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,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,开关电源的术语1,1、,电压调整率：输入电压变化时，输出电压的变化率，即,电压调整率=（最高输出电压Voutmax-最低输出电Voutmin）/额定输出电压Vout x 100%,2、,负载调整率：负载电流从半载到额定负载时，输出电压的变化率，即,负载调整率=（V满 V半）/V额,100%,3、,效率：电源的输出功率与输入功率的百分比，即,效率=Pout/Pin,100%,2024/11/17,开关电源的术语11、电压调整率：输入电压变化时，输出电压的变,1,开关电源的术语2,ESR：等效串联电阻，它表示电解电容呈现的电阻值的总合，ESR越小，性能越好。,噪声和纹波：附加在直流输出信号上的交流电压和高频尖峰的峰值，通常为mv级。,占空比：在高频开关电源中，开关元件的导通时间和变换器的工作之比。,输出瞬态响应时间：从输出负载电流产生变化开始，经过整个电路的调节作用，到输出电压恢复额定值所需要的时间。,2024/11/17,开关电源的术语2ESR：等效串联电阻，它表示电解电容呈现的电,2,模块,化设计的方法,选择合适的技术和拓扑形式,比较熟悉的原则（包括IC、拓扑方式、控制电路、变压器和骨架）；,进行估算,功率的大小、变压器和骨架的大小、选择合理的功率元器件；,设计原理图,搭建简单模块电源中的单元电路：,试验：,确定物理机构,散热片、PCB板、风扇；,对EMI/RFI进行测试（改板和设计的可能）,产品加工生产,2024/11/17,模块化设计的方法选择合适的技术和拓扑形式2023/10/8,3,几种常用的电路形式,主要包括：,单端反激式、单端正激式、推挽式、半桥式、全桥式，三点式（介绍）,2024/11/17,几种常用的电路形式主要包括：2023/10/8,4,（一）单端反激式,简化原理图：,2024/11/17,（一）单端反激式简化原理图：2023/10/8,5,单端反激式电路原理,其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即在开关管Q开通时Np储存能量，开关管Q关断时Np向Ns释放能量。在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成一个低通滤波器，变压器初级需有Cr、Rr和Dr组成的RCD漏感尖峰吸收电路。输出回路需有一个整流二极管D1。由于其变压器使用有气隙的磁芯，故其磁损较大，变压器温相对较高。并且其输出的纹波电压比较大。但其优点就是电路结构简单，适用于200W以下的电源且多路输出交调特性相对较好。,2024/11/17,单端反激式电路原理其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即,6,单端反激式变压器计算,单端反激式变压器设计的方法较多，但对于反激式设计来说最难的也就是变压器的设计和调整。一般须视具体工作状态而定，这里我结合自己的调试经验介绍一种快捷的近似计算方法。反激变换器可工作于电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)，同样输出功率时，工作于电流断续模式具有较大的峰值电流，此时开关晶体管、整流二极管、变压器和电容上损耗会增加，所以一般效率较低，工作于电流连续模式下，效率较高，但输出二极管反向恢复时易引起振荡和噪声；另外，工作于电流断续模式时，由于变压器电感量较小，体积可以做得小一些，而工作于电流连续模式，变压器体积一般会较大。变压器参数的选取应结合整个电路设计和实际应用情况，在最初的设计中，为取得比较适中的性能，可考虑使电路工作于电流临界连续状态。,2024/11/17,单端反激式变压器计算单端反激式变压器设计的方法较多，但对于反,7,反激式变压器的设计步骤,初选磁芯型号；,确定初级电感量；,确定初级峰值电流；,确定初级线圈匝数和气隙；,计算并调整初、次级匝数；,计算并确定导线线径；,校核窗口面积和最大磁感性强度。,2024/11/17,反激式变压器的设计步骤初选磁芯型号；2023/10/8,8,单端反激式两个重要的公式,计算原边（开关管）的峰值电流：,IP=5.5POUT/VINMIN=2POUT/VINMIN DMAX,计算开关管的工作电压：,VSW=VIN+N1/N2 VOUT,2024/11/17,单端反激式两个重要的公式计算原边（开关管）的峰值电流：202,9,单端反激式工作原理1,工作原理：,SW导通时，N1储能，VD截止，T1导通；,2024/11/17,单端反激式工作原理1工作原理：2023/10/8,10,单端反激式工作原理2,SW截止，N2导通，VD导通给C2充电，RL放电；,2024/11/17,单端反激式工作原理2 SW截止，N2导通，VD导通,11,反激式变压器工作原理,变压器T1除了具有初次极间安全隔离的作用外，还有变压器扼流圈的作用，所以反激式输出次级不需要加电感，但在实际中在滤波电容之外加一小电感，用以降低开关噪声。,2024/11/17,反激式变压器工作原理 变压器T1除了具有初次极间安全,12,MOS管参数/反激开关电源特点,耐压得选择：,Vdss=1.5Vin（max）,电流的选择：,Id=2Pout/Vinmin,还有几个重要的参数：,Rdss、Ciss、Coss等；,元器件少、成本低、结构简单；,功率小（一般150W以内）、纹波大；,开关承受的电流峰值大，不适合大功率的开关电源。,2024/11/17,MOS管参数/反激开关电源特点耐压得选择：2023/10/8,13,双管反激变换器,2024/11/17,双管反激变换器2023/10/8,14,双管反激电路原理,其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即在开关管Q1、Q2开通时Np储存能量，开关管Q1、Q2关断时Np向Ns释放能量，同时Np的漏感将通过D2、D3返回给输入，可省去RCD漏感尖峰吸收电路。,在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成一个低通滤波器。输出回路需有一个整流二极管D1（最好使用恢复时间快的整流管）。,2024/11/17,双管反激电路原理其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即在,15,双管反激工作特点1,在任何工作条件下，为使两个调整管所承受的电压不会超过Vs+Vd(Vs：输入电压；Vd:D2、D3的正向压降，)，D2、D3必须是快恢复管（当然用超快恢复管更好）。,在反激开始时，储存在原边Np的漏电感的能量会经D2、D3反馈回输入，系统能量损失会小，效率高。,在与单端反激变换器相比，无需RCD吸收电路；功率器件可选择较低的耐压值；功率等级也会很大。,2024/11/17,双管反激工作特点1在任何工作条件下，为使两个调整管所承受的电,16,双管反激工作特点2,在轻载时，如果在“开通”周期储存在变压器的原边绕组显得过多的能量，那么在“关断”周期会将过多的能量能量反馈到输入。,两个调整管工作状态一致，我没有调试过这样电路，根据调试过的半桥和双管正激的电路经验，下管的波形会优于上管的波形，在调试过程中只要观察下管波形即可（具体可到“调试经验”中详见）。我个人建议在大功率等级电源中不可选用此种电路。,2024/11/17,双管反激工作特点2在轻载时，如果在“开通”周期储存在变压器的,17,变压器计算,设计方法据参考书籍，与单端反激变换器变换器相同。但变压器漏电感必须小，可以减小D2、D3上的能量损耗，同时增加电源的效率。,2024/11/17,变压器计算设计方法据参考书籍，与单端反激变换器变换器相同。但,18,（二）单端正激式,简化框图（这里的L1不能缺少）：,2024/11/17,（二）单端正激式简化框图（这里的L1不能缺少）：2023/1,19,单端正激式电路原理,其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器Lo（续流电感）起能量的储存及传递作用，变压器初级需有复位绕组Nr（此点上我对一些参考书籍存疑，当然有是最好，实际应用中考虑到变压器脚位的问题）。在实际使用中，我也发现此绕组也用RCD吸收电路取代亦可，如果芯片的辅助电源用反激供给则也可削去调整管的部分峰值电压（相当一部份复位绕组）。输出回路需有一个整流二极管D1和一个续流二极管D2。由于其变压器使用无气隙的磁芯，故其铜损较小，变压器温升较低。并且其输出的纹波电压较小。,2024/11/17,单端正激式电路原理 其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端,20,单端正激式变压器计算,选择磁芯材料和磁芯结构形式。,确定工作频率，工作最大磁感应强度Bm。,计算并初选磁芯型号。,计算并调整原、副边匝数。,计算并确定导线线径。,校核窗口面积和最大磁感应强度Bm。,2024/11/17,单端正激式变压器计算 选择磁芯材料和磁芯结构形式。2023/,21,单端正激式两个重要公式,开关管的峰值电流：,Ip=2.8Pout/Vinmin,开关管承受的峰值电压：,Vsw=2Vin,2024/11/17,单端正激式两个重要公式开关管的峰值电流：2023/10/8,22,单端正激式工作原理1,开关闭合：,2024/11/17,单端正激式工作原理1开关闭合：2023/10/8,23,单端正激式工作原理2,开关断开时：,2024/11/17,单端正激式工作原理2开关断开时：2023/10/8,24,单端正激式工作原理3,工作波形图：,2024/11/17,单端正激式工作原理3工作波形图：2023/10/8,25,单端正激式工作原理4,工作原理说明：,1）t0-t1：在开关闭合期间，w1上正下负，使其耦合绕组也是上正下负，D1导通，D2关闭，L1上电流逐渐加大；,2）t1-t2：开关打开，L1通过D2续流，D1关闭，L1上电流逐渐下降；这是的变压器励磁电流经箝位绕组W3和D3流回电源，使变压器的磁通复位，也就是设法使励磁电流降回到零，否则下一开关周期中励磁电流将在本周期结束的剩余值继续增加，并顺着开关累加，变得越来越大，从而变得使变压器的励磁电流饱和，饱和后励磁电流会迅速增加，最终烧坏开关管，因此励磁电流回零很重要，也叫磁芯复位；,3）t2-t3：重复1）的操作；,3）t3-t4：重复2）的操作。,2024/11/17,单端正激式工作原理4工作原理说明：2023/10/8,26,单端正激式工作原理5,复位绕组说明：,开关闭合时，W3和D3使励磁为零，W3电流下降到零的时间trst；,开关关断时，其时间必须大于trst，以保证下次开关（励磁为零），变压器得到可靠的复位；,trst=（N3/N1）Ton,此时输入与输出电压比为：,Uo/Ui=（N2/N1）Ton/T=（N2/N1）Dmax,此时开关管承受的电压为：,Us=（1+N1/N3）Ui,此时开关管承受的峰值电流为：,Ip=6.2Pout/Vin,课后作业题：,试画出双端正激式开关电源的原理图。,2024/11/17,单端正激式工作原理5复位绕组说明：2023/10/8,27,精品课件,！,2024/11/17,精品课件！2023/10/8,28,精品课件,！,2024/11/17,精品课件！2023/10/8,29,双端正激示意图,2024/11/17,双端正激示意图2023/10/8,30,
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