《开关电源预备知识》PPT课件

开 关 电 源 预 备 知 识 2 模 拟 电 子 技 术 基 础 ： 开 关 稳 压 电 源 复 习 ： 调 整 管 工 作 在 放 大 区 7.5 开 关 稳 压 电 源7.5.1 开 关 稳 压 电 源 基 本 原 理调 整 器 件 储 能 电 路 取样基准电压方波发生 比 较脉 冲 调 宽UI UO RL一 、 组 成 ： 调 整 管 工 作 在 开 关 状 态 二 、 工 作 原 理 ： （ 调 宽 式 ）1、 输 入 和 输 出 之 间 接 开 关 调 整 管 和 储 能 电 路 。 调 整 管 周 期 性 开 、 关 ， 将 能 量 输 入 储 能 电 路 ， 经 均 衡 滤 波 后 成 为 电 压 输 出 ， 输 出 电 压 的 大 小 ， 取 决 于 调 整 管 开 关 时 间 的 长 短 。2、 调 整 管 的 开 关 状 态 受 脉 冲 电 压 的 控 制 ， 脉 冲 电 压 则 由 方 波 发 生 电 路 产 生 ， 并 经 脉 冲 调 宽 电 路 调 制 后 得 到 。3、 取 样 比 较 电 路 将 一 部 分 输 出 电 压 和 基 准 电 压 进 行 比 较 ， 当 输 出 电 压 偏 离 正 常 值 时 ， 输 出 误 差 信 号 ， 对 开 关 脉 冲 宽 度 进 行 调 制 。 12 3 例 如 ： 输 出 电 压 升 高 ， 脉 宽 变 窄 （ 即 占 空 比 D减 小 ） ， 调 整 管 开 启时 间 缩 短 ， 输 入 储 能 电 路 的 能 量 减 小 ， 输 出 电 压 降 低 。 反 之 亦 然 。 三 、 一 个 具 体 的 开 关 稳 压 电 源 工 作 原 理 ： 储 能 电 路 ： 即 续 流 滤 波 电 路 储 能 电 路 组 成 ： 续 流 二 极 管 储 能 电 感 储 能 滤 波 电 容 四 、 储 能 电 路 ：1、 串 联 型 ： 储 能 电 感 和 负 载 相 串 联 、 V饱 和 导 通 时 ， VD截 止 ， U I经 V在 L中 产 生 电 流 iL向 电 容 C充 电 。 、 V截 止 时 ， L中 的 电 流 不 能 突 变 ， 产 生 左 负 右 正 的 自 感 电 动 势 ， VD导 通 ， 续 流 电 流 iZ 向 电 容 C充 电 ， 将 L中 的 磁 能 转 换 为 电 容 C中 的 电 能 。 总 之 ， 调 整 管 V导 通 期 间 ， L储 存 磁 能 ， 并 给 电 容 C充 电 ， 同 时 向 负 载 供 电 ； 调 整 管 V截 止 期 间 ， L释 放 磁 能 ， 转 变 为 C的 电 能 ， 同 时 向 负 载 供 电 。 根 据 储 能 电 感 的 连 接 方 式 可 分 为 ：串 联 型 并 联 型 并 联 独 立 输 出 型 2、 并 联 型 ： 储 能 电 感 和 负 载 相 并 联 、 V饱 和 导 通 时 ， VD截 止 ， UI经 V在 L中 产 生 电 流 iL， L储 能 。 、 V截 止 时 ， L中 的 电 流 不 能 突 变 ， 产 生 上 负 下 正 的 自 感 电 动 势 ， VD导 通 ， 续 流 电 流 i Z 向 电 容 C充 电 ， 将 L中 的 磁 能 转 换 为 电 容 C中 的 电 能 。 总 之 ， 调 整 管 V导 通 期 间 ， L储 存 磁 能 ， 负 载 由 电 容 C供 电 ； 调 整 管 V截 止 期 间 ， L释 放 磁 能 ， 转 变 为 C的 电 能 ， 同 时 向 负 载 供 电 。 并 联 型 电 路 中 ， 调 整 管 承 受 的 反 峰 电 压 为 2UI ， 为 串 联 型 的 两 倍 。 3、 并 联 独 立 输 出 型 ： 通 过 续 流 电 感 的 电 磁 耦 合 ， 实 现 隔 离 输 出 。 （ 电 源 输 入 端 不 使 用 变 压 器 、 实 现 多 种 电 压 输 出 ） 应 用 最 多 的 一 种 电 路 形 式 三 极 管 V可 使 用 功 率 场 效 应 管 脉 冲 调 宽 、 脉 冲 发 生 及 误 差 信 号 的 产 生 等 可 集 成 化 例 如 TOP221TOP227 7.5.2 三 端 单 片 开 关 集 成 稳 压 器 及 其 应 用一 、 TOP Switch 简 介 ： （ TOP221TOP227） 二 、 TOP Switch 工 作 原 理 ： 详 见 P.215216三 端 器 件 DIP 8或 SMT 8封 装 三 、 TOP Switch的 应 用 电 路 ：并 联 独 立 输 出 型 详 见 P.216217 工 作 原 理 说 明 ：1、 单 激 型 反 激 式 开 关 电 源 ： 开 关 管 导 通 时 储 能 ， 开 关 管 截 止 时 ， 储 能 释 放 给 负 载 。 开 关 管 和 脉 宽 调 制 采 用 三 端 单 片 集 成 稳 压 器 TOP221P， 当 221P内 开 关 功 率 管 导 通 时 ， N1上 产 生 上 正 下 负 电 压 ， N1储 存 能 量 。 开 关 功 率 管 截 止 时 ， N1上 产 生 上 负 下 正 电 压 ， N2产 生 上 正 下 负 电 压 ， VD2导 通 ， 经 C2、 L、 C3滤 波 后 提 供 5V 输 出 电 压 。 UO1UZ UF（ LED正 向 压 降 ）2、 N3上 感 应 的 交 流 电 压 经 VD3整 流 、 C4滤 波 ， 获 12V电 压 为 IC2中 的 光 电 三 极 管 供 电 。 稳 压 原 理 ： 例 UO1IF（ LED正 向 电 流 ） IC（ IC1 控 制 电 流 ) D（ 占 空 比 ） U O13、 保 护 电 路 ： R3、 C1和 VD14、 自 动 启 动 时 间 控 制 ： C5 0.83S 另 一 种 并 联 独 立 输 出 型 开 关 电 源 开 关 由 一 个 功 率 场 效 应 管 构 成 （ 兼 脉 冲 发 生 ） ， 也 称 为 单 激 型 。 脉 宽 调 制 等 由 集 成 电 路 c3842 完 成 。 开 关 管 导 通 时 储 能 ， 开 关 截 止 时 ， 储 能 释 放 给 负 载 ， 称 为 单 激 型 反 激 式 。开 关 管 导 通 时 间 长 ， 传 输 电 能 多 ， 变 压 器 次 级 绕 组 输 出 电 压 高 、 电 流 大 。用 PWM控 制 功 率 开 关 管 ， 就 可 以 改 变 次 级 绕 组 输 出 的 电 压 和 电 流 ， 同 时 ，使 用 闭 环 反 馈 可 以 稳 定 电 压 、 电 流 或 限 制 功 率 。 单 激 型 反 激 式 电 路 结 构 及 工 作 原 理 ： D1： 续 流 二 极 管C： 滤 波 电 容 V导 通 时 ， 电 流 I通 过 L1， 电 流 逐 渐 增 加 ， 产 生 变 化 磁 场 ， L1中 自 感 电 动势 上 正 下 负 ， 在 次 级 绕 组 L2产 生 感 应 电 压 为 上 负 下 正 ， D1截 止 L1.储 能 221 LI V截 止 时 L1中 电 流 不 能 突 变 ， 产 生 自 感 电 动 势 下 正 上 负 ， 经 电 磁 耦 合 ， 在L2中 产 生 感 应 电 压 为 上 正 下 负 ， D1导 通 ， 感 生 电 流 从 D1、 RL构 成 闭 合 回 路 ，L1储 能 得 到 释 放 。 三 端 单 片 脉 宽 调 制 开 关 集 成 稳 压 器 综 述1.1994年 一 代 TOPSwitch型 号 ： TOP100104 200 204/214 209/210封 装 ： DIP8 SMD8开 关 频 率 ： 100KHz工 作 电 压 ： 110V 230V DIP 8或 SMT 8封 装 2.1994年 二 代 TOPSwitch型 号 ： TOP221227封 装 ： TO220 （ TOP221Y 227Y） DIP8 （ TOP221P 224P） SMD8 (TOP221G 227G）开 关 频 率 ： 100KHz工 作 电 压 ： 85V265V 三 端 器 件 DIP 8或 SMT 8封 装 3.2000年 初 三 代 TOPSwitchFX 灵 活 （ Flexible)型 号 ： TOP232/P/G/Y TOP233/P/G/Y TOP234/P/G/Y封 装 ： TO2207B 有 5个 引 脚 C 控 制 端M 多 功 能 端S 源 极F 开 关 频 率 选 择D 漏 极 过 压 保 护欠 压 保 护遥 控外 同 步若 采 用 DIP8和 SMD8封 装 时 无 F端 ， 等 效 为 四 端 器 件若 M、 F端 均 接 S极 ， 相 当 于 TOPSwitch若 F与 S相 接 ， 开 关 频 率 130KHz 若 F与 C相 接 ， 开 关 频 率 65KHz 控 制 原 理 ： Uo反 馈 电 流 IcD Uo 4.2000年 11月 四 代 TOPSwitchGX 型 号 ： TOP242249封 装 ： TO2207C 有 6个 引 脚 即 X L C S F D相 当 于 TOPSwitchFX的 M端 分 为 X（ 设 定 极 限 电 流 端 ）L（ 线 路 检 测 端 ） Tiny Switch系 列 ：将 控 制 IC和 MOSFET功 率 管 集 成 于 一 体 ， 依 负 载 自动 调 整 开 关 频 率 ， 提 高 效 率 ， 4个 引 脚 。 D 功 率 管 漏 极BP 旁 路 （ 外 接 滤 波 电 容 ）S 源 极EN 使 能 控 制 端 （ 高 电 平 时 MOSFET导 通 ） Tiny Switch 系 列 ：TNY264P/G TNY266P/G TNY268P/G 实 际 引 出 端 有 7个型 号 ： TNY253255 脉 宽 调 制 集 成 电 路 c3842简 介3脚 为 最 大 电 流 限 制 ， 调 整 输 出 最 大 电 流7脚 为 电 源 正 极5脚 为 电 源 负 极6脚 为 脉 冲 输 出 直 接 驱 动 场 效 应 管2、 4脚 为 电 压 反 馈 ， 可 调 节 输 出 电 压 4、 8脚 外 接 振 荡 电 阻 和 振 荡 电 容 单 极 反 激 式 开 关 电 源 的 应 用 智 能 型 充 电 器 （ 36V） 附 图 2智 能 型 充 电 器 （ 36V） T0： 双 向 滤 波 抑 制 干 扰 ，D1： 整 流 C11： 滤 波IC1： c3842脉 宽 调 制 集 成 电 路 。 其 5脚 为 电 源 负 极 ， 7脚 为 电 源 正 极 ， 6脚 为 脉 冲 输 出 直 接 驱 动 场 效 应 管 Q1(K1358) 3脚 为 最 大 电 流 限 制 ， 调 整 R25(2.5欧 姆 )的 阻 值 可 以 调 整 充 电 器 的 最 大 电 流 。 2脚 为 电 压 反 馈 ， 可 以 调 节 充 电 器 的 输 出 电 压 。 4脚 外 接 振 荡 电 阻 R1,和 振 荡 电 容 C1。T1为 高 频 脉 冲 变 压 器 ， 其 作 用 有 三 个 ：第 一 是 把 高 压 脉 冲 降 压 为 低 压 脉 冲 。第 二 是 起 到 隔 离 高 压 的 作 用 ， 以 防 触 电 。第 三 是 为 c3842提 供 工 作 电 源 。 D4： 高 频 整 流 管 （ 16A60V）C10： 低 压 滤 波 电 容 ，D5： 12V稳 压 二 极 管 ，IC3： (TL431)为 精 密 基 准 电 压 源 ， 配 合 IC2(光 电 耦 合 器 4N35) 起 到 自 动 调 节 充 电 器 电 压 的 作 用 。 调 整 w2(微 调 电 阻 )可 以 细 调 充 电 器 的 电 压 。D6： 充 电 指 示 灯 ，D10： 电 池 浮 充 （ 充 满 ） 指 示 灯 。 R27： 电 流 取 样 电 阻 （ 0.1欧 姆 ， 5w） 改 变 W1的 阻 值 可 以 调 整 充 电 器 转 浮 充 的 拐 点 电 流 （ 200 300 mA） 。 通 电 开 始 时 ， C11上 有 300v左 右 电 压 。 此 电 压 一 路 经 T1加 载 到 Q1。 第 二 路 经R5,C8,C3, 达 到 IC1的 第 7脚 。 强 迫 IC1启 动 。 IC1的 6脚 输 出 方 波 脉 冲 ， Q1工 作 ，电 流 经 R25到 地 。 同 时 T1副 线 圈 产 生 感 应 电 压 ， 经 D3、 R12给 IC1提 供 可 靠 电 源 。T1输 出 线 圈 的 电 压 经 D4、 C10整 流 滤 波 得 到 稳 定 的 电 压 。 此 电 压 一 路 经 D7（ D7起 到 防 止 电 池 的 电 流 倒 灌 给 充 电 器 的 作 用 ） 给 电 池 充 电 。第 二 路 经 R14、 D5、 C9, 为 LM358(双 运 算 放 大 器 ， 1脚 为 电 源 地 ， 8脚 为 电 源 正 )及其 外 围 电 路 提 供 12V工 作 电 源 。 D9为 LM358提 供 基 准 电 压 ， 经 R26、 R4分 压 达 到LM358的 第 2脚 和 第 5脚 。 正 常 充 电 时 ， R27上 端 有 0.15 0.18V左 右 电 压 ， 此 电 压 经 R17加 到 LM358第 3脚 ， 从 1脚 送 出 高 电 压 。 此 电 压 一 路 经 R18， 强 迫 Q2导 通 ， D6（ 红 灯 ） 点 亮 ， 第二 路 注 入 LM358的 6脚 ， 7脚 输 出 低 电 压 ， 迫 使 Q3关 断 ， D10(绿 灯 )熄 灭 ， 充 电 器进 入 恒 流 充 电 阶 段 。 当 电 池 电 压 上 升 到 44.2V左 右 时 ， 充 电 器 进 入 恒 压 充 电 阶段 ， 输 出 电 压 维 持 在 44.2V左 右 。 充 电 器 进 入 恒 压 充 电 阶 段 ， 电 流 逐 渐 减 小 。 当 充 电 电 流 减 小 到 200mA 300mA时 ， R27上 端 的 电 压 下 降 ， LM358的 3脚 电 压低 于 2脚 ， 1脚 输 出 低 电 压 ， Q2关 断 ， D6熄 灭 。 同 时 7脚 输 出 高 电 压 ， 此 电 压 一路 使 Q3导 通 ， D10点 亮 。 另 一 路 经 D8、 W1到 达 反 馈 电 路 ， 使 电 压 降 低 。 充 电 器进 入 涓 流 充 电 阶 段 。 1 2小 时 后 充 电 结 束 。 课 程 小 结1、 开 关 电 源 的 特 点2、 开 关 电 源 的 基 本 结 构3、 几 种 常 用 的 开 关 电 源 形 式