3开关电源工作原理与设计要点.ppt

* * * * * * * TL494框图 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 开关电源工作原理与设计要点 什么是开关电源? 开关电源的核心就是通过控制开关管高速导通与截止，将直流电转化为高频交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。 为什么开关电源的效率比较高? 开关电源的开关管工作在开关状态，截止时有电压无电流，导通时有电流无电压，损耗比较小，效率高。 为什么开关电源能够做到体积小重量轻？ 开关管高频工作时，高频变压器线圈的匝数少，磁芯的体积小，滤波元件的量值和体积也相应减小，高效率是开关管的散热器较小。总体重量和体积都变小。 开关电源的优缺点： 开关电源的高率高，体积小，重量轻，发热量小。 开关电源的电路复杂，干扰大，成本高。 开关电源的分类： 降压型，升压型，极性反转型 单端反激时，单端正激时，半桥式，全桥式 隔离型，非隔离型 软开关电源，DC/DC变换器 串联调整型----升压型 2.在 期间 3.负载电流的平均值 4.输入电流的平均值 5.输出电压 的纹波计算 1.在 期间 串联调整型----降压型 在开关VT导通期间 在开关VT截止期间 1.临界连续工作状态 2.电流断续的工作状态 3.电流连续的工作状态 电感电流的平均值计算 串联调整型----电压反转型 = 单端反激式开关电源 （一）在开关VT导通期间： （二）在开关VT截止期间 单端反激式变换器也有三种工作状态： 1 磁通临界连续的工作情况 2 磁通不连续的工作状态 3 磁通连续的工作状况 （3）输入电压Uin与导通比αt的对应关系 即输入电压最高时，相应的导通比是最小，输入电压最低时，相应的导通比是最大。因此，输入电压与导通比是一一对应，相互制约的。运行中由于闭环调节，这种相互适应是自动的。但必须指出的是，由控制电路振荡器和PWM门闩电路本身固有的最大最小导通比，一定要与运行条件所需的最大最小导通比不矛盾，否则就会失调。 (4)磁通复位问题 为了不致于出现磁路饱和每个开关周期工作磁通都能复位，因此： 1.单端反激式变换器开关变压器的铁芯都带有气隙 。 2.原方绕组电流实现脉冲限流控制。 （5）间歇振荡问题 当电网电压升到一定值而又很大的情况下，欲维持输出电压恒定，则脉宽调制器会使脉宽减少到某一极限值时，不能再减小了，只能以最小导通比运行，但由于导通时所储存的能量没有释放回路，就有可能出现：有的振荡周期没有PWM脉冲输出，开关管不导通，有的振荡周期就很宽，变成了作周期性或非周期性的间歇振荡器，这时输出电压不稳，纹波大，变压器发出刺耳的哨叫声。克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，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导通比决定的。 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 半桥式变换器 半桥式变换器的工作波形 串联电容半桥式变换器原理电路 （a）串联电容前交流电压，斜格面积表示A1、A2的伏秒值不平衡波形 （b）串联电容、变压器原边的伏秒值得到了平衡图 变压器原边串联电容后的工作波形 串联耦合电容C3的选择 全桥式变换器的开关电源 全桥式变换器主电路 开关电源基本结构 电磁兼容性的概念： 电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility----EMC)是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。 （国标GB/T4365-1995） 通俗的讲：电磁兼容是指多个设备或系统在同一环境中能够正常工作。 其含义包括两个方面：不能形成干扰，也不能被干扰。 换句话说：电磁兼容解决的是设备间干扰与被干扰的问题。 电磁干扰（Electromagnetic interference ----EMI）的概念： 电磁干扰的三要素 根据传播方式将EMI分为传导干扰(conduction)和辐射干扰(radiation)两种 传导干扰是通过导体进行传播的干扰 辐射干扰是以电场、磁场、电磁场的形式进行传播的干扰 干扰源 耦合通道 敏感体 输入端EMI的典型电路 整流滤波电路 高压整流滤波电路由一个全桥（由四个二极管组成）和两个高压电解电容组成。把220V交流市电转换成300V直流电。 低压整流滤波电路由二极管和电解电容组成(12