开关电源资料整理.docx
- 文档编号:5089292
- 上传时间:2022-12-13
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:649.63KB
开关电源资料整理.docx
《开关电源资料整理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《开关电源资料整理.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
开关电源资料整理
1、高频开关电源的发展趋势(4个):
4.1高频化:
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。
4.2模块化:
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。
4.3数字化:
优点:
便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。
4.4绿色化:
电源系统的绿色化有两层含义:
一是显著节电;二是降低电磁污染。
2、开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换(逆变)电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
3、压控型器件(2种):
4、肖特基二极管
弱点:
反向耐压较低,(一般低于150V,)反向漏电流较大,多用于低电压场合。
优点:
反向恢复时间很短;正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲;反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管;效率高,其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。
5、MOSFET:
工作在开关状态,即在截止区和非饱和区之间来回转换。
IGBT:
正向阻断区,有源区,饱和区
驱动电路隔离:
一般使用电气隔离,有光隔离(光耦合器)和磁隔离(脉冲变压器)
工作状态保护电路:
RCD缓冲电路、RC缓冲电路。
MOSFET的驱动芯片:
M57918L IGBT的驱动芯片:
EXB840 脉冲变压器隔离驱动:
TC4424
6、线性调整器工作原理:
直流输出电压由于输入电压升高或输出负载电流减少而升高时,串接晶体管(设为NPN型)基极电压下降,其等效电阻阻值加大,使输出电压降低,从而保持输出电压等于参考电压。
直流输出电压由于输入电压下降或输出负载电流增大而下降时,串接晶体管基极电压上升,其等效电阻阻值减小,使输出电压升高,从而保持输出电压等于参考电压。
拓扑结构图:
原理图:
7、电感伏-秒平衡、电容充电平衡和小纹波近似的基本原理
伏秒平衡:
0= 8、Buck开关型调整器(画原理图时不用画反馈回路)(二极管(e),电感(f),开关管(d),电感电流波形: 梯形波) 工作过程: 在开关周期T内,Q1导通时间为Ton。 Q1开通时,V1点电压Vdc(设Q1导通,压降为零);Q1关断时,V1点电压迅速下降到零。 输出电压计算: Vo=VDCD 9、Boost开关型调整器 基本工作原理: 输出电压Vo比直流输入电压Vdc高的原因。 Q1开通过程,储能;Q1关断过程,L1的电压极性颠倒,L1经D1向Co充电,使Co两端电压(泵升电压)高于Vdc。 电感储能给负载提供电流并补充Co单独向负载供电时损失的电荷。 原理图: 画出工作在不连续模式下的电流波形: 输出电压计算: Vo=VDC/(1-D) 10、双管正激变换器 特点: 有两个开关管,关断时每个开关管仅承受一倍直流输入电压,而且不出现漏感尖峰,没有漏感能量消耗。 原理图: 要求一个输出绕组,即是一个输出整流电路. 11、半桥和全桥变换器拓扑 桥式变换器的优点: 1.拓扑开关管的稳态关断电压等于直流输入电压。 2. 能将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压,并将漏感储存的能量归还到输入母线,而不是消耗于电阻元件。 全桥变换器拓扑: 半桥变换器拓扑: VO=(VDC/2)(NM/NP)。 平均电压V=2VOD。 注意半桥和全桥的区别。 12、反激变换器 工作原理: 开关管导通时,变压器储存能量,负载电流由输出滤波电容提供;开关管关断时,变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容,以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。 优点: 不需要输出滤波电感(滤波电感在所有正激拓扑中是必需的),减小体积,降低成本。 缺点: 1、较大的输出电压尖峰;2、需要大容量且能耐高纹波电流的输出滤波电容。 反激变换器 原理图(拓扑): 不连续模式下电流波形是三角波形: 简答: 不连续模式(优点)比连续模式应用更广泛的原因: 1、不连续模式本身的变压器励磁电感小而响应快,且输出负载电流和输入电压突变时,输出电压瞬态尖峰小。 2、由于连续模式本身的特性(其传递函数具有右半平面零点),必须大幅减小误差放大器带宽才能使反馈环稳定。 13、输入输出级电路设计 高频开关电源对滤波电路也有特殊的要求,一般由以下组成: 输入滤波电路(低通滤波器),由整流桥和大容量电容构成的工频滤波电路,输出整流滤波电路,回馈型电路 低通滤波器是PWM开关电源抑制噪声干扰最常用的方式 差模噪声: 主回路引线(两根电源线)间的噪声。 (也称串模干扰) 共模噪声: 主回路引线与地线(两根电源线与地线)间的噪声。 (也称共模干扰) 电源两线间的电容为X电容 工频整流滤波电路的合闸浪涌电流及其抑制问题: 1.串普通功率电阻(在整流回路中)+继电器;2.串热敏电阻。 14、控制电路 PWM控制电路: PMW控制结构框图: UC1842/2842/3842 1.管脚排列 COMP: 误差放大器输出。 UFB: 反馈电压输入端。 它与内部2.5VDC基准电源比较,产生误差电压来控制调节脉冲宽度。 ISENSE: 接电感电流传感器。 当采样电压大于1VDC时, 缩小脉冲宽度,使电源处于断续工作状态。 RT/CT: 定时阻容端。 频率f=1.8/(CTRT)。 Gnd: 地。 OUTPUT: 输出端。 Vcc: 电源。 10-13VDC,关闭电压10VDC。 REF: 内部基准电源输出,5VDC+/-0.1VDC,50mA。 电压模式控制: UC3824 电流模式控制: sg3525 UC3846 电流模式控制电流的检测方法: 1、电阻(或分流器)2、电流互感器(currenttransformer) (峰值)电流模式控制的优点: 1.对输入网压变化即时响应(电压前馈特性) 2.在小信号分析中省去输出电感简化反馈环条件 3.具有快速电流限制能力 15、闭环控制系统设计 电路系统稳定的准则: 1.在开环增益为1的频率(剪切频率、交越频率或截止频率)处,系统所有的总开环相位延迟必须小于360o; 2.为防止-2增益斜率的电路相位快速变化,系统开环增益(包括回路中所有环节增益之和)曲线,在剪切频率附近的增益斜率为-1 3.提供所需的相位裕量为45o左右。 16、设计实例——含有2型误差放大器的正激变换器反馈系统的稳定(大题)(课本307页)记住步骤,画出增益曲线 硬开关的缺点(危害): 减小开通损耗的方法: 1、在开关管开通时,使其电流保持在零,或者限制电流的上升率,从而减小电流与电压的重叠区,所谓的零电流开通。 (从上图(a)可以看出,开通损耗大大减小。 ) 2、在开关管开通前,使其电压下降到零,所谓的零电压开通。 (从上图(b)可以看出,开通损耗基本为零。 ) 3、同时做到1、2,开通损耗为零。 减小关断损耗的方法: 1、在开关管关断前,使其电流减小到零,所谓的零电流关断。 (从上图(a)可以看出,开通损耗基本为零。 ) 2、在开关管关断前,使其电压保持在零,或者限制电压的上升率,从而减小电流与电压的重叠区。 所谓的零电压关断。 (从上图(b)可以看出,开通损耗大大减小) 3、同时做到1、2,关断损耗为零。 准谐振变换器 优点: 电路损耗和开关噪声大大降低 存在问题: 1、谐振电压峰值很高,要求器件耐压必须很高;2、谐振电流的有效值很大,电路中存在大量的无功功率的交换,造成导通损耗加大;3、谐振周期随输入电压、负载变化而改变,只能采用脉冲频率调制,给高频变压器、输入滤波器和输出滤波器的优化设计造成困难。 移相全桥型零电压开关PWM电路的不同点(区别): 1、加入了谐振电路(加入电感);2、开关管并联上4个电容。 PWM控制的准谐振变换器IC: UC3875 副边占空比的丢失是PSZVSPWM全桥变换器的一个重要现象。 所谓副边占空比丢失,就是副边占空比小于原边的占空比。 产生副边占空比丢失的原因是: 存在原边电流从正向(或负向)变化到负向(或正向)负载电流的时间,这部分时间与二分之一开关周期的比值就是副边的占空比丢失。 功率因素校正 包括2部分: 1、畸变因素;2、位移因素。 1、电网电压——发电机决定。 2、电网电流——连接于负载的电流决定。 功率因素不为1的负载会给电网带来电能质量的问题: 谐波电流,基波无功。 危害: 1、从电网吸收无功电流,导致电网中流动的功率增加,加大了电网的损耗。 2、增加了发电和输电设备的负担,降低了电网实际可以传递的有功功率的大小。 功率因素校正技术分类: 1、无源PFC: 串入大电感器L、大电容器C 2、有源PFC: 基于BOOST变换器的PFC电路 用UC3854控制的升压式有源功率因数校正 均流电路: 1.平均电流法自动均流 2.最大电流法自动均流 高频开关电源系统组成: 交流配电,整流模块,直流配电,监控模块
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 开关电源 资料 整理