培训讲稿(开关电源)剖析.doc

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，加在电感两端的电压为，这期间电感由电压励磁，电感存储能量，磁通量增加量为 ……………………① 开关断开时，由于电感电流连续，二极管为导通状态。输出电压与开关导通时方向相反加到电感上。这期间电感消磁，电感释放能量，磁通量减少量为 ……………………………② 稳态时，电感中磁通量增加量与减少量相等，即，因此，上述①、，其中是占空比 ——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。 2．降压型变换器的实际电路如图（2）所示，这种DC-DC变换电路没有稳压控制，其中POW-SW是电源管理集成电路的驱动输出，它的脉冲宽度由主轴、滑动、寻迹、聚焦四组输出电压控制，哪一组输出电压高——表示负载重，就取样该组电压，与内部基准电压比较、控制输出脉冲宽度。 VDD接电池正极，当POW-SW为PWM的“低电平”时，VT1（C8050）饱和导通，肖特基二极（也称续流二极管）VD反偏截止，电感L励磁、储能；POW-SW为PWM的“高电平”时，VT1截止，肖特基二极管VD正偏导通，电感L续流释放能量，SERVO-VDD输入到电源管理集成电路内部，供电给四组（主轴、滑动、寻迹、聚焦）H桥形驱动电路。 二、升压型变换器 1．同降压变换器一样，为了讲解升压型DC-DC变换器，首先简单介绍升压DC-DC变换器的等效模型，如图（4）所示。开关导通时，输入电压加在电感上，这期间电感由输入电压励磁，电感存储能量，磁通量增加。开关断开时，由于电感电流连续，二极管为导通状态，输出电压与开关导通时方向相反加到电感上。这期间电感消磁，电感释放能量，磁通量减少。 开关导通时磁通量增加： ………………………………③ 开关断开时磁通量减少：………………………④ 稳态时，电感中磁通量增加量与减少量相等，即 ，因此，上述③、④式联立可得： ，其中是占空比 ——显然这种结构形式的DC-DC变换器输出的电压只会大于或等于输入的电压，因此，它属于升压型变换器。 2．升压型变换器的实际电路如图（5）所示，这个DC-DC变换电路有稳压控制，所以变换后的POW-VCC非常稳定，电压值为3.20V；由于电路有些复杂，下面分几个部分来介绍： （1）、网络的出处及意义 VDD —— 连接电池正极 PWM-SW ——电源管理集成电路的驱动输出，是PWM脉冲信号 POW-VCC ——升压变换经稳压后的电源，供伺服以外的其它集成电路使用 （2）、变压器T的结构及连接 在这个升压型变换器电路中，变压器T是电能转换的核心器件，实际上经过对电路的彻底分析后，读者会发现，就T的作用而言，与其说是变压器，倒不如说它是电感。从图（5）可以看出；其③和⑧是同名端（②和⑤也是同名端），并且②和⑧直接连接。实际设计时初级绕组的电感量约100 ～ 120uH，次级绕组的电感量约10uH。 （3）、工作原理 正常工作时PWM-SW输出脉冲信号，经R1（100）加到VT1基极。当PWM-SW为“高电平”时，VT1饱和导通，变压器T的②、⑧相当于接“地”，参照前面的分析我们知道变压器T初级励磁、蓄能，根据同名端可知变压器初级极性“上正下负”，次级极性“上负下正”，其各脚电压梯度如下表（1）所示： 端子号