引言
在工业自动化控制系统中，各类智能传感器的稳定运行高度依赖持续可靠的电源支持［1-4］。电源转换模块作为能源供给的核心部件，其性能直接决定了整个控制系统的安全性与可靠性［5-6］。例如，在精密生产线中，电源输出电压的1%波动可能导致传感器测量误差扩大至5%以上，引发设备误动作；而电源转换效率不足则会导致能源浪费，同时增加设备散热负担，缩短使用寿命。传统工业电源模块存在四大核心问题：一是转换效率瓶颈，由于未集成有源功率因数校正电路，功率因数常低于0.7，无功损耗占比较高，转换效率低，线性工业电源满载效率为40%~65%、传统单端反激式电源满载效率为60%~75%，同时模块自身发热严重，导致能源利用率低下［7-9］；二是控制精度不足、输出稳定性差，多采用开环或单重闭环控制，无法根据负载变化调整开关频率或拓扑模式，输出电压受输入电压波动与负载变化影响显著，难以满足精密设备的供电需求［10-14］；三是保护机制单一，多数仅具备简单的过流保护，缺乏过温、输入过压和欠压等多维防护，在复杂工业环境(如高温、电压波动频繁场景)中易发生故障；四是智能化缺失，缺乏状态监测与远程通信功能，运维人员需现场排查故障，增加了工业系统的停机时间。因此，研发具备高效、稳定、智能特性的电源转换模块对工业过程控制技术的升级具有重要意义。针对上述问题，本文设计的电源转换模块以“高效、稳定、可靠、智能”为目标，通过优化电路架构与控制策略，实现三大突破：一是将转换效率提升至85%以上；二是将输出电压精度控制在±3%以内；三是构建“监测—保护—通信”一体化系统，实现全状态可视化与远程运维。
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作者信息：
殷宇朝，王营营，刘泽华，霍毅，刘晖，赵斌卿
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