开关电源技术应用与维修杨亚平电子教案和教学指南第8章
开关电源技术应用与维修杨亚平电 子教案和教学指南第8章
第8章 新型开关电源的应用与维修
(2) 采用平均电流进行功率因数校正控制是FAN4803又一 个特点，它采用脉冲前沿调制，这种调制方式使PFC的直 流输出电容器的脉动电流减到最小，使PFC控制电路的调 制电容容量选用减小，而且容抗降低，对整个控制电路起 到优化作用。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
(4) FAN4803具有过电压、欠电压和降低输出的保护功能， 电路在控制周期有峰值电流限制，占空比限制以及软启 动等先进的控制方式，由于芯片设置了这些方式，电路 的启动电流为150μA，空载或待机电流仅为2mA。其内部 还为PFC提供冗余的快速保护，包括过电压保护(OVP)和 欠电压锁定(UVLO)。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-1 FAN4803的内部结构框图图
开关电源技术应用与维修杨亚平电 子教案和教学指南第8章
1—PFC电流驱动输出 2—GND 3—电流检测输入端 4—PFC输入端 5—反馈信号输入端 6—PWM电流检测输入 7—IC电源端 8—PWM脉冲输出端
8-2 FAN4803引脚排列图
第8章 新型开关电源的应用与维修
1. FAN4803集成控制器的电路特点 (1) 具有先进的输入电流整形技术及低电流启动、空载和 待机时低电流运行功能。该控制器依据电路动态运行状 况和输入输出参量的变化，实时地对输入电流脉冲进行 整治，使每个输入电流脉冲形成完整有序地传递并成为 真正的矩形波。FAN4803芯片内部设有误差放大器和电 路外部的瞬态误差补偿，为电路提供低电流启动和低电 流运行创造了有利条件。
第8章 新型开关电源的应用与维修
8.1.2 由ML4824构成的环保型开关电源
1. ML4824集成控制器的电路特点
M14824在一块芯片上集成了功率因数校正和脉冲宽度 调制两种功能。该电路具有高效、高功率因数和低谐波含 量的特点。同时，该电路在抗电磁干扰、抗电磁辐射以及 电磁兼容性方面都具有良好的性能，在开关电源中有着很 高的应用价值。
第8章 新型开关电源的应用与维修
第8章 新型开关电源的应用与维修
目前，各种新型开关电源集成控制器不断出现，它们 都有各自的特点，同时，使用这些开关电源集成控制器构 成的新型开关电源也在不断生产出来。开关电源集成控制 器除控制主电路把交流电压转换成符合要求的高频方波脉 冲电压外，还要执行电压调整、电流检测、机温监视、电 路运行状况检测以及各种保护功能，以此保证所有参数在 电源运行过程中都不能超越正常值。
本章主要讲述环保型、调频型、准谐振型和恒功率型 等几种新型开关电源的实际应用电路以及相关故障维修。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
8.1 环保型开关电源
8.1.1 由FAN4803构成的环保型开关电源
FAN4803具有“三高一小”的功能特点，所谓“三 高一小”就是高效率、高功率因数和高可靠性，电源的 体积小。FAN4803是一种启动电流和工作电流都很低的 开关电源集成控制器，它可用于功率因数校正和脉宽控 制调节为一体开关电源。
2．FAN4803集成控制器的应用电路 (1) 同步开关的原理 (2) PFC控制电路 (3) PWM功率级电路
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第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-3由F开A关N电4源80技3构术应成用的与环维修保杨型亚开平关电 电源电路图
子教案和教学指南第8章
(3) PFC和PWM两路均采用脉冲前沿调制和脉冲后沿调制， 这种双路控制的优点是只需要一个时钟控制脉冲，这样把 功率开关管的瞬时“空载”时间缩到最短，而使开关管在 工作期间所产生的脉冲电压大大降低，也使得PFC电路的 输出纹波电压减少，从本质上减少了PFC电路输出高压对 电容器和整个电路的损耗，这就是所谓同步开关控制技术 的优点。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
8.1.3 环保型开关电源的故障检修 1. 电源常见故障及维修方法 (1) 通电后没有电压输出 (2) 尖峰电压造成电路闭锁使芯片不工作 (3) 在起始触发脉冲闭锁期间光耦合器的输出电流过大 (4) 在开机或过载时IC1发生爆炸或IC1发热温度很高 (5) 电源的损耗大，效率低 (6) 工作频率低，输出电压不稳定 (7) 当输入电压升高或负载变轻时，输出电压随之升高 。
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Hale Waihona Puke 第8章 新型开关电源的应用与维修
2. 光耦反馈回路易出现的问题 (1) 输出电压Vo不稳定 (2) 输出电压变化过快，超过了极限 3. 功率因数校正电路易出现的问题 (1) 功率因数校正电路不工作 (2) 总谐波失真（THD）超过10% (3) 输出直流电压达不到380V (4) 功率因数校正电路被关断
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第8章 新型开关电源的应用与维修
8. 2 调频型开关电源
8.2.1 由UC3845BN构成的调频型开关电源
UC 3845BN是一种固定脉宽，通过改变频率来调节 占空比以达到输出电压稳定的脉频调制（PFM）型集成 控制器。这种调制器必须有压控振荡器（VCO)，利用 电压的变化来改变振荡频率。 1．UC3845BN控制器的电路特点 (1) 超宽的输入电压范围。 (2) 性能稳定、电路简单、成本低。 (3) 保护功能完善。
ML4824电路的脉宽调制功能能对占空比进行精确控 制，这对于高频变压器在大电流环境下工作时不出现磁饱 和是有利的。它可以避免磁致伸缩。利用MIA824制作的 开关电源具有软启动、欠电压锁定和过电压保护功能。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-4 ML4824的内部结构图
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第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-5 ML4824的引脚排列及引脚功能
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第8章 新型开关电源的应用与维修
2. ML4824集成控制器的应用电路
图8-6 由ML4824构成的环保型开关电源电路
第8章 新型开关电源的应用与维修
(2) 采用平均电流进行功率因数校正控制是FAN4803又一 个特点，它采用脉冲前沿调制，这种调制方式使PFC的直 流输出电容器的脉动电流减到最小，使PFC控制电路的调 制电容容量选用减小，而且容抗降低，对整个控制电路起 到优化作用。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
(4) FAN4803具有过电压、欠电压和降低输出的保护功能， 电路在控制周期有峰值电流限制，占空比限制以及软启 动等先进的控制方式，由于芯片设置了这些方式，电路 的启动电流为150μA，空载或待机电流仅为2mA。其内部 还为PFC提供冗余的快速保护，包括过电压保护(OVP)和 欠电压锁定(UVLO)。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-1 FAN4803的内部结构框图图
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1—PFC电流驱动输出 2—GND 3—电流检测输入端 4—PFC输入端 5—反馈信号输入端 6—PWM电流检测输入 7—IC电源端 8—PWM脉冲输出端
8-2 FAN4803引脚排列图
第8章 新型开关电源的应用与维修
1. FAN4803集成控制器的电路特点 (1) 具有先进的输入电流整形技术及低电流启动、空载和 待机时低电流运行功能。该控制器依据电路动态运行状 况和输入输出参量的变化，实时地对输入电流脉冲进行 整治，使每个输入电流脉冲形成完整有序地传递并成为 真正的矩形波。FAN4803芯片内部设有误差放大器和电 路外部的瞬态误差补偿，为电路提供低电流启动和低电 流运行创造了有利条件。
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8.1.2 由ML4824构成的环保型开关电源
1. ML4824集成控制器的电路特点
M14824在一块芯片上集成了功率因数校正和脉冲宽度 调制两种功能。该电路具有高效、高功率因数和低谐波含 量的特点。同时，该电路在抗电磁干扰、抗电磁辐射以及 电磁兼容性方面都具有良好的性能，在开关电源中有着很 高的应用价值。
第8章 新型开关电源的应用与维修
第8章 新型开关电源的应用与维修
目前，各种新型开关电源集成控制器不断出现，它们 都有各自的特点，同时，使用这些开关电源集成控制器构 成的新型开关电源也在不断生产出来。开关电源集成控制 器除控制主电路把交流电压转换成符合要求的高频方波脉 冲电压外，还要执行电压调整、电流检测、机温监视、电 路运行状况检测以及各种保护功能，以此保证所有参数在 电源运行过程中都不能超越正常值。
本章主要讲述环保型、调频型、准谐振型和恒功率型 等几种新型开关电源的实际应用电路以及相关故障维修。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
8.1 环保型开关电源
8.1.1 由FAN4803构成的环保型开关电源
FAN4803具有“三高一小”的功能特点，所谓“三 高一小”就是高效率、高功率因数和高可靠性，电源的 体积小。FAN4803是一种启动电流和工作电流都很低的 开关电源集成控制器，它可用于功率因数校正和脉宽控 制调节为一体开关电源。
2．FAN4803集成控制器的应用电路 (1) 同步开关的原理 (2) PFC控制电路 (3) PWM功率级电路
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第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-3由F开A关N电4源80技3构术应成用的与环维修保杨型亚开平关电 电源电路图
子教案和教学指南第8章
(3) PFC和PWM两路均采用脉冲前沿调制和脉冲后沿调制， 这种双路控制的优点是只需要一个时钟控制脉冲，这样把 功率开关管的瞬时“空载”时间缩到最短，而使开关管在 工作期间所产生的脉冲电压大大降低，也使得PFC电路的 输出纹波电压减少，从本质上减少了PFC电路输出高压对 电容器和整个电路的损耗，这就是所谓同步开关控制技术 的优点。
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第8章 新型开关电源的应用与维修
8.1.3 环保型开关电源的故障检修 1. 电源常见故障及维修方法 (1) 通电后没有电压输出 (2) 尖峰电压造成电路闭锁使芯片不工作 (3) 在起始触发脉冲闭锁期间光耦合器的输出电流过大 (4) 在开机或过载时IC1发生爆炸或IC1发热温度很高 (5) 电源的损耗大，效率低 (6) 工作频率低，输出电压不稳定 (7) 当输入电压升高或负载变轻时，输出电压随之升高 。
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Hale Waihona Puke 第8章 新型开关电源的应用与维修
2. 光耦反馈回路易出现的问题 (1) 输出电压Vo不稳定 (2) 输出电压变化过快，超过了极限 3. 功率因数校正电路易出现的问题 (1) 功率因数校正电路不工作 (2) 总谐波失真（THD）超过10% (3) 输出直流电压达不到380V (4) 功率因数校正电路被关断
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第8章 新型开关电源的应用与维修
8. 2 调频型开关电源
8.2.1 由UC3845BN构成的调频型开关电源
UC 3845BN是一种固定脉宽，通过改变频率来调节 占空比以达到输出电压稳定的脉频调制（PFM）型集成 控制器。这种调制器必须有压控振荡器（VCO)，利用 电压的变化来改变振荡频率。 1．UC3845BN控制器的电路特点 (1) 超宽的输入电压范围。 (2) 性能稳定、电路简单、成本低。 (3) 保护功能完善。
ML4824电路的脉宽调制功能能对占空比进行精确控 制，这对于高频变压器在大电流环境下工作时不出现磁饱 和是有利的。它可以避免磁致伸缩。利用MIA824制作的 开关电源具有软启动、欠电压锁定和过电压保护功能。
开关电源技术应用与维修杨亚平电 子教案和教学指南第8章
第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-4 ML4824的内部结构图
开关电源技术应用与维修杨亚平电 子教案和教学指南第8章
第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-5 ML4824的引脚排列及引脚功能
开关电源技术应用与维修杨亚平电 子教案和教学指南第8章
第8章 新型开关电源的应用与维修
2. ML4824集成控制器的应用电路
图8-6 由ML4824构成的环保型开关电源电路
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第八章 软开关电路
《电力电子学》 电力电子学》
第8章 软开关技术
学 习 内 容
8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路 8.4 软开关技术新进展 本章小结
8- 2
第8章 软开关技术• 引言 软开关技术•
现代电力电子装置的发展趋势 发展趋势
小型化、轻量化、对效率和电磁兼容性也有 更高的要求。
O S2 O S4 O S3 O uAB O uLr O iLr O uT1 O uR O iL O iVD1 O iVD2 O
t t t t t
t
t
t
t t
t t8 t 9 t 0 t1 t2 t 3 t 4 t5 t 6 t7 t 8 t 9 t 0 t
图 8-15 移相全桥零电压开关PWM电路
O
i Lr
O
t
u VD
O
t t
0
t0~t1时段的等效电路
t 1 t2 t 3 t 4 t5 t 6
t0
图8-9零电压开关准谐振电路的理想波形
8.3.1 零电压开关准谐振电路
S
O S
t
(uC r )
O
u
t t
iS
O
t1~t2时段的等效电路
i Lr
O
t1~t2时段： t2~t3时段： t3~t4时段：
a)零电压开关PWM电路的 基本开关单元
b)零电流开关PWM电路 的基本开关单元
图8－6 零开关PWM电路 的基本开关单元
8.2 软开关电路的分类
3）零转换PWM电路
采用辅助开关控制谐振的开始时刻， 但谐振电路是与主开关并联的。 零转换PWM电路可以分为：
零电压转换PWM电路 （Zero-Voltage-Transition PWM Converter—ZVT PWM） ） 零电流转换PWM电路 （Zero-Current Transition PWM Converter—ZVT PWM） ）
第8章 软开关技术
学 习 内 容
8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路 8.4 软开关技术新进展 本章小结
8- 2
第8章 软开关技术• 引言 软开关技术•
现代电力电子装置的发展趋势 发展趋势
小型化、轻量化、对效率和电磁兼容性也有 更高的要求。
O S2 O S4 O S3 O uAB O uLr O iLr O uT1 O uR O iL O iVD1 O iVD2 O
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图 8-15 移相全桥零电压开关PWM电路
O
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O
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0
t0~t1时段的等效电路
t 1 t2 t 3 t 4 t5 t 6
t0
图8-9零电压开关准谐振电路的理想波形
8.3.1 零电压开关准谐振电路
S
O S
t
(uC r )
O
u
t t
iS
O
t1~t2时段的等效电路
i Lr
O
t1~t2时段： t2~t3时段： t3~t4时段：
a)零电压开关PWM电路的 基本开关单元
b)零电流开关PWM电路 的基本开关单元
图8－6 零开关PWM电路 的基本开关单元
8.2 软开关电路的分类
3）零转换PWM电路
采用辅助开关控制谐振的开始时刻， 但谐振电路是与主开关并联的。 零转换PWM电路可以分为：
零电压转换PWM电路 （Zero-Voltage-Transition PWM Converter—ZVT PWM） ） 零电流转换PWM电路 （Zero-Current Transition PWM Converter—ZVT PWM） ）
第八章 软开关电路
图8.7 ZVS准谐振开关变换电路及其波形 准谐振开关变换电路及其波形
3. 零转换 零转换PWM电路 电路
同样采用辅助开关控制谐振时刻，但谐振电路与主开关并联， 同样采用辅助开关控制谐振时刻，但谐振电路与主开关并联， 故输入电压和负载电流对谐振影响小，电路效率提高。 故输入电压和负载电流对谐振影响小，电路效率提高。
(a)零电压转换 零电压转换PWM电路 (b)零电流转换 电路 零电流转换PWM电路 电路 零电压转换 零电流转换 零转换PWM电路的基本单元 图8.6 零转换 电路的基本单元
2. 零开关 零开关PWM电路 电路
引入辅助开关控制谐振时刻，使谐振仅发生在开关过程前后。 引入辅助开关控制谐振时刻，使谐振仅发生在开关过程前后。电 路电压和电流为方波，开关耐压较低。 路电压和电流为方波，开关耐压较低。
(a)零电压开关 零电压开关PWM电路 (b)零电流开关 零电流开关PWM电路 零电压开关 电路 零电流开关 电路 零开关PWM电路的基本单元 图8.5 零开关 电路的基本单元
u i t t
Байду номын сангаас
u i 0 P 0
u
i t t
u i 0 P 0
a）软开关的开通过程 ）
b）软开关的关断过程 ）
软开关的开关过程
4
8.1.1 硬开关的局限性
1. 热学限制 在容性开通和感性关断情况下， 在容性开通和感性关断情况下，电力电子器件将承受很 大的动态功耗。一般地， 大的动态功耗。一般地，一个开关周期内器件的平均开关损 耗将占到总平均损耗的 30%～40%，同时这种损耗随开关 ～ ， 频率的提高而增大。过大的开关损耗将使得器件结温上升， 频率的提高而增大。过大的开关损耗将使得器件结温上升， 结温的升高制约了开关频率的提高。 结温的升高制约了开关频率的提高。
第8章变频器的使用电气控制与PLC应用技术电子教案教学课件
(3)借助于点动频率（），上限频率（）和下限频 率（）的组合，最多可以设定18种速度。
(4)在外部操作模式或PU/外部并行模式（ Pr.79=3， 4）中有效。
(5)运行期间参数值也能被改变。 如图所示：
图8.13 参数设定模式
（4）操作模式 Pr.79“操作模式选择”=0时，如下图所示，
有PU操作模式、PU点动模式、外部操作模式 三种操作模式。此外，当Pr.79“操作模式选择” 选择不同的参数时，还有组合操作模式、程序 运行模式等等。
图8.14 操作模式选择
（5）帮助模式 主要有报警记录、清除报警记录、
图8.12 频率设定模式 注： 此模式只在PU操作模式时显示。
（3）参数设定模式 除一部分参数之外，参数的设定仅在用选择PU操
作模式时可以实施。
①一个参数值的设定既可以用数字键设定也可以用▲/▼ 键增减。
②按下 SET 键秒写入设定值并更新。
例: 将Pr.79 “操作模式选择” 的设定值, 由“2”(外部操 作模式)变更为“1”(PU操作模式)的情况如图所示。
⑤用户消除 初始化用户设定参数，其它参数被初始化为出厂
设定值。如图所示。
图8.20 初始化用户设定参数
8.4.2. 主要参数的功能及意义
1.输出频率范围 ，，) ：上限频率；
：下限频率； ：高速上限频率。 (2)用设定输出频率的上限，即使有高于此设定值的频 率指令输入，输出频率也被钳位在上限频率。 (3)在120Hz以上运行时，用参数设定输出频率的上限。 (当被设定时，自动地变为的设定值。或者，如果被 设定，自动地切换到的频率。) (4)用设定输出频率的下限。 如图所示。
③参数清除 将参数值初始化到出厂设定值，校准值不被初始化。 设定为“1”时(即选择参数写入禁止)，参数值不能被消 除。如图所示。
(4)在外部操作模式或PU/外部并行模式（ Pr.79=3， 4）中有效。
(5)运行期间参数值也能被改变。 如图所示：
图8.13 参数设定模式
（4）操作模式 Pr.79“操作模式选择”=0时，如下图所示，
有PU操作模式、PU点动模式、外部操作模式 三种操作模式。此外，当Pr.79“操作模式选择” 选择不同的参数时，还有组合操作模式、程序 运行模式等等。
图8.14 操作模式选择
（5）帮助模式 主要有报警记录、清除报警记录、
图8.12 频率设定模式 注： 此模式只在PU操作模式时显示。
（3）参数设定模式 除一部分参数之外，参数的设定仅在用选择PU操
作模式时可以实施。
①一个参数值的设定既可以用数字键设定也可以用▲/▼ 键增减。
②按下 SET 键秒写入设定值并更新。
例: 将Pr.79 “操作模式选择” 的设定值, 由“2”(外部操 作模式)变更为“1”(PU操作模式)的情况如图所示。
⑤用户消除 初始化用户设定参数，其它参数被初始化为出厂
设定值。如图所示。
图8.20 初始化用户设定参数
8.4.2. 主要参数的功能及意义
1.输出频率范围 ，，) ：上限频率；
：下限频率； ：高速上限频率。 (2)用设定输出频率的上限，即使有高于此设定值的频 率指令输入，输出频率也被钳位在上限频率。 (3)在120Hz以上运行时，用参数设定输出频率的上限。 (当被设定时，自动地变为的设定值。或者，如果被 设定，自动地切换到的频率。) (4)用设定输出频率的下限。 如图所示。
③参数清除 将参数值初始化到出厂设定值，校准值不被初始化。 设定为“1”时(即选择参数写入禁止)，参数值不能被消 除。如图所示。
第电工电子技术(第二版)八章
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8. 2 放大电路中的负反馈
出现又在交流通路中出现，则是既有直流反馈又有交流反馈。 3.反馈电路的类型 根据反馈信号在输出端的取样和在输入端的连接方式，放大电路可 以组成四种不同类型的负反馈:电压串联负反馈、电压并联负反馈、 电流串联负反馈和电流并联负反馈。判断方法如下: (1)电压反馈和电流反馈 判断是电压反馈还是电流反馈是按照反馈信号在放大器输出端的取 样方式来分类的。若反馈信号取自输出电压，即反馈信号与输出电压 成比例，称为电压反馈;若反馈信号取自输出电流，即反馈信号与输 出电流成比例，称为电流反馈。常采用负载电阻 短路法进行判断，
第8章 集成运算放大器及其应用
本章知识点 先导案例 8. 1 集成运算放大器简介 8. 2 放大电路中的负反馈 8. 3 集成运算放大器的应用 8. 4 用集成运放构成振荡电路 8. 5 使用运算放大器应注意的几个问题
本章知识点
[1]了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 [2]理解运算放大器的电压传输特性，掌握其基本分析方法。 [3]掌握用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作 原 理。 [4]理解电压比较器的工作原理和应用。 [5]能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负反馈以及 负 反馈的四种类型。 [6]理解负反馈对放大电路工作性能的影响。 [7]掌握正弦波振荡电路自激振荡的条件。 [8]了解RC振荡电路的工作原理。
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8. 2 放大电路中的负反馈
图8-9 (b):假定输入信号对地瞬时极性为
，则各点电压变化过程为 净输入量增强，则该电路
最新模拟电子技术电子教案第八章
f0
f
ψ +900
Q1
f0
Q2 f
-900
(a) 阻抗频率特性(Q1>Q2)
(b) 相频特性(Q1>Q2)
图8-21 LC并联回路的频率特性
互感线圈的极性判别
初级线圈
次级线圈
磁棒
同极性端
+UCC
R b2
C
L
.+ Uf
Cb
-
注入点
R b1
Re
Ce
判断是否是正反馈: 用瞬时极性法判断
利用1：晶体管共 射极放大器，集电 极电位变化与基极 反相，发射极与基 极同相。
1KΩ
4.7KΩ
R 4.7KΩ
10KΩ 20KΩ -UEE
⑤
⑥
⑨
③
⑧
ICL8038
⑩
②
C
100KΩ
10KΩ
10KΩ
100KΩ
图8-13 频率可调和失真小的函数发生器
8. 3 正弦波产生电路
组成：正弦波产生电路由放大电路，选 频网络，反馈网络以及有稳幅措施的电 路组成。
振荡条件：必须满足相位条件和幅度条 件。相位条件，即必须保证是正反馈。 幅度条件，即为了保证振荡，要求反馈 量要足够大，才能维持振荡。
LC 选频网络( LC并联谐振电路)
. I
C
L R
0
1 LC
f0
2
1 LC
图 8-20 LC并 联 电 路
L R为电感线圈中的电阻,一般很小。 Z 0 RC
LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小， 支路电流很大，电感与电容的无功功率互相 补偿，电路呈阻性。用于选频电路。
(阻性)
电力电子技术第8章 电力电子装置磁元件及主电路设计
源自8.2.2 几种常用磁性材料
软磁铁氧体
软磁铁氧体是一种坚硬、易碎、化学成分稳定的深灰色或黑色磁性材
料，其化学分子式为MeFe2O4。在现代铁氧体中，Me主要是指锰锌(MnZn)
或镍锌(NiZn)。这种化合物在一定温度(居里温度Tc)下，表现出优良的磁
性能，而且很容易被磁化，其本身的电阻率很高，可以工作在很高的频率
少器件应力。变压器的尺寸与工作频率成反比，但是随着频率的升高，其损耗也
相应增加。高频运行时，导体中电流分布不均匀，将在绕圈中产生集肤效应和临
近效应；同时，由于铁心中涡流和磁滞现象的存在，磁心损耗相应增加。 整流变压器的一次侧接交流电网，称为网侧，二次侧接整流装置，称为阀侧。相 对于普通的电力变压器，整流变压器的不同之处在于： ◆ 电流波形非正弦波。由于整流器各臂在同一周期内轮流导通，流经整流臂的电
17
8.2.3 电力电子装置中的常用磁元件
◆电气化铁道的干线电力机车
1）变压器为单相，用于单项整流电路，网侧电压为单相输出的线电压 2）大幅度有载调压，调压频繁，要求调压快，也可采用晶闸管调压 3）变压器的外形尺寸要适用于装在电力机车上 4）阀侧绕组有两个以上，分别供给电动机的电枢、励磁及其他用途
10
8.2.1 磁性材料的工作状态
要正确选取铁心材料，就必须要了解铁心内部磁通的变化规律。在各 类电力电子装置中，各种磁性器件由于其铁心的工作状态不同，一般可分 为以下三种：
第一种工作状态是指铁心的双向磁化，这种状态和一般工频变压器或 者交流电机的磁化模式一样。
第二种工作状态是指铁心处于单向磁化，此时铁心的励磁磁场强度的 变化值覆盖了0~Hm的整个范围，这种工作状态常见于传递单向脉冲的变压 器铁心中。
合金的缺点是在高频应用时有时存在噪声，价格较高。
软磁铁氧体
软磁铁氧体是一种坚硬、易碎、化学成分稳定的深灰色或黑色磁性材
料，其化学分子式为MeFe2O4。在现代铁氧体中，Me主要是指锰锌(MnZn)
或镍锌(NiZn)。这种化合物在一定温度(居里温度Tc)下，表现出优良的磁
性能，而且很容易被磁化，其本身的电阻率很高，可以工作在很高的频率
少器件应力。变压器的尺寸与工作频率成反比，但是随着频率的升高，其损耗也
相应增加。高频运行时，导体中电流分布不均匀，将在绕圈中产生集肤效应和临
近效应；同时，由于铁心中涡流和磁滞现象的存在，磁心损耗相应增加。 整流变压器的一次侧接交流电网，称为网侧，二次侧接整流装置，称为阀侧。相 对于普通的电力变压器，整流变压器的不同之处在于： ◆ 电流波形非正弦波。由于整流器各臂在同一周期内轮流导通，流经整流臂的电
17
8.2.3 电力电子装置中的常用磁元件
◆电气化铁道的干线电力机车
1）变压器为单相，用于单项整流电路，网侧电压为单相输出的线电压 2）大幅度有载调压，调压频繁，要求调压快，也可采用晶闸管调压 3）变压器的外形尺寸要适用于装在电力机车上 4）阀侧绕组有两个以上，分别供给电动机的电枢、励磁及其他用途
10
8.2.1 磁性材料的工作状态
要正确选取铁心材料，就必须要了解铁心内部磁通的变化规律。在各 类电力电子装置中，各种磁性器件由于其铁心的工作状态不同，一般可分 为以下三种：
第一种工作状态是指铁心的双向磁化，这种状态和一般工频变压器或 者交流电机的磁化模式一样。
第二种工作状态是指铁心处于单向磁化，此时铁心的励磁磁场强度的 变化值覆盖了0~Hm的整个范围，这种工作状态常见于传递单向脉冲的变压 器铁心中。
合金的缺点是在高频应用时有时存在噪声，价格较高。
第8章软开关技术1214
9
• 所谓软开关就是功率器件在零电压条件下导通 （或关断），在零电流条件下关断（或导通）。 与硬开关相比，软开关的功率器件在零电压、零 电流条件下工作，功率器件开关损耗大大减小。
• 与此同时， du/dt和di/dt大为下降，提高了变换 器的可靠性，由于软开关开关损耗很小，与硬开 关相比，它可以工作于较高的工作频率，因此减 小变换器的体积和重量，同时提高变换器的变换 效率。
● 输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小； ● 电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满载都
能工作在软开关状态；开关损耗最小,使得电路效率 有了进一步提高。 ● 与以往软开关技术相比，零转换PWM技术更适合高电 压、大功率的变换电路。
20
5．谐振型直流环节逆变电路
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）。它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L VD
Lr Cr S1
S VD1
L VD
a)
b)
a）零电压转换PWM电路基本开关单元 b）零电流转换PWM电路基本开关单元 图 8-6 零转换PWM电路的基本开关单元
19
➢零转换PWM电路在保留零开关PWM电路的优点 基础上，还有如下特点：
● 在实现软开关的同时又不增加开关器件的电压电流 应力；
Cr Lr L
S VD a）
Lr
L
S
Cr VD
Cr1 Lr L
S Cr2 VD
b）
c）
a）零电压开关准谐振电路基本开关单元 b）零电流开关准谐振电路基本开关单元
c）零电压开关多谐振电路基本开关单元
图 8-4 准谐电路的基本开关单元
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准谐振
• 所谓软开关就是功率器件在零电压条件下导通 （或关断），在零电流条件下关断（或导通）。 与硬开关相比，软开关的功率器件在零电压、零 电流条件下工作，功率器件开关损耗大大减小。
• 与此同时， du/dt和di/dt大为下降，提高了变换 器的可靠性，由于软开关开关损耗很小，与硬开 关相比，它可以工作于较高的工作频率，因此减 小变换器的体积和重量，同时提高变换器的变换 效率。
● 输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小； ● 电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满载都
能工作在软开关状态；开关损耗最小,使得电路效率 有了进一步提高。 ● 与以往软开关技术相比，零转换PWM技术更适合高电 压、大功率的变换电路。
20
5．谐振型直流环节逆变电路
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）。它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L VD
Lr Cr S1
S VD1
L VD
a)
b)
a）零电压转换PWM电路基本开关单元 b）零电流转换PWM电路基本开关单元 图 8-6 零转换PWM电路的基本开关单元
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➢零转换PWM电路在保留零开关PWM电路的优点 基础上，还有如下特点：
● 在实现软开关的同时又不增加开关器件的电压电流 应力；
Cr Lr L
S VD a）
Lr
L
S
Cr VD
Cr1 Lr L
S Cr2 VD
b）
c）
a）零电压开关准谐振电路基本开关单元 b）零电流开关准谐振电路基本开关单元
c）零电压开关多谐振电路基本开关单元
图 8-4 准谐电路的基本开关单元
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准谐振
第8章 正激变换器(修订)
况。
2019/5/24
开关电源技术与设计
第8章 正激变换器
8.3.3 最大占空比 的限制
在三绕组去磁复位正激变换器中，开关管关断后磁复位期间，复位绕组 Nr 对主绕组 N P
的映射电压U OR
=
NP Nr
×U IN
，开关管
DS 极承受的最大电压与反激变换器情况类似，即
U DS
= U IN
+ U OR
第8章 正激变换器
8.3.1三绕组去磁正激变换器波形
三绕组去磁正激变换器各关键点电压波形、绕组与二极管电流波形如图8.3.2所示。
Ton Toff
uGS
主绕组Np与复位绕
组Nr之间漏感Lp-r引
uDS
起的尖峰电压
us
漏感尖峰电压
2Uin Uin
us
0V
-u s
2019/5/24
Np
i 绕组电P流
i 复位绕组电流 R i 一次侧绕组激磁电流 M
BCM 模式下，间歇期Tr 时间为 0)
Dmax
=
Ton Ton + Toff
= U off U on + U off
= U OR
=
NP Nr
×U IN
= N P =0.5
U IN + U OR
U IN
+
NP Nr
×U IN
NP + Nr
为保证磁通可靠复位，在最小输入电压U IN min 下，最大占空比 Dmax 必须限制在 0.45 或以下，
略情况下，buck 变换器等效输入电压
U INR
=
NS NP
(U IN
−U SW
2019/5/24
开关电源技术与设计
第8章 正激变换器
8.3.3 最大占空比 的限制
在三绕组去磁复位正激变换器中，开关管关断后磁复位期间，复位绕组 Nr 对主绕组 N P
的映射电压U OR
=
NP Nr
×U IN
，开关管
DS 极承受的最大电压与反激变换器情况类似，即
U DS
= U IN
+ U OR
第8章 正激变换器
8.3.1三绕组去磁正激变换器波形
三绕组去磁正激变换器各关键点电压波形、绕组与二极管电流波形如图8.3.2所示。
Ton Toff
uGS
主绕组Np与复位绕
组Nr之间漏感Lp-r引
uDS
起的尖峰电压
us
漏感尖峰电压
2Uin Uin
us
0V
-u s
2019/5/24
Np
i 绕组电P流
i 复位绕组电流 R i 一次侧绕组激磁电流 M
BCM 模式下，间歇期Tr 时间为 0)
Dmax
=
Ton Ton + Toff
= U off U on + U off
= U OR
=
NP Nr
×U IN
= N P =0.5
U IN + U OR
U IN
+
NP Nr
×U IN
NP + Nr
为保证磁通可靠复位，在最小输入电压U IN min 下，最大占空比 Dmax 必须限制在 0.45 或以下，
略情况下，buck 变换器等效输入电压
U INR
=
NS NP
(U IN
−U SW
电路基础电子教案第8章 线性动态电路
u C (0 ) =0相当于短路，
L 9Ω + 36V -
i L (0 ) =0相当于开路。
i1
S
i2 6Ω
例8-3题电路图
将题图中的电容C用短路代替；电感L用开路 代替。则得t =0+ 时的等效电路如下图所示。 根据换路定理，有
iL (0 ) iL (0 ) 0A
+ 36V L 9Ω
▪内因是电路中存在动态（储能）元件L或C； ▪外因是电路的结构或参数要发生改变——换路。
二、换路定律
内容:
在换路瞬间，如果流过电容元件的电流为有限
值，其电压uC不能跃变；如果电感元件两端的电
压为有限值，其电流iL不能跃变。这一结论称为
换路定律。
uC (0 ) uC (0 ) iL (0 ) iL (0 )
uC (0 ) 。 解:（1）先求初始值iL (0 )、
US 50 i L (0 ) A 5A R1 R2 5 5
+ US S
R1
uR2
+ uL -
uC (0 ) R2 i L (0 ) =25V
iL u R2 R3 + L uC -
iC R3 C
根据换路定理，有
S S + US _ C
i
(1)
R C
i
R
+ +
+
+ +
+
uC (0 ) U0 - - -
uC
+ US _
uC (0 ) U0 - S
u
(1) C
i
( 2)
R
+ + ( 2) C uC uC (0 ) 0 - - -
L 9Ω + 36V -
i L (0 ) =0相当于开路。
i1
S
i2 6Ω
例8-3题电路图
将题图中的电容C用短路代替；电感L用开路 代替。则得t =0+ 时的等效电路如下图所示。 根据换路定理，有
iL (0 ) iL (0 ) 0A
+ 36V L 9Ω
▪内因是电路中存在动态（储能）元件L或C； ▪外因是电路的结构或参数要发生改变——换路。
二、换路定律
内容:
在换路瞬间，如果流过电容元件的电流为有限
值，其电压uC不能跃变；如果电感元件两端的电
压为有限值，其电流iL不能跃变。这一结论称为
换路定律。
uC (0 ) uC (0 ) iL (0 ) iL (0 )
uC (0 ) 。 解:（1）先求初始值iL (0 )、
US 50 i L (0 ) A 5A R1 R2 5 5
+ US S
R1
uR2
+ uL -
uC (0 ) R2 i L (0 ) =25V
iL u R2 R3 + L uC -
iC R3 C
根据换路定理，有
S S + US _ C
i
(1)
R C
i
R
+ +
+
+ +
+
uC (0 ) U0 - - -
uC
+ US _
uC (0 ) U0 - S
u
(1) C
i
( 2)
R
+ + ( 2) C uC uC (0 ) 0 - - -
电气控制与PLC应用(电子教案)目录第8章
8.4.1 应用程序的典型环节
6. 报警电路
I/O分配表
输入信号 I0.0 故障 I1.0 消铃 I1.1 测试 输出信号
Q0.0 警灯 Q0.7警铃
图8-13 标准故障 报警
8.4.1 应用程序的典型环节
7. 高精度时钟程序
输入信号I0.1、 I0.2用于建立期 望的时钟设置， 即调整分针、时 针。
选定PLC及其扩展模块（如需要的话） 和分配完I/O地址后，硬件设计的主要内 容就是完成电气控制系统原理图的设计、 电气控制元器件的选择和控制柜的设计。
8.3 PLC控制系统软件设计
8.3.1 经验设计法
在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被 控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选 择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果， 需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助 触点和中间编程元件。 经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计 是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但 是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进 行设计，所以对设计人员的要求也比较高，特别 是要求设计者有一定的实践经验。
8.3.3 顺序功能图法
顺序功能图法是首先根据系统的工艺流程设计顺 序功能图，然后再依据顺序功能图设计顺序控制 程序。在顺序功能图中，实现转换时使前级步的 活动结束而使后续步的活动开始，步之间没有重 叠。 顺序控制继电器（SCR）指令是基于顺序功能图 （SFC）的编程方式，专门用于编制顺序控制程 序。使用它必须依据顺序功能图进行编程。
8.2 PLC控制系统硬件配置
8.3 PLC控制系统软件设计 8.4 PLC应用程序的典型环节及设计技巧 8.5 PLC在工业控制中的应用 8.6 提高PLC控制系统可靠性的措施