电力电子在开关电源中的应用（电力电子技术课件）.pptx

电力电子技术

认识开关电源

开关电源具有高效率、高可靠性、小型化、轻型化的特点。图1所示为通用开关电源原理框图，输入电压为220V、50Hz的交流电，经滤波、整流后变为300V左右的高压直流电，然后通过功率开关管的导通与截止将直流电压变成连续的脉冲，再经变压器隔离降压及输出滤波后变为低电压的直流电。

图1开关电源框图

什么是开关电源

开关电源的参考电路如图2所示

图2SG1524控制的降压斩波型稳压电路

什么是开关电源

一．开关电源的种类

开关电源（SwitchingPowerSupply），它是指具有电压调整功能的器件始终以开关方式工作的一种直流稳压电源。开关型稳压电源的种类很多，分类方法也有多种。从推动功率管的方式来分可分为自激式和它激式。按开关管的个数及连接方式可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式等。按开关管的连接方式，开关电源分为串联型与并联型开关电源，串联型开关电源的开关管是串联在输入电压与输出负载之间的，属于降压式稳压电路；而并联型开关电源的开关管是并联在开关电源之间的，属于升压式电路。

一．开关电源的种类

单端反激式开关电源的典型电路如图3所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，副边上没有电流通过，能量储存在高频变压器的初级绕组中。当开关管VT1截止时，变压器T副边上的电压极性颠倒，使初级绕组中存储的能量通过VD1整流和电容C滤波后向负载输出。

1.单端反激式开关电源的连接与分析

图3单端反激式开关电源

图4单端正激式开关电源

一．开关电源的种类

单端正激式开关电源的典型电路如图4所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感L储存能量；当开关管VT1截止时，电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。

2.单端正激式开关电源的连接与分析

图4单端正激式开关电源

一．开关电源的种类

自激式开关稳压电源的典型电路如图5所示。

3.自激式开关稳压电源的连接与分析

当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2中感应出使VT1基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic开始减小，在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压，使VT1迅速截止，这时二极管VD1导通，高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输入电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。

一．开关电源的种类

自激式开关稳压电源的典型电路如图5所示。

3.自激式开关稳压电源的连接与分析

图5自激式开关电源

一．开关电源的种类

4.推挽式开关电源的连接与分析

图6自激式开关电源

推挽式开关电源的典型电路如图6所示。它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器T次级绕组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。

一．开关电源的种类

5.降压式开关电源的连接与分析

图7降压式开关电源

降压式开关电源的典型电路如图7所示。当开关管VT1导通时，二极管VD1截止，输入的整流电压经VT1和L向C充电，这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时，电感L感应出左负右正的电压，经负载RL和续流二极管VD1、释放电感L中存储的能量，维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。

一．开关电源的种类

6.升压式开关电源的连接与分析

图8升压式开关电源

升压式开关电源的稳压电路如图8所示。当开关管VT1导通时，电感L储存能量。当开关管VT1截止时，电感L感应出左负右正的电压，该电压叠加在输入电压上，经二极管VD1向负载供电，使输出电压大于输入电压，形成升压式开关电源。

一．开关电源的种类

7.反转式开关电源的连接与分析

图9反转式开关电源

反转式开关电源的典型电路如图9所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压，电路均能正常工作。当开关管VT1导通时，电感L储存能量，二极管VD1截止，负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。当开关管V