模块电源培训讲义讲课讲稿.ppt

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1、模块电源培训讲义一、DC/DC砖块模块电源概述1、开关电源的供电结构开关电源的供电结构主要有三种，分别为集中式结构、分布式结构(DPA)、中间总线结构(IBA)。集中式结构，由一个集中的电源变换器产生所需各种电压等级的输出电压，分别给各负荷供电。由于它成本低廉，至今仍是应用最广泛的一种形式。分布式结构，采用48V的电压直流总线，将电能送至负荷旁，然后通过独立的隔离DC/DC模块分别给各负荷供电。分布式结构具有电源效率高、输出电压调整率高、输出噪音小、动态响应快等突出优点，一度被认为是电源发展的方向。中间

2、总线结构，由两级构成，首先通过隔离DC/DC变换器将48V变换成中间的电压，采用中间的电压总线，如12V电压总线，将电能送至负荷旁，然后通过第二级非隔离DC/DC模块给负荷供电。中间总线结构电源成本较低，具有较好的竞争力。目前非隔离DC/DC模块增长速度已经超过了隔离DC/DC模块。分布式结构中间总线结构2、砖块电源的历史1996年朗讯科技公司(LucentTechnologies)推出了半砖电源模块，后来成为砖块电源的标准。DC/DC模块主要有4类用户：电脑和办公自动化、通信、工业和仪表(医疗)、军事

3、与航天，其中通信贡献最大。目前主流的DC/DC模块电源生产商主要分为DOSA联盟和POLA联盟两大阵营。DOSA联盟即分布式电源开放标准联盟(Distributed-powerOpenStandardsAlliance)，2004年2月由Tyco与SynQor公司创立，联盟主要目标是确保越来越细分的转换器市场中，DC/DC产品的兼容性与标准化。DOSA联盟面向的产品包括非隔离(POL)和隔离电源转换器。POLA联盟即负载点联盟(PointOfLoadAlliance)，成立于2003年6月，旨在标准化非

4、隔离负载点电源模块的外形和占位面积。隔离DC/DC砖块模块电源非隔离DC/DC模块电源3、砖块模块电源的电路拓扑砖块模块电源主要产品的功率范围在50-250W，输出电压范围为：1.2V、1.8V、2.5V、3.3V、5.0V、12V、28V，等等。同步整流有源钳位正激变换器是主流拓扑，此外还有推挽、半桥、全桥以及BUCK-BOOST级联等，隔离结构。负荷点电源的主流拓扑为同步整流BUCK电路或多相同步整流BUCK电路，它采用非隔离结构。目前关于砖块模块电源是否会在今后普遍采用数字化控制技术仍存在意见分歧

5、，但负荷点电源在这方面已经走在了前面，越来越多的非隔离模块电源趋向于采用数字控制技术以满足更高的功率密度、更高的效率、更高的可靠性以及智能化电源管理等复杂的电源要求。问题：我们的模块电源应往何处发展？有源钳位推挽半桥全桥BUCK-BOOST级联非隔离BUCK二、电源功率变压器的设计1、常用MnZn功率铁氧体材料特性磁滞曲线磁感应强度B与磁场强度H的关系除在真空中和在磁性材料中小磁化场下具有线性关系外一般具有非线性关系即具有所谓磁滞回线性质。右图是一个典型的磁滞曲线，其中，Bs为饱和磁化强度，Br为剩余磁

6、化强度，Hc为矫顽力，Hs为饱和磁化场，μi为初始磁导率。不同磁性材料的磁滞回线表现形式不一样，Bs、Br、Hc、Hs都不一样。以天通（TDG）磁芯型号为例，用于开关电源的MnZn功率铁氧体材料主要有TP2、TP3、TP4、TP4A、TP5等，其中又以TP4材质应用比较广泛。TP4材质在25℃下的饱和磁通密度为Bs=510mT，剩磁Br=100mT，矫顽力Hc=14A/m，功率损耗Pcv=600kW/m3（@100kHz、200mT正弦波），而在100℃下的饱和磁通密度为Bs=390mT，剩磁Br=55

7、mT，矫顽力Hc=9A/m，功率损耗Pcv=410kW/m3（@100kHz、200mT正弦波）。参数对照表如下：居里温度居里温度是磁性材料从铁磁性(亚铁磁性)到顺磁性的转变温度，或称磁性消失温度，表示方式有多种，天通材料标准中规定的确定居里温度的方法如右图，随温度升高磁导率下降到最大值的80%与20%时，这二点联线延长到与温度轴的交点即为居里温度。TP4材质的居里温度为220℃，在实际应用中，磁芯的最高温度应远离居里温度，一般磁芯工作温度不应超过125℃。另一方面，根据磁芯功率损耗与温度的关系，TP4

8、材质最佳工作温度点应在80℃-100℃之间，此时磁芯损耗最低，变压器效率最高。TP4材料特性表与特性曲线2、变压器模型任何功率变压器，都可以把它等效为右图这样一个理想模型，即等效为漏感、励磁电感与理想变压器的串并联关系。理想变压器的电压电流关系严格按照匝比成比例，不考虑变压器损耗。其中，Np为原边匝数，Ns1、Ns2是副边匝数，Lrp是原边漏感，Lrs1、Lrs2是副边漏感，Lm是励磁电感。漏感在某些场合也可以作为次要因素忽略考虑，从而使问