开关电源技术讲座
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开关电源讲稿开关电源的电路结构有多种,分类方式也有多种,作如下说明:1.按驱动方式分有自激式和他激式。
2.按DC-DC 变换器的工作方式分(1)、隔离式有通/通方式、通/断方式、中心抽头方式、半桥和全桥方式、谐振方式。
(2)、非隔离式有降压型(●)、升压型(●)、极性反转型、开关电容型以及谐振型。
3.按控制方式分(1)、脉宽控制方式有自激式和他激式。
(2)、磁放大器的混合控制方式有电压控制、电流控制。
(3)、脉宽控制与磁放大器的混合控制方式。
4.按控制信号的隔离方式分(1)、光电耦合的隔离方式(●)。
(2)、变压器的隔离方式。
(3)、电压/频率变换、频率/电压变换、用变压器隔离控制信号的方式。
(4)、磁放大器的隔离方式。
5.按过流保护方式分(1)、输出电流检测方式(2)、开关电流检测方式以上这些方式的组合可构成多种方式的开关电源,今天我们主要介绍上面带黑点的三个项目,这也是最常见的开关电源类型。
一、降压型变换器低压型开关电源一般也称为DC-DC 变换器,它属于非隔离式开关电源。
在许多家电电器中有广泛的应用,比如象便携式CD 、VCD 、MP3,笔记本电脑等1.为了便于讲解降压型DC-DC 变换器,首先介绍降压型DC-DC 变换器的等效模型,如图(1)所示:开关导通时,加在电感L 两端的电压为O I V V -,这期间电感L 由电压O I V V -励磁,电感存储能量,磁通量增加量为on O I on t V V *-=∆Φ)(……………………①开关断开时,由于电感电流连续,二极管为导通状态。
输出电压O V 与开关导通时方向相反加到电感L 上。
这期间电感L 消磁,电感释放能量,磁通量减少量为off O off t V *=∆Φ……………………………②稳态时,电感L 中磁通量增加量与减少量相等,即off on ∆Φ=∆Φ,因此,上述①、②式联立可得:D V t t t V V I off on on I O *=+*=,其中D 是占空比1≤+=offon on t t t D ——显然这种结构形式的DC-DC 变换器输出的电压只会小于或等于输入的电压,因此它属于降压型变换器。
高频开关电源High-frequency Switching Mode Power Supply(电源技术讲座四)1:高频开关电源的组成与分类开关电源具有体积小、效率高等一系列优点,在各类电子产品中得到广泛的应用。
但由于开关电源的控制电路比较复杂、输出纹波电压较高,所以开关电源的应用也受到一定的限制。
电子装置小型轻量化的关键是供电电源的小型化,因此需要尽可能地降低电源电路中的损耗。
开关电源中的调整管工作于开关状态,必然存在开关损耗,而且损耗的大小随开关频率的提高而增加。
另一方面,开关电源中的变压器、电抗器等磁性元件及电容元件的损耗,也随频率的提高而增加。
目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管,开关频率可达几十kHz;采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百kHz。
为提高开关频率必须采用高速开关器件。
对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路,这种工作方式称为谐振开关方式。
它可以极大地提高开关速度,原理上开关损耗为零,噪声也很小,这是提高开关电源工作频率的一种方式。
采用谐振开关方式的兆赫级变换器已经实用化。
开关电源的集成化与小型化已成为现实。
然而,把功率开关管与控制电路都集成在同一芯片上,必须解决电隔离和热绝缘的问题。
1.1开关电源的基本构成开关电源采用功率半导体器件作为开关器件,通过周期性间断工作,控制开关器件的占空比来调整输出电压。
开关电源的基本构成如图1所示,其中DC/DC变换器进行功率转换,它是开关电源的核心部分,此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。
输出采样电路(R1、R2)检测输出电压变化,与基准电压Ur比较,误差电压经过放大及脉宽调制(PWM)电路,再经过驱动电路控制功率器件的占空比,从而达到调整输出电压大小的目的。
图2是一种电路实现形式。
DC/DC变换器有多种电路形式,常用的有工作波形为方波的PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振型变换器。
图1开关电源的基本构成对于串联线性稳压电源,输出对输入的瞬态响应特性主要由调整管的频率特性决定。
开关电源培训讲义漆逢吉第一章不间断直流电源供电系统概述DC图1—1 不间断直流电源供电系统框图(一)系统框图开关电源设备中包含交流配电部分、整流器、直流配电部分和控制器,它连同蓄电池组和接地装置,构成不间断直流电源供电系统,如图1—1所示。
交流配电:防雷,并对交流电源进行分配、控制、检测和保护等,主电路原理图参看设备使用说明书。
输入交流应采用三相五线制。
在这种制式中,工作地线(零线)与保护地线必须严格分开。
交流导线的截面积,一般按发热条件来选择。
铜芯绝缘导线的线芯截面积,可按4A/mm2来选取。
绝缘导线的线芯标称截面积(mm2)系列为:1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240等。
机房内的交流导线应采用阻燃型电缆。
保护接地的接地线应采用多股铜芯绝缘导线。
其线芯截面积的选取原则是:相线截面积S≤35mm2时,采用16mm2;相线截面积S>35mm2时,选用≥S/2。
整流器:把交流电变成所需直流电。
现在一般都采用高频开关整流器。
高频开关整流器采用无工频变压器整流、功率因数校正电路和脉宽调制高频开关电源技术,具有小型、轻量、高效率、高功率因数、高可靠性以及智能化程度高、可以远程监控、无人值守或少人值守等优点,因此得到了广泛应用。
通信用高频开关整流器为模块化结构。
在一个高频开关电源系统中,通常是若干高频开关整流器模块并联输出,输出电压自动稳定,各整流模块的输出电流通过均流电路实现自动均衡。
直流配电:连接整流器的输出端、蓄电池组和负载,构成浮充供电的不间断直流电源系统。
它对输出直流进行分配、控制、检测和保护等。
其主电路原理图如后面的图2—1所示。
直流馈电线的截面积,按允许电压降来选择。
根据欧姆定律,可按下式计算ILS≥(1—1)ΔUν式中S—导体截面积(mm2);I—流过导线的电流(A);L—导线长度(m);ΔU—导线上的允许压降(V);ν—导体的电导率(m/Ω·mm2),铜为57,铝为34,是电阻率的倒数。