《电源技术》十八.doc

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1、电源技术辅导资料十八主题：开关电源设计学习时间：2012年1月30日-2月5日内容：我们这周主要学习开关电源设计相关内容，希望通过下面的内容能使同学们能够掌握开关电源设计中拓扑选择与变压器设计的基本步骤与方法的主要内容。%1.学习要求1.了解开关电源拓扑的基本选择条件；2.掌握开关电源设计的基本步骤；3.掌握开关电源变压器设计。%1.主要内容（一）开关电源的设计1.开关电源的主要技术指标及其分析（1）输入参数1）输入电压：国际通用电压范围，单相交流85-265V;输入为直流电压情况比较复杂，从24V-600V都可能。2）输

2、入频率：民用的频率为50Hz,航空、航天和船舶采用400Hz,这时的输入的单相或三相电压为115V。3）输入相数：3-5kW单相，5kW以上三相输入，避免三相不平衡。4）输入电流：考虑额定电流和最大电流。5）输入功率因数和谐波：IEC61000-3单相PFC技术已经成熟，采用PFC技术可以使功率因数丸于0.99,谐波电流小于5%0三相PFC技术，有源的不成熟，无源的只能达到0.9。（2）输出参数1）输出电压，通常给出额定值和调节范围两项内容。2）输出电流，通常给出额定值和过载倍数。3）稳压、稳流精度，通常以正负误差带的形式

3、给出，考核的指标为输入电压调整率、负载调整率，同精度密切相关的因素是基准源精度、检测元件精度、控制电路中运算放大器的精度等。4）电源的输出特性，如恒压恒流特性。5）纹波6）效率一般情况下输出电压高的电源效率高于输出电压低的，输出电压大于100V的电源效率在90%-95%。（3）电磁兼容电磁兼容（ElectromagneticCompatibi1ity-EMC）包含两方面内容：1）电磁敏感性（ElectromagneticSusceptibi1ity-EMS）2）电磁干扰（ElectromagneticInterferenc

4、e-EMI）分别指出电子装造抵抗外来干扰的能力和自身产生的干扰强度。标准化对电磁兼容问题是重要的。较重要的标准有：国际电工委员会标准（IEC）欧洲联盟标准（EN）美国联邦通信委员会（FCC）中国国家标准（GB）（4）其他指标1）耐压指标：交流输入线对次级电压为3750V,输入线对地电压为2500V,次级输出线对地电压为500V,各执行lmin;2）绝缘要求高：输入交流线与输出线的绝缘电阻大于10MQ,输入线、输出线与机壳的绝缘电阻大于10MQ;3）对高频变压器的要求：各绕组的绝缘电阻丸于10MQ。初级与次级间的耐压为375

5、0V,保持lmin不击穿；湿度为92%±2%、室温为20_30°C时，24h后绝缘强度不变。4）电源效率：大于85%;5）抗电磁干扰能力：大于8dB/pV。6）漏电流：小于0.5mA;7）电源使用寿命：200000h以上。另外1）机械指标在外观上，总的要求是美观、无油污、小巧光亮、轻便、无松动。另外要求具有一定的抗冲击震动能力，具体是：从60cm高度（根据用户要求）下落到木质地板或水泥地面，连续下掉60次（有的为20次），电源外壳无裂痕损伤，然后使开关电源满负荷通电，能正常运行。2）环境标准一般规定为：在室内，室温上升到4

6、5°C时输出电压漂移小于3%,室外小于5%;在湿度为92%、温度为28°C的环境下放置48h,绝缘强度不变；机壳对电源输入、输出线的绝缘电阻大雨10MQ,初级和次级间的绝缘电阻大于5MQ,漏电流小于0.5mA,初级对地的绝缘电阻大于3MQ。1.主电路的设计（1）主电路的选型一有殳来讲：0-100W选用反激型电路；100W-500W正激型电路；500W以上半桥或全桥。（2）软开关电路和硬开关电路目前来讲，硬开关电路仍然是合理的选择，对电源效率、体积和重量要求非常高时，应根据实际情况，选择相应的软开关电路。（3）主电路器件参数

7、计算1）高频功率变压器2）输出滤波电路的设计3）开关器件及二极管的设计4）驱动电路1）髙频功率变压器在开关电源中磁性元件的作用磁性元件是指绕组和磁心。绕组可以是一个绕组，也可以是两个或多个绕组。它是储能、转换和/或隔离所必备的元件，常把它作为变压器或电感器使用。作为变压器用，其作用是：电气隔离；变比不同，达到电压升、降；大功率整流副边相移不同，有利于纹波系数减小；磁耦合传送能量；测量电压、电流。作为电感器用，其作用是:储能、平波、滤波;抑制尖峰电压或电流，保护易受电压、电流损坏的电子元件；与电容器构成谐振，产生方向交变的电

8、压或电流。掌握磁性元件对设计的重要意义磁性元件是开关变换器中必备的元件，但又不易透彻掌握其工作情况(包括磁材料特性的非线性，特性与温度、频率、气隙的依赖性和不易测量性)。在选用磁性元件时，没有现成品选择。为何磁性元件绝丸多数都要自行设计呢?主要是变压器和电感器涉及的参数太多，例如：电压、电流、频率、温度