开关型DC-DC变换.ppt

* 开关电源第2章 开关型DC-DC变换原理 内容提要 电磁感应定律 电磁感应现象 电感的伏安特性 2个重要公式 电感的电压变换作用 降压式DC/DC变换 升压式DC/DC变换 开关稳压控制原理 脉宽调制（PWM）控制器TL494简介 1 电磁感应 电磁感应现象 要点 提示：只有在开关的瞬间才有感应电流产生。 思考：铁环换成塑料环是否一样？ 2 电感的伏安特性 电感线圈 电生磁 磁生电 提示：电压与电流的变化率成线性关系。 思考：试画出电感线圈的VA曲线？ 加入磁芯可提高磁感应强度 Effective Area t(ms) U(V) 1 0 -1 例题：若流过电感线圈（L=1mH）的电流波形IL如下图所示，请计算各个时间段电感两端的电压UL，并画出电压波形。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 t(ms) I(mA) 1000 提示：牢记电感的VA特性。 思考：为什么电流方向不变，电压方向可变？ 要点 3 电感电压在开关电路中的变化 降压式（Buck）DC/DC变换器 ON D1 降压 OFF 能量相等 伏秒平衡 提示：磁通、电压、平衡、开关。 思考：如果一个开关周期内，储能放能，会怎样？ 要点 4 开关DC/DC变换的工作波形 OFF ON Uin-Uo -Uo Io On Off + - 提示：牢记2种约束关系。 思考：IL等同于IO吗？为什么IL一定是线性的？ 要点 5 DC/DC降压与升压电路结构 D1，升压 D1，降压 提示：主要元件：储能电感、开关、二极管、输出电容。 思考：推导上面升压公式？ 6 开关DC/DC变换的稳压控制 输出电压不稳的原因 输入电压不稳 负载变化 干扰信号 元件参数漂移 D1 升压 输出电压与开关导通时间占空比密切相关 自动调节D（例如当Uo变高，则调低D） 要点 提示：控制开关导通时间占空比（Duty）是开关电源电路的主要工作之一。 开关信号的产生与控制（3个环节） 检测输出电压是否有波动 分析电压波动方向 调节占空比，反方向调节输出电压，达到动态稳定 提示：3个环节：检测、分析、调节。 实施方案 Gnd 误差放大提高对输出电压波动响应灵敏度 例：Uo升高时，Ue减小,Ue减小，占空比减小，Uo下降 PWM比较器输出方波 提示：完成3个环节的元件。思考：试分析Uin降低时，Uo、Usam、Ue、D的变化过程。 采样电压与输出电压成正比 检测 分析 调节 7 PWM信号的产生 PWM信号的产生 提示：电压比较器原理。 思考：Uj的频率与开关频率什么关系？Uj一定要用锯齿波吗？ 电压比较器（PWM比较器） 提示：电压比较器为开环放大器，输出只有高低电平两种结果之一。 误差放大器 1、流入输入端电流极小，相当于断开，“虚断” 分析方法：由于输入电阻很大 2、两输入端电压降极小，相当于短路，“虚短” 其中 KCL KVL 提示：误差放大器为负反馈放大器。 例：如图所示各电压波形中，（a)为正常输出，试说明（b)和(c)中各电压和占空比的变化过程，并画出误差放大和PWM比较电路结构示意图。 (a) (b) (c) 提示：搞清楚误差放大器和PWM比较器的输入信号端的极性。 8 举例说明稳压电路参数计算 Gnd 若： 已知： 则： 设： 设： 则： R1 ？ R2 ？ 由 得 则： 稳压控制回路有哪些参数，及其与输入输出电压的关系 R1、R2 远大于 R_load 虚短 峰值3V 1.5V 0 0.5 1 2V 在稳压控制回路的控制下，输出电压只与参考电压和采样电阻有关（输入电压可变） 求R1R2 PWM控制器的基本元素 误差放大器（2个） 基准电压源（5V） PWM比较器 锯齿波振荡器（CT、RT）。 开关管驱动电路 9 PWM控制器TL494应用 *