第十六讲__开关电源.pptx

第十六讲 开关电源;一、功率电子器件及其应用要求 功率电子器件大量被应用于电源、伺服驱动、变频器、电机保护器等功率电子设备。这些设备都是自动化系统中必不可少的，因此，我们了解它们是必要的。 ;4.额定电压：耐压高。耐压和电流都现驱动能力的重要参数，特别对电力系统，这显得非常重要。 5.温度与功耗。这是一个综合性的参数，它制约了电流能力、开关速度等能力的提高。目前有两个方向解决这个问题，一是继续提高功率器件的品质，二是改进控制技术来降低器件功耗，比如谐振式开关电源。;;三、开关稳压电源定义 开关电源是利用现代电力电子技术，采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率，调整输出电压，维持输出稳定的一种电源。;开关稳压电源等效原理图;开关稳压电源的核心部分是一个直流变换器;四、开关电源的分类;（2）自激式开关稳压电源电路。该电路中的功率开关管既作功率开关，又兼作PWM驱动信号产生的震荡管。这种形式的开关电路损耗小、转换效率高、成本低等优点，实现条件苛刻、工作可靠性差、不便于控制等缺点。一般都用于小功率和中功率输出的场合。;2.按调制方式划分;3.按开关功率管电流的工作方式划分;4.按功率开关的类型划分;（2）可控硅型：优点是可直接接输入工频电网电压，不需要一次整流电路部分，成本低；缺点是对工频电网和周围环境电磁辐射污染较大，目前已被淘汰。;（3）MOSFET型：驱动功率小，可以直接并联工作而不需考虑均流问题，可以输出大功率和超大功率，用于早期电路中。;（4）IGBT型：把晶体管和MOSFET管电路的优点集于一体，取长补短，非常适合在中、大、和超大功率输出的场合使用。;5.按储能电感的链接方式划分;6.按功率开关的连接方式划分;（2）单端反激式：功率管导通时，为储能状态，关闭时，储能电感为负载释放能量，它具有电流连续和不连续工作模式，电流连续时，功率管和变压器的利用率都最高；当输出开路时，工作在不连续工作模式。;（3）推挽式：用两个功率管连接成推挽功率放大器的形式，该电路的特点是开关变压器的初级必须具有一个中间抽头，适用于升压电路中。;（4）半桥式：功率管所承受的电压仅为输入电压的一半，变压器的利用率非常高，适用于输入电压较高和输出功率较大的应用场合。;（5）全桥式：与半桥式的特点相同，适用于输入电压较高和输出功率较大的应用场合。;7.按输入和输出电压的大小划分;8.按工作方式分;9.按电路结构划分;小结：各种各样的开关稳压电源电路的激励方法，输出直流电压的调节和控制手段，储能电感的连接方式，功率开关的器件种类以及串、并联电路结构等各不相同。 但总的可归结为降压式、升压式、输出极性反转式三大类;五、开关电源的构成原理;AC 输入整流滤波电路原理：;① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。③ 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。;DC 输入滤波电路原理：;① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。;（二）．变换电路： 含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。 这一级的开关功率管是其核心器件。 1．开关电路 驱动方式：自激式、他激式。 变换电路：隔离型、非隔离型、谐振型。 功率器件：最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。