄电池组)

  ①衡重杂音:电话电路以800HZ杂音电压为标准,其它频率杂音电压响度强弱,用等效杂音系数表示称为衡重杂音。

  系统衡重杂音的测量点视情况选择在整流器输出端,蓄电池输出端及机房机架的输入端,各测量点数值不已。

  ②宽频杂音:它是指各次谐波均方根值,即周期连续频谱电压。

8. 电源模块特点

  电源模块主要为交换机工作电路提供稳点的电压。  电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,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。

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