開關電源概述資料

1、開關電源概述開關電源概述主要內容主要內容n1.1線性穩(wěn)壓電源與開關穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源與開關穩(wěn)壓電源n1.2降壓型開關電源降壓型開關電源n1.3升壓型開關電源升壓型開關電源 n1.4極性反轉型開關電源極性反轉型開關電源n1.5開關電源中的控制、驅動和保護電路開關電源中的控制、驅動和保護電路n1.6開關電源中的器件開關電源中的器件n1.7開關電源中的材料開關電源中的材料1.1線性穩(wěn)壓電源與開關穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源與開關穩(wěn)壓電源1.1.1 線性穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源圖圖1-1線性穩(wěn)壓電源原理圖線性穩(wěn)壓電源原理圖1.1.2 開關穩(wěn)壓電源開關穩(wěn)壓電源圖圖1-2開關穩(wěn)壓電源原理圖開關穩(wěn)壓電源原理圖開關穩(wěn)壓

2、電源的結構開關穩(wěn)壓電源的結構1.1.3開關穩(wěn)壓電源的種類開關穩(wěn)壓電源的種類按功率開關管的類型分類按功率開關管的類型分類(1)晶體管型開關電源晶體管型開關電源(2)晶閘管型開關電源晶閘管型開關電源(3)MOSFET型開關電源型開關電源(4)IGBT型開關電源型開關電源圖圖1-4 按功率開關管的類型分類按功率開關管的類型分類(1) 串聯型：儲能電感串聯型：儲能電感 和負載相串聯和負載相串聯 V V飽和導通時，飽和導通時，VDVD截止，截止，U UI I經經V V在在L L中產生電流中產生電流iL向電容向電容C充電。充電。 V V截止截止時，時， L L中的電流不能突變，產生左負中的電流不能突變，產

3、生左負右正右正 的自感電動的自感電動勢，勢，VDVD導通，續(xù)流電流導通，續(xù)流電流 iZ 向電容向電容C充電充電，將，將L L中的磁能轉換為電中的磁能轉換為電 容容C C中的電能中的電能?？傊?，調整管總之，調整管V導通期間，導通期間，L儲存磁能，并給電容儲存磁能，并給電容C充電，同時向負載供電；充電，同時向負載供電；調整管調整管V截止期間，截止期間，L釋放磁能，轉變?yōu)獒尫糯拍埽D變?yōu)镃的電能，同時向負載供電。的電能，同時向負載供電。1.1.4 開關穩(wěn)壓電源的種類開關穩(wěn)壓電源的種類按儲能電感的連接方式分類按儲能電感的連接方式分類串聯型并聯型并聯獨立輸出型串聯型并聯型并聯獨立輸出型(2)、并、并聯型

4、：儲能電感聯型：儲能電感 和負載相并聯和負載相并聯 V V飽和導通時，飽和導通時，VDVD截止，截止，U UI I經經V V在在L L中產生電流中產生電流iL，L儲能。儲能。 V V截止截止時，時， L L中的電流不能突變，產生上負中的電流不能突變，產生上負下下正正 的自感電動的自感電動勢，勢，VDVD導通，續(xù)流電流導通，續(xù)流電流iZ 向電容向電容C充電充電，將，將L L中的磁能轉換為電中的磁能轉換為電 容容C C中的電能中的電能?？傊?，調整總之，調整管管V導通期間，導通期間，L儲存磁能，負載由電容儲存磁能，負載由電容C供電；供電；調整管調整管V截止期間，截止期間，L釋放磁能，轉變?yōu)獒尫糯拍埽?/p>

5、轉變?yōu)镃的電能，同時向負載供電。的電能，同時向負載供電。并聯型電路中，調整管承受的反峰電壓為并聯型電路中，調整管承受的反峰電壓為2UI ，為串聯型的兩倍。，為串聯型的兩倍。按儲能電感的連接方式分類按儲能電感的連接方式分類(3) 并并聯獨立輸出型：通過續(xù)流電感的電磁耦合，實現隔離輸出。聯獨立輸出型：通過續(xù)流電感的電磁耦合，實現隔離輸出。（電源輸入端不使用變壓器、實現多種電壓輸出）（電源輸入端不使用變壓器、實現多種電壓輸出）應用最多的一種電路形式應用最多的一種電路形式三極管三極管V可使用功率場效應管可使用功率場效應管脈沖調寬、脈沖發(fā)生及誤差信號的產生等可集成化例如脈沖調寬、脈沖發(fā)生及誤差信號的產生

6、等可集成化例如TOP221 TOP227按儲能電感的連接方式分類按儲能電感的連接方式分類按輸入和輸出電壓的大小分類按輸入和輸出電壓的大小分類(1)升壓式開關電源升壓式開關電源(2)降壓式開關電源降壓式開關電源(3)輸出極性反轉式開關電源輸出極性反轉式開關電源圖圖1-7升壓式開關電源升壓式開關電源1.2.1降壓型開關穩(wěn)壓電源的電路結構降壓型開關穩(wěn)壓電源的電路結構1.2降壓型開關穩(wěn)壓電源降壓型開關穩(wěn)壓電源圖圖1-8降壓式開關電源降壓式開關電源1.2.2降壓型開關穩(wěn)壓電源的工作原理降壓型開關穩(wěn)壓電源的工作原理圖圖1-8降壓式開關電源降壓式開關電源(1).開關管開關管V的導通期內，儲能電感中的導通期內

7、，儲能電感中 電流的最大變化量為電流的最大變化量為(2).開關管開關管V的截止期內，儲能電感中的截止期內，儲能電感中 電流的最大變化量為電流的最大變化量為(3).開關管開關管V導通期與截止期能量轉換的條件：導通期與截止期能量轉換的條件：OFFOLtLUI2maxONOiLtLUUI1maxOFFOONOitLUtLUUONONOiiiONOFFttUUD UUttT 即即1.2.3降壓型開關穩(wěn)壓電源重要參數的計算降壓型開關穩(wěn)壓電源重要參數的計算1.輸出紋波輸出紋波UO 的計算的計算21OOOUUULttUCUOFFONOO811UO1：開關管：開關管V導通時間內濾波電容導通時間內濾波電容C上電

8、壓的變化量上電壓的變化量UO2：開關管：開關管V截止時間內濾波電容截止時間內濾波電容C上電壓的變化量上電壓的變化量LtUCUONOO8122圖1-21.2.3降壓型開關穩(wěn)壓電源重要參數的計算降壓型開關穩(wěn)壓電源重要參數的計算1.輸出紋波輸出紋波UO 的計算的計算實際輸出的紋波還包括電網工頻紋波電壓和高頻功率轉換產生的寄生紋波電壓實際輸出的紋波還包括電網工頻紋波電壓和高頻功率轉換產生的寄生紋波電壓減少紋波電壓的方法：減少紋波電壓的方法：(1).采用肖特基二極管或快恢復二極管采用肖特基二極管或快恢復二極管(2).采用阻容吸收網絡采用阻容吸收網絡圖圖1-10采用阻容吸收網絡采用阻容吸收網絡(3).串接

9、小容量電感串接小容量電感228OOiUTUCL U1.2.3降壓型開關穩(wěn)壓電源重要參數的計算降壓型開關穩(wěn)壓電源重要參數的計算2.功率開關管功率開關管V功率損耗功率損耗P的計算的計算(四段計算四段計算)1126() ()ZCOCOFFCcesONCCcesrfPIUtIUtIUUttT3.功率開關管功率開關管V功率損耗功率損耗P的計算的計算(四段計算四段計算)211126() ()COCOFFCcesONCCcesrfOiiIUtIUtIUUttTILIUT .轉換效率轉換效率與開關管與開關管V的功率損耗的功率損耗PZ成反比成反比.轉換效率轉換效率與儲能電感與儲能電感L上的功率損耗成反比上的功率

10、損耗成反比.轉換效率轉換效率與輸入電流與輸入電流Ii 和輸入電壓和輸入電壓Ui成正比成正比1.2.4降壓型開關穩(wěn)壓電源的設計降壓型開關穩(wěn)壓電源的設計1.功率開關管功率開關管V的選擇的選擇2.續(xù)流二極管續(xù)流二極管VD的選擇的選擇3.儲能電感儲能電感L的選擇的選擇4輸出濾波電容輸出濾波電容C的選擇的選擇IGBT或或MOSFET或或GTRfDRLL5 .1)1 (maxUiUULfUCOOO1821.3.1升壓型開關穩(wěn)壓電源的電路結構升壓型開關穩(wěn)壓電源的電路結構1.3升壓型開關穩(wěn)壓電源升壓型開關穩(wěn)壓電源圖圖1-14升壓型開關電源升壓型開關電源1.3.2升壓型開關穩(wěn)壓電源的工作原理升壓型開關穩(wěn)壓電源的

11、工作原理圖圖1-14升壓型開關電源升壓型開關電源(1).開關管開關管V的導通期內，儲能電感中的導通期內，儲能電感中 電流的變化量為電流的變化量為(2).開關管開關管V的截止期內，儲能電感中的截止期內，儲能電感中 電流的變化量為電流的變化量為(3).開關管開關管V導通期與截止期能量轉換的條件：導通期與截止期能量轉換的條件：2iOdLOFFUUUItL1iLONUItLiiOdONOFFUUUUttLL11OiUUD 即即1.3.3升壓型開關穩(wěn)壓電源的設計升壓型開關穩(wěn)壓電源的設計1.功率開關管功率開關管V的選擇的選擇2.續(xù)流二極管續(xù)流二極管VD的選擇的選擇4.儲能電感儲能電感L的選擇的選擇3.輸出

12、濾波電容輸出濾波電容C的選擇的選擇Uceo、Ic、PcfIDDULOO7)1 (102OOiOOfUUUUIC)(1.4.1極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的電路結構極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的電路結構1.4極性反轉型開關穩(wěn)壓電源極性反轉型開關穩(wěn)壓電源圖圖1-15極性反轉型開關電源極性反轉型開關電源(1).開關管開關管V的導通期內，電感儲存的能量：的導通期內，電感儲存的能量：(2).開關管開關管V的截止期內，電感中的能量傳給的截止期內，電感中的能量傳給 負載：負載： 圖圖1-15極性反轉型開關電源極性反轉型開關電源1.4.2極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的工作原理極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的工作原理結論：結論：.U.U

13、O O與與U Ui i極性相反極性相反 . .改變改變D D可改變可改變U UO O，穩(wěn)定，穩(wěn)定D可穩(wěn)定可穩(wěn)定UO.D.D1-D1-D時，即時，即D D0.50.5時，時，U UO OU Ui i D D1-D1-D時，即時，即D D0.50.5時，時，U UO OU Ui iLTtUPOFFOL222DDUUiO11.4.3極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的設計極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的設計圖圖1-14升壓型開關電源升壓型開關電源(a)圖圖1-15極性反轉型開關電源極性反轉型開關電源(a) 有關極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的設計與升壓型開關有關極性反轉型開關穩(wěn)壓電源的設計與升壓型開關穩(wěn)壓電源除極性相反外，其它基本相同。穩(wěn)壓電源除極性相反外，其它基本相同。1.5.1驅動電路驅