开关电源原理与电路分析课件.ppt

《开关电源原理与电路分析课件.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、开关电源原理与电路分析周群2012年4月10日开关电源原理与电路分析什么是PowerSupply?PowerSupply负载Vin,IinPowerSupply是一种提供电力能源的设备，它可以将一种电力能源形式转换成另外一种电力能源形式，并能对其进行控制和调节。上级电能形式Vo,Iof,phasef,phase根据转换的形式分类:AD/DC,DC/DC,DC/AC,AC/AC根据转换的方法分类:线性电源，相控电源，开关电源根据调控的效果分类:稳压，恒流，调频，调相根据调控的方法分类:传统反馈控制，矢量控制，数位

2、控制线性直流稳压电源的缺点功耗大、效率低（发热多、散热面积大、体积大、不节电）。工频变压器（体积大、重量重、铜损铁损大）。对５０ＨＺ（１００ＨＺ）滤波需要的电容要求大。ＲＣ＞＞Ｔ什么是SwitchingModePowerSupply?有源开关(Switch)二极管(Diode)电感器(Inductor)电容器(Capacitor)电阻器(Resistor)开关电源(SwitchingPower)开关工作主动控制功率流向与流量单向导电被动控制功率流向以电流形式储能以电压形式储能不在功率回路中除出现线性电源(Lin

3、earPower)线性工作控制功率流量单向导电被动控制滤波等辅助作用滤波等辅助作用消耗功率调节电压VinVoVinVoRRxVo=Vin*Rx/(R+Rx)Vo=?LCLCVo=Vin*DD基本电子元件在开关电源中所起的作用线性电源(LinearPower)开关电源(SwitchingPower)开关电源的基本元件：有源开关(Switch)二极管(Diode)电感(Inductor)电容器(Capacitor)变压器(Transformer)绝缘栅功率场效应管绝缘栅双极晶体管IGBT+u(t)-i(t)电容的基

4、本方程1.当一电流流经电容,电容两端的电压逐渐增加,并且电容量越大电流增加越慢.CI+U-2.在稳态工作的开关电源中流经电容的电流对时间的积分为零。I+I-AB面积A=面积B+u(t)-i(t)电感的基本方程1.当一电感突然加上一个电压时,其中的电流逐渐增加,并且电感量越大电流增加越慢.2.当一电感上的电流突然中断,在其两端会产生一瞬时高压,并且电感量越大该电压越高ULI+U-LI电感的伏秒平衡原则：u(t)i(t)V+V-t1t2t0对稳定状态伏秒平衡原则:在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值

5、.V+V-ABV+V-AB面积A=面积B分析开关电源中电容和电感的几条原则：电容两端的电压不能突变(当电容足够大时,可认为其电压不变)。电感中的电流不能突变(当电感足够大时,可认为其电流恒定不变)。流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零。电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。恒流充电恒压储能两个有用的公式：C:L:一．非隔离型开关变换器Buck电路工作原理分析：VinVoDLIoSSULILVin-Vo-VoIoD1-DT根据L的伏秒平衡原则：(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)TVo=Vin*DL*

6、ΔIo=Vo*(1-D)TIs根据L在1-D时间的基本方程：ΔIo=Vo*(1-D)T/L根据:稳定状态特点：在开关管S通时，输入电源通过L和C滤波后向负载端提供电流；当S关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。输出电压因为占空比作用，不会超过输入电源电压。Buck电路的输入输出关系：Vo/Vin=DBoost电路工作原理分析：VinVoLIoSSULILVinVo-VinD1-DT根据L的伏秒平衡原则：Vin*DT=(Vo-Vin)*(1-D)TVin*T=(1-D)TVoIsDVo=Vin/(1-D)I

7、DIo升压斩波器，入出极性相同这个电路的开关管和负载构成并联。在S通时，电流通过L，电源对L充电。当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui+UL，因而有升压作用。Vo/Vin=1/(1-D)Boost电路的输入输出关系：其它类型：Buck-Boost电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。电压关系：Uo/Ui=-Ｄ/（1-Ｄ）S通时，输入电源仅对电感充电，当S断时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。所以，这里的L是用于传输能量的器件。Cuk电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。电压

8、关系：Uo/Ui=-Ｄ/（1-Ｄ）。当开关S闭合时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+EL1通过VD对C1进行充电。再当S闭合时，VD关断，C1通过L2、C2滤波对负载放电，L1继续充电。这里的C1用于传递能量，而且输出极性和输入相反。二．隔离型开关变换器推挽型变换器下面是推挽型变换器的电路。S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，