模塊電源是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器，其特點(diǎn)是可為專用集成電路（ASIC）、數(shù)字信號處理器 (DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。一般來說，這類模塊稱為負(fù)載點(diǎn) (POL) 電源供應(yīng)系統(tǒng)或使用點(diǎn)電源供應(yīng)系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多，因此模塊電源廣泛用于交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。

模塊電源_模塊電源 -優(yōu)點(diǎn)

●變更靈活。產(chǎn)品設(shè)計(jì)如需更改，只需轉(zhuǎn)換或并聯(lián)另一合適電源模塊即可。

●技術(shù)要求低。模塊電源一般配備標(biāo)準(zhǔn)化前端、高集成電源模塊和其他元件，因此令電源設(shè)計(jì)更簡單。

●模塊電源外殼有集熱沉、散熱器和外殼三位一體的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)了模塊電源的傳導(dǎo)冷卻方式，使電源的溫度值趨近于最小值。同時，又賦予了模塊電源金玉其表的包裝。

●質(zhì)優(yōu)可靠。模塊電源一般均采用全自動化生產(chǎn)，并配以高科技生產(chǎn)技術(shù)，因此品質(zhì)穩(wěn)定、可靠。

●用途廣泛：模塊電源可廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)車艦船、軍工兵器、發(fā)電配電、郵電通信、冶金礦山、自動控制、家用電器、儀器儀表和科研實(shí)驗(yàn)等社會生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，尤其是在高可靠和高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的重要作用。

模塊電源_模塊電源 -結(jié)構(gòu)

對有TRIM或ADJ(可調(diào)節(jié))輸出引腳的模塊電源產(chǎn)品，可通過電阻或電位器對輸出電壓進(jìn)行一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，一般調(diào)節(jié)范圍為±10％。1、輸出電壓的調(diào)節(jié)

對TRIM輸出引腳，將電位器的中心與TRIM相連，在所有＋S、－S管腳的模塊中，其他兩端分別接＋S、－S。沒有＋S、－S時，將兩端分別接到相應(yīng)主路的輸出正負(fù)極(＋S接＋Vin，－S接－Vin)，然后調(diào)節(jié)電位器即可。電位器的阻值一般選用5～10kΩ比較合適。

對ADJ輸出引腳，分為輸入邊調(diào)節(jié)與輸出邊節(jié)。輸出邊調(diào)節(jié)與TRIM引腳的調(diào)節(jié)方式一樣。輸入邊調(diào)節(jié)只能上調(diào)輸出電壓，此時將電位器的其中一端與中心相接，另一端接輸入端的地。

2、輸入保護(hù)電路

一般模塊電源產(chǎn)品都有內(nèi)置濾波器，能滿足一般電源應(yīng)用的要求。如果需要更高要求的電源系統(tǒng)，應(yīng)增加輸入濾波網(wǎng)絡(luò)。可以采用LC或π型網(wǎng)絡(luò)，但應(yīng)注意盡量選擇較小的電感和較大的電容。

為了防止輸入電源瞬態(tài)高壓損壞模塊電源，建議用戶在輸入端接瞬態(tài)吸收二極管并配合保險絲使用，以確保模塊在安全的輸入電壓范圍之內(nèi)。為了降低共模噪聲，可以增加Y(Cy)電容，一般選擇幾nf高頻電容。R為保險絲，D1為保護(hù)二極管，D2為瞬態(tài)吸收二極管(P6KE系列)。

3、遙控開/關(guān)電路

模塊電源的遙控開關(guān)操作，是通過REM端進(jìn)行的。一般控制方式有兩種：

(1)REM與－VIN(參考地)相連，遙控關(guān)斷，要求VREF<0.4V。REM懸空或與＋VIN相連，模塊工作，要求VREM>1V。

(2)REM與VIN相連，遙控關(guān)斷，要求VREM<0.4V。REM與＋VIN相連，模塊工作，要求VREM>1V。REM懸空，遙控關(guān)斷，即所謂“懸空關(guān)斷”(－R)。

如果控制要與輸入端隔離，則可以使用光電耦合器作為傳遞控制信號。

4、模塊的組合

(1)并聯(lián)擴(kuò)容。將相同模塊輸出端并聯(lián)，可使輸出能力增強(qiáng)，但并聯(lián)模塊的輸出電壓要調(diào)整得比較一致，以保證相對均流，同時避免不必要的振蕩。對有較大電流輸出的模塊，還可以仔細(xì)設(shè)計(jì)引線電阻，以達(dá)到均流效果。用這種方法并聯(lián)的模塊，不宜超過2個。同時，如果其中一塊模塊輸出有故障，整個系統(tǒng)都將不能正常工作。并聯(lián)擴(kuò)容連接電路RL為負(fù)載。

(2)冗余熱備份并聯(lián)。將相同的模塊輸出端通過二極管后并聯(lián)可使輸出能力增強(qiáng)，以提高電源系統(tǒng)的可靠性。原則上如果配合相應(yīng)輸出報警電路，將模塊放在可以拆卸的母線上，這樣，出現(xiàn)故障的模塊可以及時更換。用這種方法并聯(lián)的模塊，沒有量限制。D一般為肖特基二極管。

(3)串聯(lián)擴(kuò)容。將相同模塊輸出端串聯(lián)，可使輸出電壓倍增，功率也相應(yīng)增加，而串聯(lián)輸出端須接二極管以進(jìn)行保護(hù)。

5、鈴流的備份使用

鈴流發(fā)生器主要用于電話局交換機(jī)給電話用戶提供振鈴，一般是在偏置狀態(tài)下使用。偏置可分為正偏置和負(fù)偏置。為了提高鈴流系統(tǒng)的可靠性，需要對鈴流進(jìn)行備份。

模塊電源_模塊電源 -應(yīng)用領(lǐng)域

模塊電源應(yīng)用在幾大方面

1.電力，主要有集成器和電表以及智能電表

2.工控， 工業(yè)控制領(lǐng)域

3.醫(yī)療，醫(yī)療設(shè)備，主要有護(hù)胎儀，監(jiān)護(hù)儀等等

4.軍工，軍工業(yè)是應(yīng)用很廣泛的一個方面。軍用設(shè)備里。

模塊電源_模塊電源 -注意事項(xiàng)

大功率模塊開關(guān)電源的損耗主要有高頻開關(guān)損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗4部分。而在低電壓大電流輸出的應(yīng)用場合，整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占有較大的比重，輸出電壓越低，輸出電流越大，則整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占模塊開關(guān)電源總損耗的比重越大。

二極管損耗：

在傳統(tǒng)的整流中采用二極管整流，而在低電壓輸出條件下一般采用肖特基二極管整流，肖特基二極管和其他整流二極管相比具有開關(guān)速度快，正向電壓降低的優(yōu)點(diǎn)，但是肖特基二極管的正向電壓降和整流輸出電流的大小有關(guān)，整流輸出電流越大則正向電壓降越大，有可能高達(dá)0.5～0.6V或更大，并且肖特基二極管的反向漏電流較大。

而同步整流技術(shù)利用導(dǎo)通電阻小，低耐電壓的場效應(yīng)管(MOSFET)來代替普通整流二極管。由于同步整流MOSFET具有導(dǎo)通電阻低(一般只有幾mΩ)、阻斷時漏電流小、開關(guān)工作頻率高的特點(diǎn)，可以極大的減小電源整流部分的功耗，使電源系統(tǒng)的工作效率明顯得到提高，但是在具體應(yīng)用中同步整流的實(shí)現(xiàn)要比二極管整流要復(fù)雜些。在開關(guān)電源的低電壓大電流輸出應(yīng)用場合，同步整流技術(shù)有著很好的應(yīng)用前景。

磁性元器件的損耗：

變壓器損耗也是模塊開關(guān)電源損耗的重要部分，變壓器損耗主要有鐵損和銅損。鐵損是指由由變壓器的材料、形狀、工藝結(jié)構(gòu)等有關(guān)因素而引起的高頻損耗，銅損是指由變壓器繞組線路而引起的傳導(dǎo)損耗，為了減小變壓器的鐵損，應(yīng)選擇高頻特性好、高頻損耗小、磁芯結(jié)構(gòu)形狀合理、結(jié)構(gòu)緊湊的磁芯材料。

同時為了減小模塊開關(guān)電源的體積，應(yīng)盡力提高模塊開關(guān)電源的開關(guān)工作頻率，如要提高到500kHz左右或更高，普通磁芯材料的損耗很大，磁芯很容易過熱而磁飽和，以至無法正常工作，所以在模塊開關(guān)電源中必須選用磁特性優(yōu)良的高頻磁芯材料。

磁性元器件的尺寸大小和開關(guān)工作頻率有密切關(guān)系，在磁性元器件允許的工作頻率范圍內(nèi)，磁性元器件的尺寸和開關(guān)工作頻率成反比，要想減小模塊開關(guān)電源高頻開關(guān)變壓器和電感等磁性元器件的體積，需提高開關(guān)工作頻率。

同時，模塊開關(guān)電源中高頻開關(guān)變壓器繞組的設(shè)計(jì)也很重要，高頻開關(guān)變壓器的繞組不僅對銅損有影響，而且關(guān)系到高頻開關(guān)變壓器繞組間的耦合，對高頻開關(guān)變壓器的鐵損也有影響，高頻開關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)和制作對模塊開關(guān)電源的工作性能有很大的影響

。

模塊電源_模塊電源 -產(chǎn)品分類

按現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域，我們把模塊電源劃分如下：

綠色模塊電源

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會，同時也促進(jìn)了模塊電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色模塊電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

高頻開關(guān)

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離模塊電源,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源), 同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求模塊電源實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次模塊電源,功率密度有較大幅度的提高。

不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

變頻器模塊電源

變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器, 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成高潮。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。

逆變式模塊電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。

逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合, 整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

高壓直流模塊電源

大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。

電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

分布式供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

模塊電源_模塊電源 -產(chǎn)品參數(shù)

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