開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

開關(guān)電源拓樸結(jié)構(gòu)分析FAENAME：CARY.CHENSZ2電源的分類什么是PowerSupply?PowerSupply負(fù)載Vin,IinPowerSupply是一種提供電力能源的設(shè)備，它可以將一種電力能源形式轉(zhuǎn)換成另外一種電力能源形式，并能對其進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。上級電能形式Vo,Iof,phasef,phase根據(jù)轉(zhuǎn)換的形式分類:AC/DC,DC/DC,DC/AC,AC/AC根據(jù)轉(zhuǎn)換的方法分類:線性電源，相控電源，開關(guān)電源根據(jù)調(diào)控的效果分類:穩(wěn)壓，恒流，調(diào)頻，調(diào)相根據(jù)調(diào)控的方法分類:傳統(tǒng)反饋控制，矢量控制，數(shù)位控制2開關(guān)電源的元件構(gòu)成開關(guān)電源的基本元件：有源開關(guān)(Switch)二極管(Diode)電感(Inductor)電容器(Capacitor)變壓器(Transformer)3三種基本的非隔離開關(guān)電源VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin*D/(1-D)Vo=Vin*DVo=Vin/(1-D)Vo<Vin,Bulk降壓型電路Vo>Vin,Boost升壓型電路Vo<Vin,當(dāng)D<0.5Vo>Vin當(dāng)D>0.5buck－boost升降壓型電路4三種基本的隔離開關(guān)電源VinVoSLmDVinVoLSD1D2VinVoLS1D1D2S2正激型變換器反激型變換器橋式變換器5反激變換器（Flyback）工作原理（電流連續(xù)模式）根據(jù)變壓器的伏秒平衡：IoVinVoGDSLmDn:1CoVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVLVin-nVoID-p6反激變換器（Flyback）工作原理（電流斷續(xù)模式）根據(jù)變壓器的伏秒平衡：IoVinVoGDSLmDn:1CoVgsIDVdsD1-DTIoVinVin+nVoImVLVin-nVo’ID-p-nVo根據(jù)能量守恒：7反激變換器（Flyback）工作原理（1）VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrVLVin-nVoID-pVr=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo8反激變換器（Flyback）工作原理（2）VcIoVinVoGDSLmDn:1LkCoVcRPloss=(Vc-Vin)2/RGDSLkVcRPloss=(Vc)2/R9反激變換器（Flyback）工作原理（3）ΔVo=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCoVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrICoID-p-IoVo根據(jù)Co在DT時間的基本方程：10反激變換器（Flyback）工作原理（4）多路輸出的反激變換器：減小交叉調(diào)整率的措施：盡量減少兩個繞組之間的漏感。在輔助輸出一路中加入尖峰抑制器（飽和電感）主路輸出工作于電流連續(xù)模式。采用雙路加權(quán)反饋的控制方式VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反饋控制11反激變換器（Flyback）特征總結(jié)缺點(diǎn)：輸出紋波電流大。輸出控制特性非線性。通常需要輔助的吸收回路。轉(zhuǎn)換效率較低。VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反饋控制優(yōu)點(diǎn)：電路簡單。輸入電壓范圍廣。容易實(shí)現(xiàn)多路輸出。12諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（1）Ion:1VinVoLoGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t513諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（2）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t514諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（3）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t515諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（4）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5Lm,Cr的選取原則：16諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（5）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根據(jù)電感的伏秒平衡：Vo=VinD/n17諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)特征VinVoCr缺點(diǎn)：原邊開管電壓應(yīng)力較高。諧振電容的損耗大。寬范圍輸入效率很難兼顧。優(yōu)點(diǎn)：電路簡單。線性輸出控制特性。不需要輔助的吸收回路。VinVoCrVinVoCr18有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（1）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDTIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t5S1S1Sa1-D+VT-19有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（2）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t5S1S1Sa1-D+VT-*副邊電壓的死區(qū)跟Lk和Io有關(guān)，跟原邊開管的死區(qū)無關(guān)20有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（3）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t5S1S1Sa1-D+VT-Sa在零電壓條件下開通*原邊開管的死區(qū)時間需滿足：21有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（4）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁電流反向，變壓器被復(fù)位22有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（5）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁電流對主開關(guān)的輸出電容放電。t6=t023有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（6）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁電流對主開關(guān)的輸出電容放電。t6=t024有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（7）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t5,t6]t5S1S1Sa1-D+VT-t5時刻副邊二極管鉗位主開關(guān)的輸出電容放電結(jié)束。t6時刻新的周期開始t6=t025有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（8）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ipt5S1S1Sa1-D+VT-t6=t0(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根據(jù)電感的伏秒平衡：Vo=VinD/nVinDT=Vc(1-D)T根據(jù)變壓器的伏秒平衡：Vc=VinD/(1-D)Vds=Vc+VinVds=Vin/(1-D)26有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（9）Vc=VinD/(1-D)Vds=Vin/(1-D)Vin27有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（10）VinVoVinVoVinVoSaSaSa缺點(diǎn)：鉗位電壓建立較慢，啟動過程變壓器易偏磁。對輸入電壓的動態(tài)響應(yīng)慢。優(yōu)點(diǎn)：變壓器最優(yōu)化復(fù)位（電壓應(yīng)力低）。輸入電壓范圍寬。線性輸出控制特性。不需要輔助的吸收回路。28橋式變換器（BridgeTypeConverter)VinVoLS1D1D2S2半橋變換器VinVoLS1D1D2S2全橋變換器VinVoLS1D1D2S2推挽變換器VinVoS1D2S2半橋變換器（倍流整流）29橋式變換器（BridgeTypeConverter)（1）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoCBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vc[t0,t1]變換器正半周工作，Ip,Im增加；Vc減少。C1C130橋式變換器（BridgeTypeConverter)（2）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2[t1,t2]S1關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S2體二極管鉗位。31橋式變換器（BridgeTypeConverter)（3）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2[t2,t3]S1，S2全部關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，Lm保持不變，D1,D2電流之差為Lm。32橋式變換器（BridgeTypeConverter)（4）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[t3,t4]變換器負(fù)半周工作，Ip,Im減少；Vc增加。33橋式變換器（BridgeTypeConverter)（5）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[t4,t5]S2關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S1體二極管鉗位。34橋式變換器（BridgeTypeConverter)（6）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2[t5,t6]S1，S2全部關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，Lm保持不變，D1,D2電流之差為Lm。[t0,t1][t1,t3]35橋式變換器（BridgeTypeConverter)（7）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoBVTC1CC1缺點(diǎn)：變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。輸入電壓范圍較小。優(yōu)點(diǎn)：變壓器正負(fù)工作，不需要輔助的復(fù)位電路。輸出紋波頻率是開關(guān)頻率的兩倍，所需電感量小。線性輸出控制特性。電路平衡對稱。36幾種隔離式變換器之比較變壓器復(fù)位方式原邊開管電壓應(yīng)力輸出特性占空比范圍輸出紋波頻率輸出紋波電流適用范圍反激輸出電壓復(fù)位Vds=Vin/(1-D)0<D<1f小功率，寬范圍輸入，多路輸出諧振復(fù)位正激諧振電容電壓復(fù)位Vds=Vin+Vc0<D<1f小功率，低電壓輸入有源鉗位正激鉗位電容電壓復(fù)位Vds=Vin/(1-D)0<D<1f中小功率，寬范圍輸入，高效率半橋正負(fù)半周工作，自動復(fù)位Vin0<D<0.52f較大功率，較小輸入范圍，快速響應(yīng)37AC/DCApplicationBlockDiagramBridgeDiodeVinVoSLmDPFCPWMACINPUTPHCVrefLM431AZ431LM5021AZ384338第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運(yùn)作計(jì)算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運(yùn)動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運(yùn)動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影