第四章现代电源技术.ppt

1.1 什么是现代电源技术 ■现代电源技术的概念 ◆电源是产生电能的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流以及体积、重量和效率、可靠性等等。我们所用的电源是指经过转换才能适合使用的电源。 ?电源技术其实很大程度上就是电力变换技术。 ?电源技术还包括电子器件的制造技术以及磁技术等。 ?我们所说的电源技术特指直流电源技术。 1.1 什么是现代电源技术 ◆直流电源分为：线性电源和开关电源。 ?线性电源是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。 1.1 什么是现代电源技术 ◆实际电源电路中，通常利用负反馈原理，以输出电压的变化量去控制晶体管集电极与发射极之间的电阻值，原理电路见图1-2。 1.1 什么是现代电源技术 ?常用的线性串联型稳压电源芯片有：78XX系列（正电压型），79XX系列（负电压型）（例如7805，输出电压为5V）；LM317（可调正电压型），LM337（可调负电压型）； ?由于调整管相当于一个电阻，电流流过电阻时会发热，所以工作在线性状态下的调整管，一般会产生大量的热，导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。 1.1 什么是现代电源技术 ?线性电源特点 优点：技术成熟，已有大量集成化的稳压电源模 块，稳定性好，输出纹波电压小等。 缺点：需要的变压器为工频变压器体积大，效率低。 整流管流过和负责相同的电流，损耗增大； 为减少纹波，输入滤波电容容量要求大，否 则脉动电压增加；此外，由于调整管功耗 大，所以需要装体积很大的散热片，很难满 足现代电力电子设备发展的需求。 1.1 什么是现代电源技术 1.1 什么是现代电源技术 ◆开关电源的特点 ?直流电直接由市电整流获得，不需要工频变压器，体积小重量轻。 ?工作频率高，滤波电容数值小也使得整个电源体积小，重量轻。 ?调整管工作在开关状态，功耗小，机内温升低，提升了整机的稳定性和可靠性。 ◆现代电源技术指开关电源技术。 ◆电子设备的小型化和低成本化，使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的线性稳压电源很难满足现代电子设备发展的要求。 ◆开关电源以其体积小、重量轻、效率高性能稳定等优点逐渐取代传统技术制造的线性电源，并广泛应用于电子整机和设备中。 ◆现代电源技术指开关电源技术 1.2 开关电源国内外发展状况 ◆20世纪50年代，美国宇航局最先为搭载火箭开发了体积小，重量轻的开关电源。 ◆ 20世纪80年代，计算机已经全面实现了开关电源化。随后90年代，开关电源在其他领域（电子，电气设备、家电领域）得到了广泛应用。 1.2 开关电源国内外发展状况 ◆开关电源技术的发展趋势 ?高频化、小型化。开关电源的体积、重量主要是由储能元件决定。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效的减少储能元件的体积、重量，而且还能抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化是开关电源的主要发展方向。 ?高可靠性。从寿命的角度，提高电解电容，光耦，排风扇的寿命。从设计的角度，提高电源集成度，减少元器件，简化电路，提高可靠性。 1.2 开关电源国内外发展状况 ?低噪声。开关电源的频率越高，噪声也就越大。这是开关电源的缺点之一。因此，尽可能降低噪声是开关电源的发展方向（目前是谐振转换技术） ?采用计算机辅助设计和控制。采用CAD设计（拓扑结构和参数)，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机监测，构成多功能监系统，实现实时监测、自动报警等。 1.2 开关电源国内外发展状况 ?电力电子器件和磁性元件的发展与开关电源发展是息息相关的。 ?研究低损耗，低噪声技术以及开发新型（高速高频）元器件，是开关电源实现小型化、高频化以及高可靠性的重要推动。 ? 总之，高效率、小型化、智能化以及高可靠性是大势所趋，也是开关电源今后的发展方向。 1.3 开关电源的基本构成和分类 引言 ■直流-直流变流电路（DC/DC Converter）包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。 ■直接直流变流电路 ◆也称斩波电路（DC Chopper）。 ◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。 ◆一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。 ■间接直流变流电路 ◆在直流变流电路中增加了交流环节。 ◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为直—交—直电路。 引言 2. 1 正激变换器 2. 1 正激变换器 2. 1 正