开关电源基础与应用(第二版)(辛伊波)6-10章 (3)
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关于开关电源的书开关电源是一种常见的电源类型,广泛应用于许多电子设备中。
它具有高效率、小体积和稳定性好等特点,因此备受推崇。
本文将详细介绍开关电源的工作原理、优点和应用领域,并对其在现代电子技术中的地位进行探讨。
第一章:开关电源的工作原理(约2000字)开关电源是一种能将输入电能转换成稳定输出直流电能的电源装置。
它的基本工作原理是通过开关元件对输入电压进行高频的开关控制,使得输入电能以脉冲形式传递到输出端,经过滤波和稳压环节后得到稳定的直流输出。
开关电源将输入电能转换成高频脉冲信号,可以通过变压变流进行功率传输,然后经过整流和滤波得到所需的直流电压。
开关电源采用了先进的电子元器件,如功率开关器件、高频变压器、电感、电容等,配合复杂的控制电路实现高效率和稳定输出。
第二章:开关电源的优点(约2000字)开关电源相对于传统的线性电源具有多种优点。
首先,开关电源的效率高,可以达到85%以上,远高于线性电源的60%左右。
其次,开关电源体积小巧,适合应用于小型电子设备中。
此外,开关电源稳定性好,可以在较大的输入电压范围内保持输出电压的稳定性。
开关电源还具有较低的输出纹波和良好的电流、电压调节特性。
总之,开关电源具有高效、小巧、稳定等多方面的优点,因此被广泛应用于各种电子设备中。
第三章:开关电源的应用领域(约2000字)开关电源在现代电子技术中有着广泛的应用。
首先,它常被用于计算机、电视机、音响等家用电器中,为这些设备提供稳定的电源。
其次,开关电源在通信设备领域也有重要应用,如基站、交换机、路由器等。
这些设备需要高效率、小体积的电源,以满足其长时间运行的需求。
再者,开关电源还被广泛应用于医疗设备、工业自动化设备、航空航天等领域。
开关电源可以满足这些设备对稳定性、效率和体积的严格要求,提供可靠的电源支持。
第四章:开关电源的未来发展趋势(约2000字)随着科技的不断发展,开关电源仍然有很大的发展空间。
首先,随着能源危机的日益加剧,节能和环保已成为重要的发展目标。
第六章谐振开关电路与电力公害抑制1.开关器件有几种功率损耗?答: 开通损耗、关断损耗、通态损耗、断态损耗;还有驱动损耗。
2.谐振开关工作的特点是什么?答: 谐振开关电路在开关过程引入谐振过程,使器件在开通前电压先下降到0,或在关断前电流先降到0,这样就可以消除开关过程中的电压电流重叠,使器件的开关损耗降到很小,因而也可以提高电力电子器件的开关频率,提高装置的效率,减小装置的体积。
3.试分析谐振开关电路的优缺点。
答: 谐振开关技术可以使器件的开关损耗降到很小,因而也可以提高电力电子器件的开关频率,提高装置的效率,减小装置的体积。
但也带来一些负面影响:谐振电压峰值很高,要求器件耐压必须提高;谐振电流有效值很大,电路中存在大量的无功功率的交换,造成电路道通损耗加大;谐振周期随输入电压,负载变化而改变,因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。
4.何谓软开关模式和硬开关模式?答:采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路,这种技术被称为软开关技术。
谐振开关技术是以谐振辅助换流方式来解决开关损耗问题的,提高了器件的开关频率,减小了装置的体积,提高了效率。
谐振开关模式也称为软开关模式。
非谐振开关模式也称为硬开关模式。
5.简述零电流开关谐振电路的工作原理。
答: 零电流开关谐振电路中,谐振电容r C 与二极管VD 并联,而谐振电感r L 与开关管串联。
在0T 时刻以前,开关管VT 处于关断状态,输出滤波电感f L 与二极管VD 构成续流通道,流过负载电流0I 。
谐振电感r L 中的电感为0,谐振电容r C 电压也为0。
零电流开关谐振电路工作原理见书中214页6. 简述零电压开关谐振电路的工作原理。
答:零电压开关谐振电路工作原理见书中215页。
7.软开关PWM 的含义是什么?答:在逆变器和直流输入电源之间加入谐振电路,当谐振电路工作时,逆变器的端电压在零和直流输入电源电压之间振荡,从而实现逆变器上开关管的零电压关断。
第一部分:功率电子器件第一节:功率电子器件及其应用要求功率电子器件大量被应用于电源、伺服驱动、变频器、电机保护器等功率电子设备。
这些设备都是自动化系统中必不可少的,因此,我们了解它们是必要的。
近年来,随着应用日益高速发展的需求,推动了功率电子器件的制造工艺的研究和发展,功率电子器件有了飞跃性的进步。
器件的类型朝多元化发展,性能也越来越改善。
大致来讲,功率器件的发展,体现在如下方面:1.器件能够快速恢复,以满足越来越高的速度需要。
以开关电源为例,采用双极型晶体管时,速度可以到几十千赫;使用MOSFET和IGBT,可以到几百千赫;而采用了谐振技术的开关电源,则可以达到兆赫以上。
2.通态压降(正向压降)降低。
这可以减少器件损耗,有利于提高速度,减小器件体积。
3.电流控制能力增大。
电流能力的增大和速度的提高是一对矛盾,目前最大电流控制能力,特别是在电力设备方面,还没有器件能完全替代可控硅。
4.额定电压:耐压高。
耐压和电流都是体现驱动能力的重要参数,特别对电力系统,这显得非常重要。
5.温度与功耗。
这是一个综合性的参数,它制约了电流能力、开关速度等能力的提高。
目前有两个方向解决这个问题,一是继续提高功率器件的品质,二是改进控制技术来降低器件功耗,比如谐振式开关电源。
总体来讲,从耐压、电流能力看,可控硅目前仍然是最高的,在某些特定场合,仍然要使用大电流、高耐压的可控硅。
但一般的工业自动化场合,功率电子器件已越来越多地使用MOSFET和IGBT,特别是IGBT获得了更多的使用,开始全面取代可控硅来做为新型的功率控制器件。
第二节:功率电子器件概览一. 整流二极管:二极管是功率电子系统中不可或缺的器件,用于整流、续流等。
目前比较多地使用如下三种选择:1.高效快速恢复二极管。
压降0.8-1.2V,适合小功率,12V左右电源。
2.高效超快速二极管。
0.8-1.2V,适合小功率,12V左右电源。
3.肖特基势垒整流二极管SBD。