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1、開關電源基本原理与設計介紹Summary基本原理介紹開關電源中的相關設計基本原理介紹DC-DC變換器主要架构及其拓補EMI部分PFC部分同步整流部分均流技術保護与控制線路SPS基本原理框圖基本原理简介一般由三部分组成:一是输入回路.二是输出回路.三是控制回路.输入回路由EMI滤波电路.高压整流滤波.隔离变压器初级和高压方波切割元件所组成，其与电网直接连接高电压.输出回路由隔离变压器次级.低压整流滤波电路所组成，其与控制回路都由低压电子元器件组成.输入回路与输出回路两者间采用隔离变压器进行隔离确保人身与低压电子器
2、件之安全，这样不仅达到高低电压隔离,还做到高低电压的转换功能.工作原理交流输入电压(AC)经EMI滤波电路滤波一些电网来的干扰与噪声后,直接予以整流与滤波得到高压直流(DC).再将直流高压进入方波切割器件(MOSFET)中,切割成20~200KHZ的高频电压方波信号.该方波信号进入隔离变压器初级,而由次级所感应出的低压交流电势经整流滤波后,得到低压稳定直流输出,供给负载.不管输入电压有无变化或输出负载是否变动,都要保持输出直流电压的稳定.因此,经直流输出监控电路对输出电压加以监控,并把信号反馈给PWM逻辑控制电
3、路调整占空比.从而调整输出电压达到稳定效果.当负载发生故障(如:短路,过载等)时可通过保护电路把信号迅速反馈给PWM逻辑控制电路使方波切换元件停止工作,达到保护的功能.BoostDC-DC變換器主要架构peakdraincurrent.peakdrainvoltage2.Boost(stepup)IdealtransferfunctionDiodevoltages(vrmAveragediodecurrentsBoost變換器工作狀態BoostDC-DC變換器主要架构DPS-350MBABOOSTCIRCUIT
4、BuckDC-DC變換器主要架构1.Buck(stepdown)peakdraincurrentIdealtransferfunctionpeakdrainvoltageAveragediodecurrentsDiodevoltages(vrm)Buck變換器工作狀態Buck變換器工作原理當S關閉時,電流就會順向地流經電感器L,此時在負載上就會有帶極性的輸出電壓產生,如上面圖2所示,當開關打開時,電感器L會改變磁場,二級体D則為順向偏壓狀態,因此在電容器C中就會有電流流過,因此在負載RL上輸出電壓的極性仍是相同
5、的,一般我們稱此二級体D為飛輪二級体.由于此種轉換動作,使得輸出電源是一种連續而非脈動電流形式,相對的由于開關S在ON/OFF之間改變,所以輸入電流則為不連續形式,也就是所謂的脈動電流形式.BuckDC-DC變換器主要架构實際舉例DPS-350MBABUCKCIRCUITBuck&BoostDC-DC變換器主要架构VoltageandcurrentwaveformsBuckBoostBUCK-BUST(FLYBACK)變換器原理圖BUCK-BUST(FLYBACK)變換器工作狀態BUCK-BUST(FLYBAC
6、K)變換器工作原理當電路中的開關S關閉時,電流就會流經電感L,並將能量儲存于其中,由于電壓極性的關系,二級体D是在逆向偏壓狀態,此時負載電阻RL上就沒有電壓輸出.當開關S打開時,由于磁場的消失,電感L呈逆向極性,二級体D為順向偏壓,環路中則有Ic感應電流產生,因此負載RL上的輸出電壓极性正好和輸入電壓极性相反,由于開關ON/OFF的作用,使得電感器的電流交替地在輸入与輸出間,連續不斷的改變其方向,不過這二者電流都是屬于脈動電流形式.所以該變換器電路中,當開關是在導通周期時,能量是儲存在電感器裏,反之,當開關是在
7、打開周期時能量會轉移至負載上.IsolatedForwardDC-DC變換器拓補3.IsolatedForwardIdealtransferfunctionPeakdraincurrentPeakdrainvoltageAveragediodecurrentsDiodevoltages(vrm)IsolatedForward工作原理由于該轉換器中使用的隔离元件是一個真正的變壓器,因此為了獲得正确有效的能量轉移,必須在輸出端有電感器,作為次級感應的能量儲存元件.而變壓器的初級繞組和次級繞組有相同的極性.當電晶體Q
8、1在ON時,初級繞組漸漸會有電流流過,并將能量轉移至輸出,且同時經由順向偏壓二級体D2,儲存与電感器L中,此時的二級体D3為逆向偏壓狀態.當Q1換成OFF狀態時,變壓器的繞組電壓會反向,D2二級体此時就處于逆向偏壓的狀況,此時与飛輪二級体D3則為順向偏壓,在輸出回路上有導通電流流過,並經由電感器L,將能量傳導至負載上.變壓器上的第三個繞組与D1互相串聯在一起,可達到變壓器消磁的作用,如
