开关电源的基本工作原理课件.ppt

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1、TV电源原理品质工程部林爱恩FEB-22-05LCDTV电源介绍因液晶屏本身没有发光功能，这就需要在液晶屏后加一个照明系统，该背光照明系统由发光部件、能使光线均匀照射在液晶表示面的导光板和驱动发光部件的电源构成。现在发光部件的主流为被称作冷阴极管的萤光管。其发光原理与室内照明用的热阴管类似，但不需象热阴管那样先预热灯丝，它在较低温状态就能点亮，因此叫冷阴极管。但要驱动这种冷阴极管需要能输出1000~1500V交流电压的特殊电源。由于一般市用电网提供的是220V/50Hz或110V/60Hz的交流电压，而显示器（不论是早期的CRT管，还是新兴的LCD显示器，乃至LC

2、D－TV）的大部分电路是工作在低压的条件下，所以需要在显示器上专门配有电源电路。其作用就是将市电的交流电压转换成为12V的直流电压输出，从而向显示器供电。由于显示器内部的主板上还有DC-DC电压转换器以获得8V/5V/3.3V/2.5V电压，所以电源输出的12V的直流电压就能满足显示器工作的要求。鉴于此，要实现这一特殊的电源，就要从12V直流电压转换到1000~1500V交流电压，这就是Inverter。而从交流电压转换到12V直流电压的即为Adapter。早期，冠捷电子采用Adapter和Inverter分开的方式实现对显示器的供电。Adapter采用的PWMI

3、C为UC3842或UC3843、Inverter采用的PWMIC为TL1451。后来，出于Costdown的考虑，采用Adapter和Inverter一体化的方案，Adapter部分采用的PWMIC为SG6841、Inverter部分采用的PWMIC为TL1451。随着灯管的增加及所需的功率不断增加，Inverter部分回路的设计方案得到转变，由原来的Royer回路变为全桥式回路，为此应用到OZ960IC。第一讲、开关电源的基本工作原理开关电源是利用时间比率控制（TimeRatioControl,缩写为TRC）的方法来控制稳压输出的。按TRC控制原理，有以下三种方

4、式：脉冲宽度调制（PulseWidthModulation,缩写为PWM）。开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。3）混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。本设计采用的就是脉宽调制型（PWM）开关稳压电源，其基本原理可参见右图。对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平

5、均电压值就越高。直流平均电压Uo可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um—矩形脉冲最大电压值；T—矩形脉冲周期；T1—矩形脉冲宽度。脉宽调制型从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。此外，为因应各种不同的输出功率，开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为反激式（Flyback）、顺向式（Forward）、全桥式（FullBridge）、半桥式（HalfBridge）和推挽式（Push-Pull）等电路拓扑（Topology）结构。其中单

6、端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20～100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率，应用较为广泛其典型的电路如图所示。图1-1反激式开关电源典型电路结构藉由PWMIC控制开关管的导通与否，配合次级侧的二极管和电容，即可得到稳定DC电压的输出。Ui为含有一定交流成份的直流电压，由开关功率管斩波和高频变压器降压，将储存于在变压器的能量传递给次级侧，转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。此外改变变压器初、次级的圈数，就可以得到想要的DC电源。PWM控制电路是这类开关电源的核心，它通过取样反馈闭环回路，调

7、整高频开关元件的开关时间比例即占空比，以达到稳定输出电压的目的。由于高频变压器的磁芯只有一个输出端，而MOS开关功率管导通时，次级整流二极管截止，电能就储存在高频变压器的初级电感线圈中；当MOS功率管关断时整流二极管导通，初级线圈上的电能传输给次极绕组，并经过次级整流二极管输出，故称之为单端反激式。开关电源虽然具有许多优点并得到广泛的应用，但由于它具有严重的射频干扰,在线性电路中的应用一直受到很大的限制。开关电源是把工频交流整流为直流后，再通过开关变为高频交流，其后再整流为稳定直流的一种电源，这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形产生的噪声。在输入侧泄

8、露出去就表