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高效率开关电源设计PPT课件

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开关电源的设计资料ppt课件

开关电源的设计资料ppt课件

dBpW
dBpW
dBpW
平均值 dBpW
准峰值 dBpW
平均值 dBpW
45~55
35~55
45~55
35~45
49~59
39~49
55~65
45~55
随频率线性增大
• 4.2.4 谐波电流发射限值
奇次谐波(n) 3 5 7 9 11 13
15≤n≤39
最大允许谐波电流(A) 2.3 1.14 0.77 0.4 0.33 0.21
4.1 开关电源EMC引见 EMC (电磁兼容性),包括EMI(电磁骚扰)和EMS(电磁抗扰度)
4.1.1开关电源的EMI主要有以下几项 1)0.15~30MHZ的交流电源线传导骚扰 2)30~300MHZ(家电类要求)或30~1000MHZ的辐射骚扰 3)0~2KHZ的工频谐波电流
4.1.2 开关电源的EMS主要有以下几项 1) ESD 静电放电 2) EFT 电快速瞬变脉冲群 3) 雷击浪涌 4) 电压跌落或中断 5)高频辐射电磁场 6)由射频场感应所引起的高频传导
90V.单电压230V输入时,取240V
• 3.3.7 Vmax的值由以下公式确定 • 3.3.8 输入电压波形图如下
• 3.4 Dmax 由以下公式确定
• 3.5 电流波形参数Kip确实定 • 3.5.1 当Kip≤1时,Kip=Krp=Ir/Ip 如以下图
• 3.5.2 当Kip≥1时, 图
• 4.3.2 EMS判别规范 • 1) ESD 静电放电 B级 • 2) EFT 电快速瞬变脉冲群别 B级 • 3) 雷击浪涌 B级 • 4) 电压跌落或中断 C级 • 5)高频辐射电磁场 A级 • 6)由射频场感应所引起的高频传导 A级

3开关电源工作原理与设计要点ppt课件

3开关电源工作原理与设计要点ppt课件


U in U 0 Lf
t ]dt

U inton TS
[I 0min

U in U 2Lf
0
ton
]
I PK I P K I P max
2P0
U in t
U in Lp
ton
U 0 U inton
RL
2K mTS LP
11
半桥式变换器
ton U 0
导通比决定的。
10
单端正激式变换器
正激式变换器的原理电路图
正激式变压器等效电路
ton U 0
toff
U in n
U0

U0
U in n
ton TS

t
U in n

PL

1 TS
ton 0
U
in if
dt
U in TS
[I ton
0
0 m in
(4)磁通复位问题
服这一问题的办法之一，也是最安全和可靠 的办法是在付绕组中加一固定负载电阻（假
负载），以防负载开路，这样电网电压最高，
U 0 ton N 2 U in toff N P
负载开路了，由于有固定的假负载，脉宽保 证有一最小的宽度而不致于出现间歇振荡现 象。最小的脉宽是由控制电路振荡器的最小
η RL
4LPTS Km
U in
TS
(I ton
0
0 m in

1 2 U in
U 0
Lf
t)dt

U inton TS
[I 0 min

1 2
U
in

《开关电源设计》课件

《开关电源设计》课件

电感的计算
根据电路要求计算合适的电 感值，需要考虑输入输出电 压、电流、开关频率等参数 。
电阻的选择与计算
根据电路要求选择合适的电 阻，需要考虑其阻值、功率 、精度等参数，并根据电路 参数计算出所需的阻值。
开关电源的优化设计方法
提高效率
采用低损耗元件、优化电路结构、降低热损 耗等方法提高效率。
降低噪音
3
AFR（年度故障率）
设备在单位时间内发生故障的概率。
影响开关电源可靠性的因素
元器件质量
元器件的品质和可靠性直接影响开关电源的寿命和稳定性。
电路设计
合理的电路设计能够提高开关电源的稳定性和可靠性。
制造工艺
制造工艺的精细程度和质量控制影响产品的可靠性和稳定性。
环境因素
温度、湿度、灰尘等环境因素对开关电源的可靠性产生影响。
全桥式开关电源
适用于大功率、要求输出电压 较高的场合。具有输出电压高
、效率高的特点。
开关电源的元件选择与计算
开关管的选择
根据电路要求选择合适的开 关管，如MOSFET、IGBT等 ，需要考虑其额定电压、电 流、开关频率等参数。
滤波电容的选择
根据输出电压的要求选择合 适的滤波电容，需要考虑其 容量、耐压、温度系数等参 数。
详细描述
开关电源是一种将电能进行高效转换的设备，通过控制开关管的工作状态，实 现电压和电流的调节。它具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点，因 此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用领域
总结词
开关电源广泛应用于通信、计算机、工业控制、医疗器械等 领域。
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点， 因此在许多领域得到广泛应用。它广泛应用于通信、计算机 、工业控制、医疗器械等领域，为各种电子设备提供稳定的 电源供应。

开关电源设计.ppt

开关电源设计.ppt
(f0.96 mm)。
第6章 开关电源设计
2) 开关管、 整流二极管和续流二极管的选择
由于开关管断开时原边线圈N1两端的感应电动势限制到 eL≈300 V，交流输入电压经全波整流、 电容滤波后，直流 输入电压的最大值
Uimax 240
N2 N1
339 V
所以整流二极管所承受的最高反向电压为
(6-10)
UD
e
N2 N1
60 V
续流二极管所承受的最高反向电压为
UP
Uimax
N2 N1
68 V
(6-11) (6-12)
第6章 开关电源设计
流过整流二极管和续流二极管的最大电流为
ID=I2P=Io+0.5 A
(6-13)
得ID＝2.75 A。根据以上计算选择肖特基半桥MBR25120CT,
Uo
TON
式中, U2为副边线圈最小ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压。 计算得
(6-8)
U2
Uo
U DF D
UL
25.4 V
(6-9)
第6章 开关电源设计
取UDF＝0.5 V，Uo＝3 V，代入式(6-8)可得L＝140 μH。 根据输出电感上的电流IL＝Io，所需绕组导线截面积应为 2.5/4＝0.625 mm2，故选择截面积为0.6362 mm2导线
第6章 开关电源设计
第6章 开关电源设计
6.1 小功率开关电源设计 6.2 大功率高稳定度开关电源设计 6.3 模块化逆变电源设计 6.4 便携式开关电源设计 6.5 多输出高精度直流稳压电源系统 6.6 通信系统电源设计 6.7 基于交错并联技术的励磁电源 6.8 多重变换技术 6.9 电磁兼容技术与噪声

《开关电源解析》课件 (2)

《开关电源解析》课件 (2)

2 开关电源的工作
过程
开关电源根据负载要 求调整开关频率和占 空比，控制输出电压 稳定。
3 开关电源的优缺点
开关电源具有高效率、 小体积、轻重量和稳 定性好的优点，但成 本较高。
开关电源的设计
1 开关电的设计流程
开关电源的设计包括需求分析、电路设计、参数选取和电路调试等步骤。
2 开关电源的设计要点
《开关电源解析》PPT课 件 (2)
# 开关电源解析
什么是开关电源
1 开关电源的定义
开关电源是一种能将输入电能进行变换和稳压的电源设备。
2 开关电源的分类
开关电源按输出电压分为固定输出电压型和可调输出电压型。
开关电源的工作原理
1 开关电源的基本
原理
开关电源通过不断开 关电流，实现输出稳 定的直流电压。
设计开关电源时需要考虑输入电压范围、输出电压稳定性、功率因数校正等因素。
3 开关电源的实现
开关电源可以通过使用开关管、变压器和滤波电路等部件来实现。
开关电源的应用
1 开关电源在电子产品中的应用
开关电源广泛应用于计算机、通信设备、显示器和家电等电子产品中。Hale Waihona Puke 2 开关电源在工业领域中的应用
工业设备、机械设备和传感器等领域都使用开关电源来提供稳定的电力。
3 开关电源在汽车电子中的应用
开关电源在汽车电子系统中用于驱动电动机、充电电路和照明系统等。
开关电源的发展趋势
1 开关电源技术的发展历程
开关电源经历了从线性电源到开关电源的转变，并随着技术的发展不断完善。
2 开关电源技术的趋势分析
未来开关电源技术将趋向高效率、小尺寸、低成本和可靠性的方向发展。
3 开关电源未来的发展方向

开关电源培训 ppt课件

开关电源培训 ppt课件

1-4:反激变换器（Flyback）工作原理 （电流断续模式）
Vin
n:1
Vo
D
Io
Lm
Vgs
Co
D G
S
根据变压器的伏秒平衡：
Vo Vin * D n *(1 D)
Vo' Vo
Vd s Im
ID
根据能量守恒：
1 2
LmI
2 p

Vo2 R
T
VL
Ip

VinDT Lm
Vo RT Vin
LkIp 2
Vr Lk * Ip Cds
Vgs
Vd s Im
ID
T
D 1-
V
D
Vin+nV
r
o
Ip
ID-p
VL
9
Vin -nVo
Vin Io ppt课件
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理（2）
Vin
n:1
Vo
D
Io
R Lm
Vc
Co
Vc
Lk
D G
S
Ploss=(Vc-Vin)2/R
14
ppt课件
反激电源简化电路
15
ppt课件
3-2：变压器设计
参数设定：初级匝数-Np，次级匝数Ns，输入母线直流电压为Vin， 匝比为n，VDf为续流二极管反向耐压，Vo为输出电压，Vor为反射电 压，D为MOS开通占空比，Ton为MOS导通时间，Vleg为变压器漏 感产生的尖峰电压
N=Np/Ns
3-1
Vds=Vinmax+Vleg+Vor
3-2
Vin*Ton=Vor*Toff

开关电源PPT课件

开关电源PPT课件

的损耗，目前开关电源工作效率在85%以上。
③电压调整率
负载保持不变的情况下，输出电压变化与单位输出电
压和输入电压变化量的百分比。
V0
04.12.2020
SV
V0 Vi
%
21
④负载调整率
输出负载变化时，引起的输出电压的变化。
SL
V0
V0
%
⑤输出纹波（峰－峰值）
衡量开关电源的电磁兼容性，纹波越小越好。一般小
04.12.2020
17
5）电源产品的图片
A：一次电源产品的图片（AC/DC）
B：工业电源产品的图片（AC/DC）
04.12.2020
18
04.12.2020
19
04.12.2020
20
3、开关电源的主要指标
①无故障运行间隔时间
开关电源平均无故障运行间隔时间越长约好。
②工作效率
输出功率与输入，衡量开关电源在变换过程中所产生
04.12.2020
14
3）开关电源 缺点：效率低（40%左右），变压器、散热片体积大。
由电磁感应定律：
d d
B
e
dt
dt
S
B
dS
S
t
dS
B
H
S
t
dS
S
t
dS
开关电源的中心思想：用提高工作频率来提高电源的
功率密度，减少变压器的体积和重量。采用开关提高
了电能的转换效率，典型的PC电源效率为70%-75%，
电源稳定度：<2%
负载稳定度：<2%
转换效率：>80%
功率因素：>50%
纹波电压：<100mV

开关电源设计制作与案例解析17页PPT

开关电源设计制作与案例解析17页PPT

41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日ห้องสมุดไป่ตู้法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
开关电源设计制作与案例解析
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
45、自己的饭量自己知道。——苏联
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17
开关过程对开关损耗的影响（1） 驱动能力对开关损耗产生的影（1）
开关管的驱动
驱动MOSFET实际上是对MOSFET的栅极 电容的充放电过程。
例如在100ns时间内驱动一个100nC栅极电 荷的MOSFET由关断到导通或由导通到关 断需要1A驱动电流，如果是200mA则驱动 时间就会变为500ns。对应的开关损耗将会 增加到1A驱动电流的5倍。
一、开关电源损耗分析与 减小的方法
1
（一）导通损耗分析
2
1.1 常规技术下变换器的损耗主要是 开关管和输出整流器的损耗
1. 开关管的导通损耗； 2. 开关管的开关损耗。
3
MOS作为开关管时的导通损耗
其中的电压和电流均为有效值。
4
矩形波电流时占Leabharlann 比的关系5降低开关管的导通电压可以有效地 降低导通损耗
VF, max, TVJ =150°C, (V) 1.00
@ IF, (A) 15
trr, typ, TVJ =25°C, (ns) 35
6
尽可能增加占空比可以降低导通损 耗
在开关管额定电流相同的条件下。占空比 为0.5的导通损耗是占空比0.4的导通损耗的 80%、是占空比0.4的导通损耗的60%。 这种损耗的减少是在不增加成本和电路复 杂性条件下通过改变工作状态轻而易举得 到的。
7
常规技术下开关管的导通损耗比例
MOSFET作为开关管时，导通损耗一般占 开关管总损耗的2/3； IGBT作为开关管时，导通损耗一般占开关 管总损耗的1/3。
25
而近几年新出的FERD则仅为其额定 电流的三分之二或更低。
DPG30C200HB
VRRM, (V) 200
IFAVM, d = 0.5, Total, (A) 30
IFAVM, d = 0.5, Per Diode, (A) 15
@ TC, (°C) 140
IFRMS, (A) - IFSM, 10 ms, TVJ=45°C, (A) 150
8
1.2 降低导通损耗的方法
选择合适的工作模式，尽可能的提高开关管的导 通占空比； 选择导通电阻相对低的MOSFET； 降额使用，例如将可以输出250W的TOP250用于 输出50W的方案中，可以使电源效率达到87%； 选择产品出厂时间比较晚的器件性能会比出厂时 间比较早的器件导通电阻小； 选择导通电压降低的器件作为开关管，例如用 IRF740替代IRF840就是一个很好的方法，采用 CoolMOS替代常规MOS是几好的方法。
因此，驱动电流对于快速开关MOSFET非 常重要。
18
开关过程对开关损耗的影响（2） 栅极电荷对开关损耗产生的影响（1）
其中对MOSFET开关过程影响最大的是米 勒电荷，即栅-漏极电荷。 例如栅极电荷为140nC的IRFP450 （14A/500V）的栅-漏极电荷为80nC。 而fairchild的FQAF16N50 （16A/500V， 全塑封装为11.5A）的栅-漏极电荷为28nC； ST的STE14NK50Z的栅-漏极电荷为31nC
1. 对于MOSFET而言，降低导通电阻可以 有效降低导通损耗。
例如将IRF840换成IRF740可以将导通 电阻从0.8Ω降低到0.55Ω，导通损耗可以 降低40%以上； 如果采用CoolMOS的SPP07N06C3 （RDS （ON）=0.6Ω）替代IRFBC40（RDS（ON） =1.2Ω）导通损耗可以降低一半。
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栅极电荷对开关损耗产生的影响（2）
在相同的驱动条件下，IRFP450的开关时 间大约为FQAF16N50的2.86倍； 是STE14NK50Z的2.58倍。 对应的ORFP450的开关损耗也将是 FQAF16N50的2.86倍， STE14NK50Z的 2.58倍。
20
二极管反向恢复过程产生对开关管 开关损耗产生的影响（3）
16
开关管的开关过程对开关损耗的影 响
开关管的开关过程中，电流、电压同时存 在，这个过程越长开关损耗越大。 1、在开关管的开关过程中让电流、电压相 对的相位发生变化可以降低开关损耗； 2、在开关管的开关过程中电流、电压值存 在一个，而另一个为零，可以消除开关损 耗； 3、缩短开关过程可以减小开关损耗
11
1.4 同步整流器可以使输出整流器导 通损耗的降低
为了降低输出整流器的导通损耗，可以采 用MOSFET构成同步整流器，如果一个导 通电阻为10mΩ的MOSFET流过20A电流， 其导通电压降仅仅0.2V！明显低于肖特基 二极管的在这个电流下的导通电压，如果 流过10A电流，则导通电压会更低。 这就是现在的高效率开关电源的输出整流 器采用同步整流器的最主要的原因。
12
（二）开关管的开关损耗分析
在常规技术下，开关损耗随开关频率的升 高而上升，因此轻载时（如30%负载）开 关电源的效率会明显降低。
13
2.1 开关管开关损耗产生的原因
14
15
开关管开关过程是在开关电感性负载，其 特点是开通过程需要电流首先上升到“电 源电流”，然后才是电压的下降； 关断过程则是电压上升到“电源电压”， 然后才是电流的下降。 这些过程中，有电压电流同时存在的现象。 其电流、电压的乘积非常高，因而产生开 关损耗。
21
22
二极管的反向恢复电流对开关过程 的影响
23
结温升高导致反向恢复峰值电流的 增加
24
IRM值有多大？
一般的FERD在100A/μs和150℃结温条件 下要比其正向额定电流还大。 为了降低600V耐压的FERD反向峰值电流， 甚至还采用了两只300V耐压的FERD，特 别是在功率因数校正应用中。
9
1.3.输出整流器的损耗
输出整流器的损耗主要是导通损耗。 在低电压输出时（如5V或3.3V），即使采 用肖特基二极管（导通电压降约0.5V）作 为输出整流器，其导通损耗也会使这一部 分的效率不足10%！（90%）这样整机的 效率很可能就不会超过80%。
10
需要注意肖特基二极管的漏电流
尽管肖特基二极管的导通电压降比较低， 但是肖特基二极管的漏电流比较大，应用 不当时会出现高温状态下的漏电流产生的 损耗会比由于低导通电压所减少的损耗还 大。 这就是有时应用肖特基二极管时效率并不 是很高的原因之一。 选择肖特基二极管要选用漏电流低的型号。