最新开关电源原理-2课件.ppt
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- 最新 开关电源 原理 课件
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1、培训内容1、开关电源的概念2、开关电源的主要指标3、开关电源的概念和开关电源的分类4、开关电源的工作原理5、通信设备对开关电源的要求二、开关电源的电路组成 不管什么样的开关电源必须包括以下几个部分:不管什么样的开关电源必须包括以下几个部分:1、输入电路、输入电路 D D级防雷电路、交流输入的级防雷电路、交流输入的EMIEMI电路、输入整流器滤波电路、输入缓启电路、输入整流器滤波电路、输入缓启动电路、动电路、APFCAPFC电路。电路。D级防雷是吸收雷电残压,保护开关电源不受损坏,一般是由压敏电阻和放电管组合使用;交流输入的EMI电路一般是用来抑制共模噪声干扰的,是由共模电感、X、Y电容组成,将
2、噪声吸收到大地(机壳);输入缓启动电路如下图所示,由于电容电压不能突变,所以在刚接通电源的瞬间,电容的充电电流比较大,需要采取措施进行限制,否则电源设备无法供电。二、开关电源的电路组成1 1、输入电路(续)、输入电路(续)APFCAPFC电路,是有源功率因数校正电路电路,是有源功率因数校正电路。它是一个升压电路,电路结构采用的是BOOT电路,输出电压一般规定在410VDC左右。由于开关电源所采用的器件全部工作在非线性状态,电路上有电感和电容,所以会造成交流输入电压和电流的相位存在相位差,导致交流电不能全部做功,一部分在电感和电容中转换。另外交流电压和电流波形出现畸变,造成谐波分量增加,干扰增加
3、。功率因数校正电路就是将电压和电流相位强制到一致,同时对波形给予修正。二、开关电源的电路组成 开关电源APFC电路二、开关电源的电路组成 输入缓启动电路原理图输入缓启动电路原理图二、开关电源的电路组成2、功率变换电路、功率变换电路 将PFC输出的410VDC高压进行变换,变成高频高压脉冲电压,然后驱动高频变压器,变压器将高压脉冲电压变成低压脉冲电压。该部分的主要器件是开关功率器件和高频变压器。3、输出电路、输出电路 输出电路主要是全波整流电路和滤波电路、输出EMI电路。全波整流器电路所用的整流二极管不是普通的,一般用采用快恢复二极管或肖特基;滤波电容用的是高频低阻电容。二、开关电源的电路组成4
4、、控制电路、控制电路 控制电路是开关电源电路的核心之一。PWM控制芯片决定开关电源的工作模式,该芯片产生两路相位相反的驱动信号来驱动功率开关器件工作,通过脉冲宽度来控制开关管的导通时间,从而调节能量传递的大小。开关电源的控制电路是一个闭环控制系统,所以能及时保证输出电压稳定不变,闭环有两个环来调节,内环是电流环调节,确保开关电源的动态响应时间,速度比较快。外环是电压调节环,确保电压的稳定,速度相对较慢。输出过压保护、均流电路、过热保护、限流保护、短路保护以及交流输入过欠压保护是开关电源的辅助电路。二、开关电源的电路组成三、开关电源的常用电路类型 我们一般按照我们一般按照DC/DCDC/DC变换
5、的方式来划分开关电源的电路类变换的方式来划分开关电源的电路类型,包括单端正激电路、单端反激电路、推挽电路、半桥电型,包括单端正激电路、单端反激电路、推挽电路、半桥电路和全桥电路。下面我们对每个电路的情况给予简单的描路和全桥电路。下面我们对每个电路的情况给予简单的描述。述。1 1、单端反激电路、单端反激电路 反激式开关电源的核心部分是反激式直流直流变换器,基本电路如下图所示:单端反激电路一般用在小功率电源和开关电源的辅助电源上。其占空比可达100,控制芯片一般用的是UC3842和UC3843。三、开关电源的常用电路类型 反激式电路原理图三、开关电源的常用电路类型3、单端正激电路 正激式开关电源的
6、核心部分是正激式直流直流变换器,基本电路如下图所示。正激电路变压器的利用率比较高,工作时的占空比小于50,工作频率是振荡频率的一半,所使用的控制芯片一般是UC3844和UC3845。可以做中型功率的开关电源,使用双管正激电路,其功率可以做得更高一点。虽然功率变压器不像反激式电路要开气隙,但是一般要在变压器中加去磁绕组,在关断时将付边的能量反射到交流输入上。三、开关电源的常用电路类型 正激电路原理图(单管正激)+-Uin RL UO+-+IO LO V3 V4 C T V1 V2 W2 i iL 1W 1W 1i 三、开关电源的常用电路类型 正激电路原理图(双管正激)+-Uin+-+C LT1T
7、2K1K2K3K4V1V2V3V4三、开关电源的常用电路类型4、推挽电路 推挽式功率变换电路原理图,如图下图所示。推挽电路要求输入电压低,两个开关管的耐压要求是输入电压的2倍,所以一般用在DC/DC电源中。推挽电路一般用在中型功率电路上,变压器双向激励,变压器效率高,但是变压器容易出现磁偏现象。它的功率比正激电路稍微大一点,但是存在开关管“直通”的危险。工作时两个功率开关管V1、V2交替导通或截止。当V1和V2分别导通时,W1和W2有相应的电流流过,这时变换器次级将有功率输出。当V1导通,V2截止时,V2集射两端承受的电压为2倍的Uin,而在V1、V2都处于截止时它们所承受的电压为输入直流电压
8、Uin。三、开关电源的常用电路类型 推挽电路原理图+Uin-LV1V2W1W2Uce2Uin Uintt Ic00TonToffT三、开关电源的常用电路类型5、半桥电路 半桥电路有两个功率开关管,通过两个串连的电容器来构成工作回路,这两个功率管交替导通驱动高频变压器进行能量传递,变压器是双向激励的。半桥电路同样存在变压器磁偏现象,会出现“直通”问题。同样的变压器的情况,半桥的输出功率大于推挽电路。如下图所示:C1和C2的作用主要是实现静态时分压,使Ua=1/2Uin。当V1导通,V2截止时,输入电流方向为图中虚线方向,向C2充电;当V1截止,V2导通时,输入电流方向为图中实线方向,向C1充电。
9、当V1导通,V2截止时,V2两端承受的电压为输入直流电压Uin。三、开关电源的常用电路类型 半桥型开关电源原理图+-LV1V2Uce Uin Uin/2tt Ic00TonToffT+-C1C2V3V4 Uin Ua三、开关电源的常用电路类型6 6、全桥电路、全桥电路 全桥电路是大功率电源常用的电路,有四个开关管组成两个桥臂。两个桥臂分别导通激励高频功率变压器,进行能量变换,但是存在开关管“直通”的危险。全桥电路原理图如下图所示。由四个功率开关器件V1V4组成,变压器T连接在四桥臂中间,相对的两只功率开关器件V1、V4和V2、V3分别交替导通或截止,使变压器T的次级有功率输出。当功率开关器件V
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