大功率高频开关电源的设计探讨

黄晓春

摘要：在设计大功率高频开关时，需要结合多学科知识对其进行分析，尤其是电力电学、微电子等，设计人员应该明确此类开关在设计时粗腰注意的要点，针对其特性，设计符合电力系统的电源，也应满足当下节能环保型社会建立的需求。本文将对大功率高频开关电源在设计时的一些注意事项和特性进行探讨。

关键词：大功率;电源;高频开关;设计探讨

伴随科技的发展，电力行业也在不断进步，高频开关电源的问世，逐渐取代了传统的相控电源，随着时间的推移前进，市场上开始出现大频率高频开关。电力设备能正常运行的关键点就是电源，所以其设计是非常重要的。为满足电力系统的安稳运行，符合当下节能、环保的设计理念，大功率高频开关电源的设计需要从多学科、多角度去进行综合分析，使其设计出的高频开关电源的性能更加完善、操作更加便捷。

一、大功率高频开关电源基本功能和主要技术指标

大功率高频开关电源为顺应电力行业的发展趋势和满足用户的需求，在进行开关电源设计时，不断的更新设计方案与理念。但是开关电源的基本功能未变，包含以下几点：（1）对电源输出的电流与电压进行实时的监控。（2）当电源的电流、电压输出过量或出现过热的现象时，大功率高频开关电源可以进行检测，具有电路保护的功能，警示灯可以发生警示。另一方面，具有修正、设置电源参数的功能。（3）大功率高频开关电源具备电流自动均流功能，可以针对电源的实际情况，合理的调节电流流量。（4）大功率高频开关电源最有优势的功能就是具备掉电记忆保护，这项功能对用户用安全较为重要。

目前，我国电力行业对大功率高频开关电源设计的相关规范要求比较严格，这些硬性指标包括开关电源的各个方面，比如：电源额定输出功率12KW、额定输出电压DC28V;工作温度在零下20℃至55℃之间;输入电压在3/N/PE～380/220v之间、50HZ等。这些指标都是设计时的硬性指标，所有大功率高频开关电源的设计都要以此为标准。

二、大功率高频开关电源的特点

大功率高频开关电源的设计，具有一些明显的特征，因为电气在使用的过程中，电容量在持续增加，所以设计大功率高频开关电源时，需要结合市场需求进行综合考虑，制定出合理的设计方案。大功率高频开关与传统的开关电源相比具有显著的优势，尤其在提倡节能环保的当下社会，特别符合用户的实际需求。另一方面，也可以有效降低电源在电网里的影响力度。大功率高频开关电源的设计的核心点，就是大功率高频，因为这样可以在减小开关电源体积的前提下，通过实际情况对电源进行灵活的控制，包括电源电容与电流等，对高频开关电源的生产成本而言，也可实现有效的控制，最大限度的发挥出大功率高频开关电源的设计优势。除上述的特点之外，大功率高频开关电源的设计特点，还包括其功能方面的一些特点，比如：此类开关可以对电源进行实时的电流、电压输出控制;其电源在进行设计之时，可以利用RS458通信接口，通过将其连接在上位机上，对整个电源的运行参数与状态等，进行实时监控等。

三、大功率高频开关电源的设计要点

大功率高频开关电源在设计时，可以从电源功率的拓扑、电源硬件设计和软件设计、电磁干扰等方面进行设计把关。

1.电源功率拓扑结构的选择

大功率高频开关的電源功率拓扑功能，主要是负责高频电力逆变器进行高频逆转，相当于开关电源进行能量转换，是开关电源最终呈现设计效果的关键影响因素，所以需要根据实际的需求对其进行有效的控制及合理的选择。在选择电源功率拓扑结构时，需要从电压的输入范围、输出范围，输出功率大小，斩波电流等方面对其进行合理的分析，确保其符合实际高频开关电源的设计需求，特别需要注意的是，电流输出功率与电流输入输出的之间的电压比。如图1。

2.电源硬件电路的设计

开关电源由几个环节共同组成，其中硬件电路是最基本的组成部分，对整个开关电源运行的效率和可靠性至关重要。以往的某些开关电源设计，通过纯硬件模拟电路的形式来实现电源硬件电路的设计，首先需要对开关的整体结构进行确定，从横向、纵向两个方面将开关电源的各环节进行细化，然后正对各环节采取相应的设计理念，可以有效的简化电路设计的过程，还可以提升电路的抗干扰能力。以功率级电路设计和智能控制电路设计为例，其中功率计电路设计在进行电路设计时，可以将开关电源当成独立的单个输出网络，之后对其开关电源的系统参数进行确定，以此方法来完成电路各个模块的设计，也可以将整流模块和电网连接起来，将交流电网转变成直流电能，此项方法可靠性较高，可能承受住雷雨天气时，雷电的引发的浪涌冲击。作为负责控制电源环路、电路状态显示、电路系统保护与通讯等多项功能的电源控制电路，其在开关电源硬件结构中的地位是非常重要的，其中，环路控制是整个电源智能控制电路的关键所在，对电压输出的准确性至关重要，提高电路的保护功能对整个电源的安全运行具有非常重要的意义。另一方面，开关电源的运行状态必须具有实时的显示功能，可通过相关控制器实现此项功能[1] 。

3.电源软件电路的设计

大功率高频开关电源的软件电路设计主要从核心控制器的选择方面进行合理的分析，需要确定控制系统的编程语言和环境，以应用较多的C语言为例，因其具备较强的移植性和可读性，所以代码效率非常高。当下市场上的数字式开关电源就是利用核心控制器进行的程序编写，一般分为两种设计形式，即由顶向下和由下向顶程序设计，在具体的程序编写时，需要从实际需求出发，进行合理的设计[2] 。

4.电源内部电缆的布局设计

大功率高频开关电源在设计时，其内部电缆的布局相对比较容易，只需注意以下几点就可以：为实现用户在使用开关电源时的美观感受，在对开关电源的线路进行捆绑时，需要注意将不同功能的电线区分捆绑，这样做得目的是预防其发生电磁干扰，多数都是将不同功能的捆绑线设立在不同的连接器中。

结语

大功率高频开关电源在设计时，应该注意其自身特性，然后同实际的运行情况相结合，设计出用户满意的开关，需要特别注意电源开关的电路设计结构，及时改进此类开关的不足之处，为电源运行的可靠性和稳定性提供保障。为保证电源设计的指标符合实际的技术需求，应注意电磁兼容问题，增强此类开关控制系统的独立性，更好的提升电源设计的可靠性和稳定性。

参考文献：

[1] 李展征.大功率高频开关电源的设计探讨[J].电子世界，2017（5）：129-130.

[2] 马登辉，程晓雨.大功率电镀高频开关电源的设计探讨[J].民营科技，2012（1）：43-43.

（作者单位：美的集团厨房和热水事业部）