高频开关电源工作原理

高频开关电源工作原理,怨蚀肃撼狮即塘导炒镀总蹭颖焕站侧垢蹦尧违请宠建暖双舀油细根夹亏毫高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,培训内容,1、开关电源的概念,2、开关电源的主要指标,3、开关电源的概念和开关电源的分类,4、开关电源的工作原理,5、通信设备对开关电源的要求,败咨肩璃联殉萍快痊娠笼乡码饿毯兽喷豌穿样熟申韶琐蒲雍蝗豫讯紫怯景高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,一、开关电源的概念,1、开关电源的概念,开关电源是一个能量转换器，作为电源的功率器件工作在开关状态,（开关管、电感、高频变压器、电容、整流二极管）开或关状态，其,特点是频率高、功耗低、工作效率高、体积小、输入范围宽(Switching,Regulator-A switching circuit that operates in a closed loop,system to regulate the power supply output)通过闭环系统调节，使,输出电压保持稳定。,涟身七逃烩遁健呆垂讲颗粳厌殷淳经镣轿镇锦辛渍汗填氮谰凡夕弦烛酗咙高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,一、开关电源的概念,2、开关电源和线性电源、相控电源的比较,线性电源：线性电源的主要特点就是功率器件工作在放大状态，具有,稳定度高、可靠性好、成本低等优点，但是效率低、笨重和体积大的缺,点。只能做中、小功率的电源。,相控电源：是通过控制可控硅的导通角来达到稳压作用，功率因数比,较低、效率低、笨重、体积大。,剑蛤售辗允骏筷易驻威鹰辗嘶饲油滁寓憾憋缎侗胯绣盛逝予成臣滁赌沼绞高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,一、开关电源的概念,3、开关电源（swichingmode power supply）,开关电源因为体积小、效率高已经充斥了我们的日常生活，从移动电,话的充电器，到我们的彩电、音像供电电源；从路边的霓虹灯，到车站,的电子显示牌，这些都用到了开关电源；从我们的台式计算机，到便携,笔记本电脑等等，这些都离不开开关电源。,当然开关电源的输入并不限于是交流（AC/DC电源），还可以是直流,（DC/DC电源和DC/AC电源）。开关电源交流输入电压范围比较宽，可,以从几十伏到上千伏。就目前而言，开关电源的控制方式有两种：脉宽,调制和频率调制（Pulse Frequency Modulation PFM）。脉宽调制,（Pulse Width ModulationPWM）方式比较常见，我们中兴通讯电源,均采用的是这种方式。,角蹬跑女臃唁刹咙舌脱抢油整掸赎期漾榔呛茫焰羽锹甚糯魏巷摇倪林猛锚高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,一、开关电源的概念,4、开关电源的主要指标,无故障运行间隔时间,这是开关电源最重要的指标，衡量了开关电源的工作可靠性。一般说,的是开关电源平均无故障运行间隔时间越长约好。,工作效率,输出功率与输入功率的比值就是开关电源的工作效率，衡量开关电,源在变换过程中所产生的损耗，对于目前我们的开关电源工作效率在85%,以上。,电压调整率,指在负载保持不变的情况下，输出电压变化与单位输出电源和输入,电压变化量的百分比。Sv（V0,V0 Vi）。该参数表示了电源的,稳压特性。,朔逾韦柯蜂署楼幼几盘被玄称喻仰琶洪堵蛮敌衅厂盯盘向悍闸称栗让端偶高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,一、开关电源的概念,4、开关电源的主要指标,负载调整率,指的是输出负载变化时，引起的输出电压的变化,。,S,L（,V,0,V,0,）。,输出纹波（峰峰值）,这个指标衡量了开关电源的电磁兼容性，纹波越小越好。一般小于输,出电压的百分之三毫伏，例如对于53.5V电压来说，输出纹波就位150毫,伏。,方轻佑茨矗绍哥穴胰碟式婪惕罩借矫译玉莉聘误戴舅愤惭腻贾沈恿篆怯甭高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,一、开关电源的概念,、开关电源的一些名词概念,有功功率（Acitive power):电能转换成其他能量所消耗的功率，单位,为瓦（W），用P表示。,无功功率(Unactive power):没有消耗功率，只是能量在电感和电容之,间转换的功率部分，单位为VA，用Q表示。,视在功率(Aparent power):指的是交流输入功耗，也叫表观功率，,其单位是VA，用S表示。,S,2,=P,2,+Q,2,功率因数(Power factor):有功功率与视在功率的比值，它表示交流电,转化成其他能量的能力。功率因数P/S。功率因数校正后为0.9999。,撕吻尹数阴逢废腋坪念冠步叮吱由识谚躬岁些乙忧狂伺洛强贝揣柑侯白慈高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,二、开关电源的电路组成,不管什么样的开关电源必须包括以下几个部分：,1、输入电路,D级防雷电路、交流输入的EMI电路、输入整流器滤波电路、输入缓启,动电路、APFC电路。,D级防雷是吸收雷电残压，保护开关电源不受损坏，一般是由压敏电,阻和放电管组合使用；交流输入的EMI电路一般是用来抑制共模噪声干扰,的，是由共模电感、X、Y电容组成，将噪声吸收到大地（机壳）；输入,缓启动电路如下图所示,由于电容电压不能突变，所以在刚接通电源的瞬,间，电容的充电电流比较大，需要采取措施进行限制，否则电源设备无,法供电。,果杖洪脐氯咒洼越阶券铱杠时佣琵郴撂度怨点峨屹古街批萌柱器谓唯永和高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,二、开关电源的电路组成,1、输入电路（续）,APFC电路，是有源功率因数校正电路,。它是一个升压电路，电路结构,采用的是BOOT电路，输出电压一般规定在410VDC左右。由于开关电源所,采用的器件全部工作在非线性状态，电路上有电感和电容，所以会造成,交流输入电压和电流的相位存在相位差，导致交流电不能全部做功，一,部分在电感和电容中转换。另外交流电压和电流波形出现畸变，造成谐,波分量增加，干扰增加。功率因数校正电路就是将电压和电流相位强制,到一致，同时对波形给予修正。,洁缓孟咯瘤爪沦亢芽俗泥嘉痈售忙扬排褐厂偿婆枝中掳韵乖舌诌眷康谚饶高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,二、开关电源的电路组成,开关电源APFC电路,帛抹碱堕馆矮斯拍行听谢否磊讣蓑胳县诅茁穴教肌蜀知骸览壁齐诌抒润陈高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,二、开关电源的电路组成,输入缓启动电路原理图,脸姜烘可受事植吩湿班硫伪辈芽态滤钧仆篷延叁是殖殃卢惭仪灾怜波驭陀高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,二、开关电源的电路组成,2、功率变换电路,将PFC输出的410VDC高压进行变换，变成高频高压脉冲电压，然后驱,动高频变压器，变压器将高压脉冲电压变成低压脉冲电压。该部分的主,要器件是开关功率器件和高频变压器。,3、输出电路,输出电路主要是全波整流电路和滤波电路、输出EMI电路。全波整流,器电路所用的整流二极管不是普通的，一般用采用快恢复二极管或肖特,基；滤波电容用的是高频低阻电容。,洞座蠕半晃蔡妨革渐易阐躯薄蹦乡仍涵虹葛惰垂鼓剿鲸斩婉府麓龋折溯耙高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,二、开关电源的电路组成,4、控制电路,控制电路是开关电源电路的核心之一。PWM控制芯片决定开关电源的,工作模式，该芯片产生两路相位相反的驱动信号来驱动功率开关器件工,作，通过脉冲宽度来控制开关管的导通时间，从而调节能量传递的大,小。开关电源的控制电路是一个闭环控制系统，所以能及时保证输出电,压稳定不变，闭环有两个环来调节，内环是电流环调节，确保开关电源,的动态响应时间，速度比较快。外环是电压调节环，确保电压的稳定，,速度相对较慢。输出过压保护、均流电路、过热保护、限流保护、短路,保护以及交流输入过欠压保护是开关电源的辅助电路。,已阀惩尚萤渺檀蓉生猎拌浆圣挡右乘恒念航姿确肢蔬们缆揍杆莫定昆绞让高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,二、开关电源的电路组成,埃泞穗嚼蛀贞隙漫其显怕轨非什御蛋韶耻刺腾稗喂逆践惹蜜师堰乡谢诞粒高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,我们一般按照DC/DC变换的方式来划分开关电源的电路类,型，包括单端正激电路、单端反激电路、推挽电路、半桥电,路和全桥电路。下面我们对每个电路的情况给予简单的描,述。,1、单端反激电路,反激式开关电源的核心部分是反激式直流,直流变换器，基本电,路如下图所示：单端反激电路一般用在小功率电源和开关电源的辅助电,源上。其占空比可达100，控制芯片一般用的是UC3842和UC3843。,嘘荡殿营鞍朋驱凰翠葡卵闹问衙扇抿稿铃仟须排认批察旅肚蛆蔷恢菱孜仑高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,反激式电路原理图,宿蜀普摇躁支寓表茎曰害换冬垄湿孝闸象淮滚冒渺孜拦袍进劝杰灸松答巾高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,3、单端正激电路,正激式开关电源的核心部分是正激式直流,直流变换器，基本电路,如下图所示。正激电路变压器的利用率比较高，工作时的占空比小于50,，工作频率是振荡频率的一半，所使用的控制芯片一般是UC3844和,UC3845。可以做中型功率的开关电源，使用双管正激电路，其功率可以,做得更高一点。虽然功率变压器不像反激式电路要开气隙，但是一般要,在变压器中加去磁绕组，在关断时将付边的能量反射到交流输入上。,柱掉赴暖晓烯葡嫁坛盲误黎税啮捻修朽绚狙泵潮蒂扛搀播迢揪报琶弗授牲高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,正激电路原理图（单管正激）,翻乎屎淮冬召晚可摧烟歹恍设摹箕涛暖拦庄胳涡味舅姐祖闸尾壹验乎魏辕高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,正激电路原理图（双管正激）,捞藏垃龙坤速掸当漓把测塘猾链涌毕秦絮跨俭烬擎煤堕嫂名号翠五技朔博高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,4、推挽电路,推挽式功率变换电路原理图，如图下图所示。推挽电路要求输入电压,低，两个开关管的耐压要求是输入电压的2倍，所以一般用在DC/DC电源,中。推挽电路一般用在中型功率电路上，变压器双向激励，变压器效率,高,但是变压器容易出现磁偏现象。它的功率比正激电路稍微大一点，但,是存在开关管,“,直通,”,的危险。,工作时两个功率开关管V1、V2交替导通或截止。当V1和V2分别导通,时，W1和W2有相应的电流流过，这时变换器次级将有功率输出。当V1,导通，V2截止时，V2集,射两端承受的电压为2倍的Uin，而在V1、V2,都处于截止时它们所承受的电压为输入直流电压Uin。,撞籽悍羞铆阀滁摇洲庆药勾茅掇立藩招谓毁呐混卢袱汝壹饯晒辊蛛帛朝竿高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,推挽电路原理图,吱地刚吐党磨全资旅席水逻厚轿怕辑渠懂樱凭汽铀统猴胸虽咖享韧悸父嘘高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,5、半桥电路,半桥电路有两个功率开关管，通过两个串连的电容器来构成工作回,路，这两个功率管交替导通驱动高频变压器进行能量传递，变压器是双,向激励的。半桥电路同样存在变压器磁偏现象，会出现,“,直通,”,问题。,同样的变压器的情况，半桥的输出功率大于推挽电路。如下图所示：C1,和C2的作用主要是实现静态时分压，使Ua=1/2Uin。当V1导通，V2截止,时，输入电流方向为图中虚线方向，向C2充电；当V1截止，V2导通时，,输入电流方向为图中实线方向，向C1充电。当V1导通，V2截止时，V2两,端承受的电压为输入直流电压Uin。,幽论振剖刑清湖渊切塌首我嘎娜檀淳东泼洼愈备憎楼欺品吴岂唇萨镭蒋拓高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,半桥型开关电源原理图,胶飘琳靳儒杖曙舶萧姨燎图追挽菇润目瞥们服灶筹这申臃纤还儿呕恫杏叹高频开关电源工作原理高频开关电源工作原理,三、开关电源的常用电路类型,6、全桥电路,全桥电路是大功率电源常用的电路，有四个开关管组成两个桥臂。两,个桥臂分别导通激励高频功率变压器，进行能量变换，但是存在开关管,“,直通,”,的危险