开关电源相关名词解释

. ;. 开关电源主要名词解释 开关电源

1．脉宽调制（Pulse Width Modulation–PWM） 开关电源中常用的一种调制控制方式。其特点是保持开关频率恒定，即开关周期不变，改变脉冲宽度，使电网电压和负载变化时，开关电源的输出电压变化最少。 2．占空比（Duty Cycle Ratio） 一个周期T内，晶体管导通时间t oN所占比例。占空比D=t oN/T。 3．硬开关（Hard Switching） 晶体管上的电压（或电流）尚未到零时，强迫开关管开通（或关断），这是开关管电压下降（或上升）和电流上升（或下降）有一个交叠过程，因而，开关过程中管子有损耗，这种开关方式称为硬开关。 4．软开关（Soft Switching） 使晶体管开关在其中电压为零时开通，或电流为零关断，从而在开关过程中管子损耗接近于零，这种开关方式称为软开关。 5．谐振（Resonance） 谐振是交流电路中的一种物理现象。在理想的（无寄生电阻）电感和电容串联电路输入端，加正弦电压源，当电源的频率为某–频率时，容抗与感抗相等，电路阻抗为零，电流可达无穷大，这一现象称为串联谐振。同理，在理想的LC并联电路加正弦电流源时，电路的总导纳为零，元件上的电压为无穷大，称为并联谐振。电路谐振时有两个重要参数： 谐振频率–谐振时的电路频率，w0=1／√LC，称为谐振频率。 特征阻抗–谐振时，感抗等于容抗。其值为：Zo=√L／C,称为特征阻抗。当LC串联突加直流电压时,电路中电流按正弦规律无阻尼振荡，其频率即电路的谐振频率,或称振荡频率. 6．准谐振（Quasi–Resonance） 对于有开关的LC串联电路，当电流按谐振频率振荡时，如果开关动作，使电流正弦振荡只在一个周期的部分时间内发生，电流呈准正弦，这一现象称为准谐振。同样，在LC并联电路中，借助开关动作，也可获得准谐振。 7．零电压开通（Zero–Voltage–Switching，简称ZVS） 利用谐振现象，在开关变换器中器件电压按正弦规律振荡到零时，使器件开通，称为ZVS。 8．零电流关断（Zero–Current–Switching，简称ZCS） 同理，当开关变换器的器件电流按正弦规律振荡到零时，使器件关断，称为ZCS。 9．PWM开关变换器（PWM Switching Converler） 用脉宽调制方式控制晶体管开关通、断的开关变换器。它属于恒频控制的硬开关类型。 10．离线式开关变换器（Off–Line Switching Converter） 是一种AC／DC变换器，其输入端整流器和平波电容直接接在交流电网上。 11．谐振变换器（Resonant Converter） 利用谐振现象，使开关变换器中器件上的电压或电流按正弦规律变化，从而创造了ZVS或ZCS的条件，称为谐振变换器。分串联和并联谐振变换器两种。在桥式变换器的输出端串联LC网络，再接变换器和整流器，可得串联谐振DC／DC变换器；在桥式变换器串联LC网络的电容两端并联负载（包括变压器及整流器），可得DC／DC并联谐振变换器。 12．准谐振变换器（Quasi–Resonant Converter） 利用准谐振现象，使开关变换器中器件上的电压或电流按准正弦规律变化，从而创造了ZVS或ZCS的条件，称为准谐振变换器。在单端、半桥或全桥变换器中，利用寄生电感和电容（如变压器漏感、晶体开关管或整流管的结电容）或外加谐振电感和电容，可得相应的准谐振变换器。谐振参数可以超过两个，例如三个或更多，这时又称为多谐振变换器。为保持输出电压基本恒定，谐振和准谐振变换器均必须应有变频控制。 13．零开关–PWM变换器（Zero–Switching Converter） . ;. 在准谐振变换器中，增加一个辅助开关，以控制谐振网络的工作使变换器一周期内，一部分时间按ZCS或ZVS准谐振变换器工作，另一部分时间按PWM变换器工作，称为ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器。它兼有ZCS（或ZVS）软开关和PWM恒频控制的特点。这时谐振网络中的电感是与主开关串联的。 14．零过渡–PWM变换器（Zero–Transition Converter） 如果将谐振网络与主开关并联，仍用辅助开关控制，则也可得到与ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器相同的特点，分别称为ZCT–PWM或ZVT–PWM变换器（ZCT–零电流过渡，ZVT–零电流过渡，ZVT–零电压过渡）。它本质上仍属于ZCS或ZVS软开关–PWM变换器。 15．移相式全桥ZVS–PWM变换器（Phase–Shift FB ZVS–PWM Conveter） 在全桥开关变换器中，利用开关管结电容和变压器漏感（必要时外加谐振元件）的谐振和移相控制驱动脉冲，以实现ZVS的条件，称为移相式全桥ZVS–PWM变换器。它也是软开关–PWM变换器，适用于大功率、低电压输出。 16．高频开关变换器 60年代PWM开关变换器的开关频率为20kHz,所用开关器件为功率双极晶体管。提高开关频率，可以降低变换器的体积、重量，提高功率密度，控制音频噪声，改善动态响应。但为了提高开关频率，先决条件是必须有高频功率晶体管。此外，频率越高，PWM开关（一种硬开关）的开关过程损耗也越大，不能保证高频高效运行。高频功率MOSFET的广泛应用，使开关变换器高频化有了可能，PWM开关变换器的开关频率提高到30kHz以上。80年代软开关变换技术的开发， 使高频、高效率开关变换器有可能商品化。例如：准谐振开关电源，开关频率达到1–10MHz，功率密度达到80W／in³（PWM开关变换器受频率限制，功率密度最高为0．5–3W／in³）；移相式全桥ZVS–PWM变换器，功率250W以上，开关频率可达0．5–1MHz。但当应用1GBT做开关器件时，开关频率一般只限于20–40kHz。但有些高频1GBT如1RGBC30U可工作到300kHz。 17．DC／DC开关变换器 由直流电源供电时，输送直流功率的开关变换器。它是开关电源的功率电路，包括功率变换及整流滤波两部分。其输出电压可低于或高于输入电压。按输入、输出有无变压器分有隔离、无隔离两类。无隔离变压器的DC／DC变换器的典型拓扑有：Buck，Boost，Buck–Boost， Cuk，Sepic和Zeta六种。其中Buck，Boost和Buck–Boost是基本的拓扑。它们的核心部分是T形（或Y形）开关网络。 注：T形开关网络由功率晶体管S、整流二极管D及电感L组成，不同接法得到不同拓扑，如下表，设T形网络三个端点标为a，b及c，中点为o，T形网络的输入（ab）端和输出（cb）端分别接直流电源和并有滤波电容的负载。 拓扑名称 串联支路oa 并联支路ob 串联支路oc Buck Boost Buck- Boost 18．连续导电模式CCM（Continueous Conducting Mode） 一周期内电感电流（或传送能量的电容电压）始终大于零。 19．不连续导电模式DCM（Discontinueous Conducting Mode） 一周期内上述电量波形不连续。 20．Buck变换器 又称降压变换器，由简单的电压斩波加LC滤波电路组成。CCM时（下同），理论上其稳态电压比V o／V=D﹤1，D为占空比，故输出电压V o小于输入电压V o但输入端电流不连续，而输出端电流连续。 21．Boost变换器 又称升压变换器，也是斩波和滤波的组合电路，滤波电感接在输入端。理论上电压比V o／V i=1／（1–D），故输出电压高于输入电压。输入电流连续，适合于做有源功率因数校正电路。但输出电流不连续。Boost电路与Buck电路对偶。 22．Buck–Boost变换器 由电压斩波器和滤波器组成。其特点是依靠电感储能，将功率由电源传送到负载。稳态电压比V o／V i=D／（1–D），输出电压可高于或低于输入电压，取决于D大于或小于0.5。输入和输出电流均不连续。 23．Cuk（丘克）变换器 . ;. Buck–Boost的T形开关网络经过对偶变换可得Cuk变换器的△形（或II形）开关网络。设△网络的三端标号为a、b、c、（c为共地端），则a c支路接开关S，bc支路接二极管D，a b（串联）支路接电容C。Cuk变换器与Buck–Boost变换器对偶，左半部分电路与Boost类似，右半部分电路与Buck类似，左右两部分用电容耦合。其电压比也是D／（1–D），即输出电压可高于或低于输入电压。但输出电流连续，输入一般串联电感，因此输入电流也连续。Cuk电路的特点是靠耦合电容储能，将功率又电源传送到负载，该电容称为能量传送元件。 24．Sepic变换器 Sepic变换器左半部分与Boost电路类似，右半部分与Buck–Boost类似，中间以电容（传送能量的元件）耦合，Sepic变换器是Cuk变换器的派生电路。 25．Zeta变换器 Zeta变换器也是Cuk变换器的派生电路。传送能量的元件是电容，与Sepic变换器有类似之处。但左半部分类似Buck–Boost，而右半部分类似Buck。 26．单端变换器（Single–Ended Converter） 电路形式最简单的有隔离变压器的DC／DC变换器。其主要特征是高频变压器的磁心被单向脉动电流激磁，一周期内磁心中的磁通只在磁滞回线（即B–H回线的第一象限）上变化，因而磁心的磁性能不能充分利用。按一周期内激磁方向不同，有正激、反激变换器；还有带隔离的Cuk变换器等。可以有多路输出。 27．（单管）正激变换器（Forward Converter） 结构简单的一种单端变换器，本质上是有隔离变压器的Buck变换器，副边输出端除串联一个二极管外，还并联一个续流二极管。其特点是开关管导通时，能量由原边传送到副边；开关管关断时，副边依靠电感续流。但两种情况下磁心所受激磁方向相同。因此必须采取“复位”措施（如变压器加去磁绕组），使一周期内结束时磁通恢复到周期开始时的原位置。单管正激变换器适用于小功率（几十到几百W），开关管承受电压按2Vi计算。Vi为输入电压。 28．双管正激变换器（Two–Transistor Forward Converter） 正激变换器中有两个开关管与变压器原边绕组串联，同时开通或关断。变压器原边接法象一个电桥，桥臂对角分别为两个开关管和两个二极管。桥的输出接变压器原边，副边电路形式和单管正激一样。其运行模式和桥式变换器完全不同。由于toff时有去磁电流经过二极管及原边绕组，故无需另设去磁绕组。双管正激变换器可用于中等功率（1–2kW以下），每管承受电压约为Vi。两套相同的双管正激变换器副边并联，输入串联或并联，接于AC／DC整流器后，可用于大功率（5–10kW）输出、输入端接AC 400W或220电网的整流输出端。 29．反激变换器（Flyback Converter） 一种最简单的单端变换器。与正激电路不同的是：电压器副边接反向（Flyback）二极管。在toff时变压器副边绕组中流过去磁电流，无需另设去磁绕组。反激变压器实质上是有隔离的Buck–Boost变换器，其变压器起了传送能量元件（电感）的作用，因此变压器磁心应有较大气隙，使磁性能利用更不充分。适用于小功率（100W）。开关承受电压和单管正激电路一样。 30．推挽变换器（Push Pull Converter） 两个对称正激电路接成推挽形式，构成方波逆变器，功率变压器副边接推挽整流及LC滤波电路，形成Buck型推挽变换器，但输出无需另加续流二极管。主要优点是设计简单，变换器磁心利用充分，无需另加去磁绕组。每管承受电压大于2Vi。缺点是两管可能同时导电。可用于中等功率及需要多路输出时。电感接在输入端时，称为Boost型推挽变换器。 31．半桥变换器（Half–Bridge Converter） 由两个功率晶体管和两个电容组成桥式方波逆变器，两电容串联接输入电压，变压器副边接推挽或桥式整流滤波电路，适用于中等功率。 32．全桥变换器（Full–Bridge Converter） 由四个功率晶体管组成电桥。适用于大功率，半桥和全桥变换器的优点是每个管子的电压承受Vi，变压器磁性能可充分利用。缺点是要考虑对称问题，并且一个支路中，两个桥臂的晶体管都导通时，是很危险的。滤波电感可接在电源输入端或整流输出端，分别称为Boost或Buck型桥式变换器。