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    电源模块是什么?电源模块的作用和指标是..

    发布时间: 2022-04-15 浏览次数: 25

    什么是电源模块?

    电源模块是一种电源供应器,可直接安装在印刷电路板上,其特点是专用集成电路(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) 和其他数字或模拟负载提供电源。一般来说,这种模块称为负载点 (POL) (PUPS)。由于模块结构的诸多优点,模块电源广泛应用于交换设备、接入设备、移动通信、微波通信、光传输、路由器、汽车电子、航空航天等通信领域。

    电源模块的几个主要指标

    电源模块是一种负反馈稳压系统,其性能指标分为静态指标和动态指标。

    静态指标输出电压精度:测量模块实际输出电压与标称输出电压的差异。

    电压调节率(源效应):测量不同输入电压下输出电压的变化。

    电流调节率(负载效应):测量不同输出电流下模块输出电压的变化。

    交叉调整率:衡量模块一路输出功率变化对其他路输出电压的影响,仅对双路或多路模块。

    温度漂移:测量不同环境温度下模块输出电压的变化。

    输出电压纹波:测量模块输出直流电压上交流电压成分的大小。

    效率:在实现电压转换和功率传输的同时,测量电源模块的损耗。

    动态指标启动过冲和启动时间:衡量电源模块在加电启动时输出电压的建立过程或稳定过程的情况。

    负载阶跃响应:当负载阶跃变化时,测量模块输出电压的变化。测量指标主要包括过度冲击或下降的范围和恢复时间。

    电源模块的分类

    根据现代电力电子的应用领域,我们将电源模块划分如下:

    绿色电源模块

    计算机技术的快速发展带动了人类进入信息社会,也促进了电源模块技术的快速发展。20世纪80年代,计算机充分利用开关电源,率先完成计算机电源的更换。然后开关电源技术进入了电子和电气设备领域。

    随着计算机技术的发展,提出了绿色计算机和绿色电源模块。绿色计算机一般是指对环境无害的个人计算机及相关产品。根据美国环保局的说法,绿色电源是指与绿色计算机相关的高效节能电源l9926月17日能源之星"根据计划,如果桌上个人电脑或相关外围设备在睡眠状态下耗电量小于30瓦,则满足绿色电脑的要求。提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源本身需要消耗50瓦能源。

    开关电源模块

    通信行业的快速发展极大地促进了通信电源的发展。高频小型开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域,整流器通常被称为一次性电源-直流(DC-DC)变换器称为二次电源。一次电源的功能是将单相或三相交流电网转换为标称值48V直流电源。目前,在程控交换机使用的一次电源中,传统的相控稳压电源已被高频开关电源、高频开关电源(也称为开关整流器 R)通过MOSFET或IG开关频率一般控制在高频工作中50-100kHz在范围内,实现高效率和小型化。近年来,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

    由于通信设备中使用的集成电路种类繁多,其电源电压也不同,通信供电系统采用高功率密度高频DC-DC从中间母线电压隔离电源模块(一般为48V直流)转换为所需的各种直流电压,可以大大降低损耗,维护方便,安装增加非常方便。一般可直接安装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。随着通信容量的增加,通信电源容量也会增加。

    变换器

    DC-DC变换器将固定直流电压转换为可变直流电压,广泛应用于无轨电车、地铁列车和电动汽车的无级变速和控制,使上述控制具有加速稳定、响应快的性能,并获得节能的效果。用直流切割器代替变阻器可以节省电能(20~30)%。直流斩波器不仅能调节压力(开关电源),还能有效抑制电网侧谐波电流噪声。

    二次通信电源DC-DC变换器已商业化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,电源模块需要小型化,需要不断提高开关频率,采用新的电路拓扑结构。目前,已经开发和生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,大大提高了功率密度。

    UPS

    不间断电源(UPS)它是计算机、通信系统和要求提供高可靠性和高性能的电源,不能中断。交流市电输入通过整流器直流,部分能量充电电池组,另一部分能量通过逆变器交流,通过转换开关输送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一个备用电源通过电源转换开关实现。

    现代UPS脉宽调制技术和功率一般采用M0SFET、IG等现代电力电子设备,降低电源噪声,提高效率和可靠性。微处理器软硬件技术的引入可以实现UPS智能管理、远程维护和远程诊断。

    目前在线式UPS最大容量最大容量600kVA。超小型UPS发展也很快,已经有了0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等各种规格的产品。

    变频器电源

    变频器电源主要用于交流电机的变频调速,在电气传动系统中发挥着越来越重要的作用,取得了巨大的节能效果。变频器电源主电路采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器固定直流电压,然后由大功率晶体管或IG组成的PWM高频变换器将直流电压逆变为电压和频率可变的交流输出。电源输出波形与正弦波相似,用于驱动交流异步电机实现无级调速。

    国际上400kVA以下变频器电源系列产品已经问世。20世纪80年代初,日本东芝首次将交流变频调速技术应用于空调。到1997年,其份额已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。中国在20世纪90年代初开始研究变频空调,并于1996年引进了生产线生产变频空调,逐渐形成了变频空调开发和生产的热点。 预计将在2000年左右形成 。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

    焊机电源模块

    高频逆变整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。IG大容量模块量模块,该电源应用前景广阔。

    逆变焊机电源多采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换方法。50Hz交流电通过全桥整流成直流,IG组成的PWM直流电逆转为高频转换部分20kHz高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

    由于焊机电源工作条件差,短路、电弧燃烧和开路交替变化频繁,高频逆变整流焊机电源的工作可靠性成为用户最关心的关键问题。微处理器用作脉冲宽度调节(PWM)通过提取和分析多参数和多信息,相关控制器可以预测系统的各种工作状态,然后提前调整和处理系统,解决当前的大功率问题IG逆变电源的可靠性。

    国外逆变焊机可实现额定焊接电流300A,全载电压连续率60%60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

    直流电源模块

    大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改善、医疗X光机和CT机器等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。

    自20世纪70年代以来,开始采用逆变技术,将市电整流逆变为3kHz大约中频,然后升压。20世纪80年代,高频开关电源技术发展迅速。采用功率晶体管作为主开关元件,将电源开关频率提高到20kHz以上。干式变压器技术成功应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,进一步减少了变压器系统的体积。

    我国开发了静电除尘高压直流电源,市政电力通过整流变为直流。直流电压通过全桥零电流开关串联谐振逆变电路逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

    滤波器

    传统的交流-直流(AC-DC)变换器投入运行时,会向电网注入大量谐波电流,造成谐波损耗和干扰。同时,设备网侧功率因数恶化,即所谓的电力公害。例如,当无法控制的整流和电容器滤波器时,网侧的三个谐波含量可以达到(70~80)网侧功率因数只有%0.5~0.6。

    电力有源滤波器是一种能动态抑制谐波的新型电力电子设备LC滤波器的缺乏是一种有前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和特定的控制电路组成。与传统开关电源的区别在于:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流; (2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

    供电系统

    分布式电源系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作为基本部件,利用最新的理论和技术成果,形成积木、智能大功率电源,使强弱电紧密结合,降低大功率部件、大功率装置(集中)开发压力,提高生产效率。

    20世纪80年代初,对分布式高频开关电源系统的研究基本上集中在变换器并联技术的研究上。20世纪80年代中后期,随着高频功率变换技术的快速发展,各种变换器拓扑结构相继出现。结合大型集成电路和功率元件技术,可以集成中小型功率设备,快速促进分布式高频开关电源系统的研究。自20世纪80年代末以来,这一方向已成为国际电力电子学界的热门研究点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。

    分布式供电方式具有节能、可靠、高效、经济、维护方便等优点。逐步采用大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统,也是超高速集成电路的低压电源(3.3V)最理想的供电方式。在电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电机驱动电源等大功率场合也有广阔的应用前景。

    电源模块的作用

    调整输出电压

    对有TRIM或ADJ(可调)输出引脚的模块电源产品可通过电阻或电位器在一定范围内调节输出电压,一般调节范围为±10%。

    对TRIM输出引脚,将电位器的中心和TRIM连接,在所有 S、-S在管脚模块中,另外两端分别连接 S、-S。没有 S、-S当两端接收相应主路的输出正负极( S接 Vin,-S接-Vin),然后调整电位器。一般选择电位器的电阻5~10kΩ比较合适。

    对ADJ输出引脚分为输入边调节和输出边调节。输出边调节TRIM引脚的调节方法相同。输入侧调节只能提高输出电压,此时电位器的一端与中心连接,另一端与输入端连接。

    输入保护电路

    一般模块电源产品有内置滤波器,可满足一般电源应用的要求。如果需要更高要求的电源系统,应增加输入滤波器网络。可以使用LC或π型网络,但要注意尽量选择较小的电感和较大的电容。

    为防止输入电源瞬态高压损坏模块电源,建议用户将二极管连接到输入端,并配合保险丝,以确保模块在安全输入电压范围内。为了降低共模噪声,可以增加Y(Cy)电容,一般选择几个nf高频电容。R为保险丝,D1保护二极管,D2二极管的瞬态吸收(P6KE系列)。

    遥控开关电路

    通过模块电源的遥控开关操作REM一般有两种控制方法:

    REM与-VIN(参考地)连接,遥控关闭,要求VREF<0.4V。REM悬空或与 VIN连接,模块工作,要求VREM>1V。

    REM与VIN连接,遥控关闭,要求VREM<0.4V。REM与 VIN连接,模块工作,要求VREM>1V。REM悬空,遥控关断,即所谓的悬空关断(-R)。

    光电耦合器应与输入端隔离,则可以使用光电耦合器作为传输控制信号。

    电源模块应用领域

    电源模块主要应用于哪些领域?事实上,在我们的生活中有很多地方可以使用,但我们不知道。北京稳定电子可为以下行业客户定制电源模块:

    电力行业

    有线电、无线电、光或其他电磁系统在运行、运行和管理电力系统时需要电源模块。

    医疗电子

    医疗电子不同于其他定位在大众市场、关心成本的消费电子和其他低成本产品应用领域的电子和电力电子,医疗电子应该遵守更多的规则。由于医疗电子产量一般相对较低,设计师必须考虑购买或自制医疗电源模块,但一般来说,设计师很少考虑自己设计离线电源。

    仪器仪表

    工业仪表是指气体、液体涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计等流量计以及压力开关、差压开关等仪器需要供电。

    轨道交通

    随着铁路行业的不断发展,为了提高车载运行的可靠性和提高乘客的舒适性,大量的电子设备被应用于轨道交通中,铁路电源模块的需求也会逐渐增加。

    军工行业

    军用电源具备高度的可靠性、安全性,且隐蔽性高,适应性强,在市场中的应用越来越广泛,正逐渐趋向大众化。

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