20151026开关电源技术第六和第七次课磁性原件—最新版课件(1)
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《开关电源基础》课件
绿色环保
环保意识的提高促使开关电 源向更加绿色、环保的方向 发展，如采用高频化技术减 少电磁干扰和散热噪声等。
开关电源的应用前景展望
电动汽车与充电设施 随着电动汽车市场的不断扩大， 开关电源在充电设施领域的应用 将更加广泛，要求更高效率、更 安全可靠。
工业自动化与智能制造 工业自动化和智能制造领域对开 关电源的需求持续增长，要求其 具备高效、可靠、安全等特点。
开关电源的特点
总结词
高效率、高可靠性、体积小、重量轻
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等优点，在电子设备中广泛应 用。
开关电源的应用
总结词
计算机、通信、工业控制等领域
详细描述
开关电源在计算机、通信、工业控制等领域得到广泛应用，为各种电子设备提供稳定的电能供应。
02
开关电源的工作原理
冗余设计
采用并联、备份等冗余措施，提高电源的可用性和可靠性。
电磁兼容性设计
优化电路布局和元件选型，降低电磁干扰和噪声，提高电源的电 磁兼容性。
环境适应性设计
考虑电源在不同环境下的适应性，如温度、湿度、振动等，提高 电源的环境适应性。
05
开关电源的测试与调试
开关电源的测试项目
输入电压范围测试
检查开关电源在输入电压范围内的正 常工作情况，确保电源在各种电压条 件下都能稳定运行。
故障率。
开关电源的优化方法
最优控制策略
采用先进的控制算法，如PID、模糊控制等，实现快速响应、高精 度调节和高效运行。
元件选择与匹配
根据电路需求选择合适的元件类型和规格，优化元件参数匹配，降 低内阻和损耗。
热设计优化
合理设计散热结构和散热器，降低电源温升，提高元件寿命和电源 可靠性。
开关电源培训资料ppt课件
3. 半桥电路 可做大功率电源，输入开关管电压 应力较低，输出全波整流效率高。
5
1.2 开关电源简介
下面我们用一个15W电源来介绍开关电源的各个组成部分及功能：
a、如图连EM接I电好路测试装置。 防 浪 涌 电 a、输入电压一般为额定值。路
整流滤波
反之，产品或其一部分不能或将不能完成规定的功能是出故障。
的原始数据。
17
2.5 电压调整率
指标定义：即为电源稳定输出电压对电源输入电压的变化〔最小值—最大值〕 的调整性。
计算方法 a、负载电流为额定值〔满载电流），源电压为标称值时，测出稳定输出电压UO
〔可从5.4.3测试数据中得到）。 b、负载电流为额定值时，求出源电压从最小值〔下限〕到最大值〔上限〕时输
——试验时间为60S。
概括地说，产品故障少的就是可靠性高，产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“失效率”（Failure rate），常用λ表示。
加速实验需要仔细衡量被恶化的指标如环境温度，震动参数，负载条件等对寿命的影响，从而科学地得出可靠性。
b、电源工作电压为额定值。 c、开启所有设备，记录输入功率数值及各输出电压、电流值。
由PWM控制芯片及外围电路组成，IC自身产生固定的开关频率，驱动功率开关管，根据输 出反馈的信号，控制功率开关管的导通和截止时间，达到使输出稳压的目的。 功率(开关)变压器：
根据电路的方式作用也不同，但有一点是共同的，即通过初次极的匝比变化，可以得到不 同的输出电压。
11
2.1 测试仪器要求
•所有测试设备〔计量用〕应具有足够的分辨率、准确度和稳定度，以 保证误差极限不超过规定量值的2%。测量仪器的误差应符合GB6592。 •电压表、电流表的精度不低于0.5级。 •测量端被测电源的源电压输入端与被测电源的所有输出端为测量端。
5
1.2 开关电源简介
下面我们用一个15W电源来介绍开关电源的各个组成部分及功能：
a、如图连EM接I电好路测试装置。 防 浪 涌 电 a、输入电压一般为额定值。路
整流滤波
反之，产品或其一部分不能或将不能完成规定的功能是出故障。
的原始数据。
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2.5 电压调整率
指标定义：即为电源稳定输出电压对电源输入电压的变化〔最小值—最大值〕 的调整性。
计算方法 a、负载电流为额定值〔满载电流），源电压为标称值时，测出稳定输出电压UO
〔可从5.4.3测试数据中得到）。 b、负载电流为额定值时，求出源电压从最小值〔下限〕到最大值〔上限〕时输
——试验时间为60S。
概括地说，产品故障少的就是可靠性高，产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“失效率”（Failure rate），常用λ表示。
加速实验需要仔细衡量被恶化的指标如环境温度，震动参数，负载条件等对寿命的影响，从而科学地得出可靠性。
b、电源工作电压为额定值。 c、开启所有设备，记录输入功率数值及各输出电压、电流值。
由PWM控制芯片及外围电路组成，IC自身产生固定的开关频率，驱动功率开关管，根据输 出反馈的信号，控制功率开关管的导通和截止时间，达到使输出稳压的目的。 功率(开关)变压器：
根据电路的方式作用也不同，但有一点是共同的，即通过初次极的匝比变化，可以得到不 同的输出电压。
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2.1 测试仪器要求
•所有测试设备〔计量用〕应具有足够的分辨率、准确度和稳定度，以 保证误差极限不超过规定量值的2%。测量仪器的误差应符合GB6592。 •电压表、电流表的精度不低于0.5级。 •测量端被测电源的源电压输入端与被测电源的所有输出端为测量端。
开关电源的结构和基本原理-上课PPT课件
• 电路中Q为开关管，工作于开关状态（Q饱和导通 时相当于一只接通的开关，Q截止时相当于一只断 开的开关）。
• 电感L和电容C为储能元件。 • RL为电源的负载。 • D为续流二极管，它在开关管截止时导通，保证电
感L中的电流不中断。
+300V Q
IQ D
L
+
IL
-
C
RL
IC IR
（b)开关管饱和时的等效电路
基准
2.4.3 调整输出电压的方法
Vi
Vk
Vo
t
t
t
TON T
Vi
K
电压
Vk 变换器
Vo
RL
VO
=
T0N T
·Vi =D·Vi
占空比
• 只要改变开关脉冲的“占空比”，就可以 改变输出电压的高低。
• 在具体电路中，可以使开关脉冲频率固定， 改变开关管导通时间而改变输出电压高低。 这种电源称为“调宽式”开关电源。 PWM
NP N2
U0
toff
N P U in N 2 LP
L2 U0
ton
NP N2
L2 LP
U in U0
ton
N2 NP
U in U0
ton
图8-16 临界连续状态时的电压电流波形
2、磁通不连续的工作状态tffN2 NPU in U0
ton
i2
I 2 max
U0 L2
(t ton )
NP N2
i2 (TS )
NP N2
I P max
Uo L2
toff
NP N2
(U in LP
ton
I P min
电源技术课件 第6-3章
⑷ DTC（PIN4）：死区时间控制端。用于设置TL494 的死区时间，该引脚接地时，死区时间最小，可获得 最大的占空比。 ⑸ CT（PIN5）：定时电容，取值在1nF~100nF之间。 ⑹ RT（PIN6）：定时电阻，取值在5~100KΩ之间。 ⑺ GND（PIN7）:地 ⑻ C1（PIN8）：内部输出管Q1的集电极，该端为正 向脉冲输出端。在推挽工作模式下，8脚输出正向脉冲 信号，11脚输出负向脉冲信号，相位相差180，经隔离 放大后分别驱动开关管。在单端工作模式下，可与11 脚并联，以提高TL494的输出能力。
4. 正激式变换器特点
正激式变换器与反激式变换器比较各有优点与 缺点，分别叙述如下：
⑴ 正激式铜损会比较小，这是因为其一次侧与二次 侧的峰值电流较小（由于变压器不需要间隙，所以 电感量较高）。这样变压器温升较低，铁心可以选 得小一些。 ⑵ 由于输出电感器的功能是储存能量供负载使用， 且能满足在最小直流输出电流下保持连续；输出电 容器容量可减小许多，还能实现输出电压足够小的 纹波。
6.7 PWM控制芯片
开关电源的控制电路大多采用脉宽调制技术 （PWM），分为电压型PWM控制器和电流型PWM 控制器。电压型代表芯片为TL494，电流型代表芯片 为UC384X系列，市场上应用比较多的是电压型芯片。
PWM的特征是开关频率固定，通过改变脉冲宽度 的方式来调节占空比D，从而达到调节功率开关管的 导通时间，改变和稳定输出电压的目的。
脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，根据相应载 荷的变化来调制功率开关管导通时间，这种方式能 使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。 PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的 优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式。
6.7.1 TL494 PWM控制器
教学课件第7章软开关技术
t
– t0~t1时段：S1与S4导通，直到t1时
S2 O
刻S1关断。
S4 O
t t
– t1~t2时段：t1时刻开关S1关断后，
S3
O uAB
t
电容Cs1、Cs2与电感Lr、L构成谐振 O
t
回路， uA不断下降，直到uA=0，
uLr
VDS2导通，电流iLr通过VDS2续流。
O iLr
t
– t2~t3时段：t2时刻开关S2开通，由 O
O iLr
t
种状态维持到t4时刻S3开通。因此 O
t
S3为零电压开通。
uT1
O
t
uR
1）电路结构
谐振直流环电路应用于交流直流-交流变换电路的中间直 流环节（DC-Link）。通过 在直流环节中引入谐振，使
电路中的整流或逆变环节工 作在软开关的条件下。
图 7-11 谐振直流环电路原理图
• 由于电压型逆变器的负载通 常为感性，而且在谐振过程 中逆变电路的开关状态是不 变的，因此分析时可将电路 等效。
a）基本开关单元
b）降压斩波器中的基本开关单元
c）升压斩波器中的基本开关单元 d）升降压斩波器中的基本开关单元 图7－3基本开关单元的概念
7.2 软开关电路的分类
•分别介绍三类软开关电路
1）准谐振电路
➢ 准谐振电路－准谐振电路中电压或电流的波形为正 弦半波，因此称之为准谐振。是最早出现的软开关 电路。
– t线再4~性次t0时上关段升断：，。S直导到通t0，时电刻流，iSLr
电压谐振峰值很高，增加 了对开关器件耐压的要求。
图 7-12 谐振直流环电路的等效电路
uCr
Uin
O
《开关电源培训》PPT课件
• 对于PWM回扫变换器，因周期TS是恒定的，不会 发生RCC的上述现象，然而，虽然设计到额定负 载时为DCM，若过负载，就变为CCM,即使TON的 最大时间已经设定，电流还会增大，有时会使变 压器饱和，故仍需要设OCP电路
整理ppt
35
OCP
• 图1中当Q1的电流增大时，IRS增大，若IRS 大于VZ，则比较器输出高电平，RS触发器 置位输出PWM闭锁脉冲，Vout输出低电平， 开关管截止，输出电压降低
电流限制图1
整理ppt
33
Q1
Rs VR
OCP
振荡器
+ A1
-
RS触发器
PWM闭锁脉冲输出 R
S
Q1的峰值电流=VR/Rs
电流限制图2
整理ppt
34
OCP
• 对于RCC变换器，开关管导通时流经开关管中的 电流必须从零开始升，若TON的最大时间已经确定， 就可防止发生过流
• 但是当输入电压下降较大时，绕组N12感应的正向 电压也下降，从而使开关管导通的时间变长而造 成变压器饱和
整理ppt
16
控制电路的工作过程
• 当因某种原因输出端的电压发生变化时，精密电 压基准TL431通过采样电阻R7，R8感知此一变化， 并通过PC1把此一变化反馈回初级侧的控制电路
• 具体的过程为当输出电压升高时，IR10增大，流 过TL431 AK端的电流增大，PC1中的发光二极管 发光强度增大，流过光敏三极管电流增大，A点 电位升高，Q2基极电压提前升到0.8V，Q2导通， Q1截止，TON减小，从面使电压保持稳定
• RCC的振荡频率一般选在20KHz以上
整理ppt
13
控制电路
• 开关电源的控制电路有间接控制电路和直 接控制电路两类
整理ppt
35
OCP
• 图1中当Q1的电流增大时，IRS增大，若IRS 大于VZ，则比较器输出高电平，RS触发器 置位输出PWM闭锁脉冲，Vout输出低电平， 开关管截止，输出电压降低
电流限制图1
整理ppt
33
Q1
Rs VR
OCP
振荡器
+ A1
-
RS触发器
PWM闭锁脉冲输出 R
S
Q1的峰值电流=VR/Rs
电流限制图2
整理ppt
34
OCP
• 对于RCC变换器，开关管导通时流经开关管中的 电流必须从零开始升，若TON的最大时间已经确定， 就可防止发生过流
• 但是当输入电压下降较大时，绕组N12感应的正向 电压也下降，从而使开关管导通的时间变长而造 成变压器饱和
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16
控制电路的工作过程
• 当因某种原因输出端的电压发生变化时，精密电 压基准TL431通过采样电阻R7，R8感知此一变化， 并通过PC1把此一变化反馈回初级侧的控制电路
• 具体的过程为当输出电压升高时，IR10增大，流 过TL431 AK端的电流增大，PC1中的发光二极管 发光强度增大，流过光敏三极管电流增大，A点 电位升高，Q2基极电压提前升到0.8V，Q2导通， Q1截止，TON减小，从面使电压保持稳定
• RCC的振荡频率一般选在20KHz以上
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13
控制电路
• 开关电源的控制电路有间接控制电路和直 接控制电路两类