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1、开关电源基本原理与设计介绍Summary基本原理介绍开关电源中的相关设计基本原理介绍DC-DC变换器主要架构及其拓补EMI部分PFC部分同步整流部分均流技术保护与控制线路SPS基本原理框图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组件所组成，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件之安全，这样不仅达到高低电压隔离,还
2、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,并把信号回馈给PWM逻辑控制电路调整占空比.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
3、)时可通过保护电路把信号迅速回馈给PWM逻辑控制电路使方波切换组件停止工作,达到保护的功能.BoostDC-DC变换器主要架构peakdraincurrent.peakdrainvoltage2.Boost(stepup)IdealtransferfunctionDiodevoltages(vrmAveragediodecurrentsBoost变换器工作状态BoostDC-DC变换器主要架构DPS-350MBABOOSTCIRCUITBuckDC-DC变换器主要架构1.Buck(stepdown)peakdraincurrentIdealtran
4、sferfunctionpeakdrainvoltageAveragediodecurrentsDiodevoltages(vrm)Buck变换器工作状态Buck变换器工作原理当S关闭时,电流就会顺向地流经电感器L,此时在负载上就会有带极性的输出电压产生,如上面图2所示,当开关打开时,电感器L会改变磁场,二级体D则为顺向偏压状态,因此在电容器C中就会有电流流过,因此在负载RL上输出电压的极性仍是相同的,一般我们称此二级体D为飞轮二级体.由于此种转换动作,使得输出电源是一种连续而非脉动电流形式,相对的由于开关S在ON/OFF之间改变,所以输入电流则为
5、不连续形式,也就是所谓的脉动电流形式.BuckDC-DC变换器主要架构实际举例DPS-350MBABUCKCIRCUITBuck&BoostDC-DC变换器主要架构VoltageandcurrentwaveformsBuckBoostBUCK-BUST(FLYBACK)变换器原理图BUCK-BUST(FLYBACK)变换器工作状态BUCK-BUST(FLYBACK)变换器工作原理当电路中的开关S关闭时,电流就会流经电感L,并将能量储存于其中,由于电压极性的关系,二级体D是在逆向偏压状态,此时负载电阻RL上就没有电压输出.当开关S打开时,由于磁场的消
6、失,电感L呈逆向极性,二级体D为顺向偏压,环路中则有Ic感应电流产生,因此负载RL上的输出电压极性正好和输入电压极性相反,由于开关ON/OFF的作用,使得电感器的电流交替地在输入与输出间,连续不断的改变其方向,不过这二者电流都是属于脉动电流形式.所以该变换器电路中,当开关是在导通周期时,能量是储存在电感器里,反之,当开关是在打开周期时能量会转移至负载上.IsolatedForwardDC-DC变换器拓补3.IsolatedForwardIdealtransferfunctionPeakdraincurrentPeakdrainvoltageAver
7、agediodecurrentsDiodevoltages(vrm)IsolatedForward工作原理由于该转换器中使用的隔离组件是一个真正的变压器,因此为了获得正确有效的能量转移,必须在输出端有电感器,作为次级感应的能量储存组件.而变压器的初级绕组和次级绕组有相同的极性.当晶体管Q1在ON时,初级绕组渐渐会有电流流过,并将能量转移至输出,且同时经由顺向偏压二级体D2,储存与电感器L中,此时的二级体D3为逆向偏压状态.当Q1换成OFF状态时,变压器的绕组电压会反向,D2二级体此时就处于逆向偏压的状况,此时与飞轮二级体D3则为顺向偏压,在输出回路
8、上有导通电流流过,并经由电感器L,将能量传导至负载上.变压器上的第三个绕组与D1互相串联在一起,可达到变压器消磁的作用,如
