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《开关电源的基本原理与设计简介剖析课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、一.基本原理介紹DC-DC變換器主要架构及其拓補EMI部分PFC部分均流技術SPS基本原理框圖本原理簡介一般由三部分組成:一是輸入回路.二是輸出回路.三是控制回路.輸入回路由EMI濾波電路.高壓整流濾波.隔離變壓器初級和高壓方波切割元件所組成，其與電網直接連接高電壓.輸出回路由隔離變壓器次級.低壓整流濾波電路所組成，其與控制回路都由低壓電子元器件組成.輸入回路與輸出回路兩者間採用隔離變壓器進行隔離確保人身與低壓電子器件之安全，這樣不僅達到高低電壓隔離,還做到高低電壓的轉換功能.工作原理交流輸入電壓(AC)經EMI濾波電路濾波一
2、些電網來的干擾與雜訊後,直接予以整流與濾波得到高壓直流(DC).再將直流高壓進入方波切割器件(MOSFET)中,切割成20~200KHZ的高頻電壓方波信號.該方波信號進入隔離變壓器初級,而由次級所感應出的低壓交流電勢經整流濾波後,得到低壓穩定直流輸出,供給負載.不管輸入電壓有無變化或輸出負載是否變動,都要保持輸出直流電壓的穩定.因此,經直流輸出監控電路對輸出電壓加以監控,並把信號回饋給PWM邏輯控制電路調整占空比.從而調整輸出電壓達到穩定效果.當負載發生故障(如:短路,過載等)時可通過保護電路把信號迅速回饋給PWM邏輯控制電路
3、使方波切換元件停止工作,達到保護的功能.DC-DC變換器主要架构peakdraincurrent.peakdrainvoltage2.Boost(stepup)IdealtransferfunctionDiodevoltages(vrmAveragediodecurrentsBoost變換器工作狀態BOOST變換器工作原理開關在ON時,電流iL流過電感L,在電感線圈未飽和前,電流線性增加,電能以磁能形式儲存在L中,此時電容C放電,R上流過電流Io,R兩端為輸出電壓Vo,極性上正下負.由于開關管導通,二級管陽极接Vs負极,承受反
4、向電壓.所以電容不能通過開關管放電.開關OFF時,由于線圈L中磁場將改變L兩端的電壓極性,以保持iL不變,這樣線圈L磁能轉化成的電壓VL与電源Vs串聯,以高于Vo電壓向電容C,負載R供電.高于Vo時,電容有充電電流;等于Vo時,充電電流為零;當Vo有降低趨勢時,電容向負載R放電,維持Vo不變.由于VL+Vs向負載供電時,Vo高于Vs,故稱它為升壓變換器.輸入電流是連續的.但流經D1的電流卻是脈動的.由于有C的存在,負載R上仍有穩定連續的負載電流.DC-DC變換器主要架构VoltageandcurrentwaveformsBuc
5、kBoostDC-DC變換器主要架构實際舉例DPS-350MBABUCKCIRCUITDC-DC變換器主要架构DPS-350MBABOOSTCIRCUITBUCK-BOOST(FLYBACK)變換器原理圖BUCK-BUST(FLYBACK)變換器工作狀態BUCK-BOOST(FLYBACK)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I
6、c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,當開關是在打開周期時能量會轉移至負載上.DC-DC變換器拓補3.IsolatedForwardIdealtransferfunctionPeakdraincurrentPeakdrainvoltageAveragediodecurrentsDiodevoltages(v
7、rm)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Q1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
8、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,如此可避免Q1在OFF時,變壓器的磁能會轉回至輸入直流匯流排上.DC-DC變換器拓補4.IsolatedFlybackIdealtransferfunctionPeakdraincurrentPe
