切换式电源转换器.ppt

切換式電源轉換器 指導老師 郭松村組員 龐詠冺4950J070林泰嘉4950J085李晟維4950J094張志遠4950J095楊士仁4950J106楊育德4950J107 切換式電源供應器的雜訊組成及其來源 切換式電源供應器的雜訊包含有共模雜訊和差模雜訊兩個分量此兩個雜訊分量分別是由共模雜訊電流和差模雜訊電流所造成的 其中LISN為電源傳輸阻抗穩定網路 是傳導性EMI量測的重要工具 在三線式的電力系統中 由電源所取得的電流依其流向可分為共模電流和差模雜訊電流 共模雜訊電流ICM指的是Line Neutral兩線相對於接地線 Ground 之雜訊電流分量 而差模雜訊電流IDM指的是直接流經Line和Neutral兩線之間而不流經過地線之雜訊電流分量 切換式電源轉換器為什麼要有變壓器隔離 變壓器做隔離 通常最主要是為了安規 Safety 要求 不然要是你的輸出側不是裸露的模式 即使輸入110V的轉換 依然可以不用隔離 安規要求如UL或CSA或TUV測定 對於有高低壓區別的產品通常會有高壓耐壓測試 Hi Pot 測試方法是將輸入側所有連接線 不含FG 連接在一起 輸出端所有線連接在一起 各自成為一側 並在兩端點間施加3750V或4242V 電流限制在10mA 且持續一分鐘 此時若使用變壓器隔離的裝置 在變壓器耐壓容許規格內 測試是可以的 優缺點 當經由隔離轉換時 由於變壓器互感的關係無法做全功率轉換 因此轉換效果會比較差 且交換損失也會比較大 而優點則是 由於轉換經由PWM所控制 因此如果是當控制圈數比值 則可操作在跨昇壓與降壓的範圍 例如輸入電壓由20 50V 而輸出電壓保持在36V 這種介於可昇壓可降壓模式 只有隔離型可以做的到 非隔離型由於藉由開關電路切換後 經電感儲能再轉由輸出側 因此換效率好 主要損失來自於交換元件與二極體而減少變壓器的損失 這種交換結構在兩側電壓越接近效率越高 例如12V轉5V效率會比12V轉3 3V還來的高 另外就是線路結構簡單價錢便宜 至於缺點除了上述轉換結構問題外 由於輸入與輸出側屬直接迴路 因此對於系統干擾 或外部E S D防治 通常會較有問題 交換式電源供應器 交換式電源供應器是將交流電整流濾波成直流後利用電晶體以高頻PWM方式將電力轉換成其它電壓的方式才叫交換式電源供應器或開關式電源 Snubber電路 當MOSFETOff時 因為冷次定律變壓器的主線圈電壓波形會反轉180 在反轉的過程中會產生相當高的突波電壓 由於主控元件的最大耐壓有限 如果沒有保護會使電路燒毀 所以必須利用Snubber電路來壓抑住突波電壓的最大值 回授電路 因輸入電源範圍在90V 265V 在正常操作下 電流流經led會產生光源 而其光源強度則視激發電流而定 因此能調變光電晶體而產生集極電流 將集極電流 饋入TNY264的PIN之控制控制PWM工作週期大小 限流電路 限流電路就是最基本的保護電路 如果電池異常需要大量電流的狀況發生 就能限制輸出電壓使其低於電池電壓 如此便無法對電池充電 限流電路計算方式 R Vout Imax 型濾波器 整流電路雖然可將交流電變成直流電 但其脈動成分較大 在一些要求直流電平滑的場合是不適用的 需加上濾波電路 以減小整流後直流電中的脈動成分 突波吸收器 突波吸收器的功能就是當有一瞬間突波時它會吸收 保護電器產品不會因突波造成損害 變壓器 變壓器是具有包括兩組繞有導線之線圈 並且彼此以電感方式在一起 當一交流電流流於其中之一組線圈時於另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓 而感應的電壓大小取決於兩線圈耦合及磁交鏈之程度 大部份的變壓器均有固定的鐵心 其上繞有一次與二次的線圈 優質的切換式電源供應器 輸入電壓範圍為90 264伏特之間 輸入頻率範圍47 63Hz l轉換效率80 以上 停電後輸出維持時間 Holduptime 最少10毫秒以上 產生之電磁干擾 ElectromagneticInterfrence EMI 雜訊 Powerlinenoise 須符合 和 標準 輸出入端具隔離效果 輸入電壓超出額定值時輸出電壓的改變量 LineRegulation 須小於 1 以下 輸出漣波和雜訊在1 以下 具過電壓 過電流保護功能 具有防靜電和防雷擊功能 機殼的漏電流在0 75mA以下 典型的切換式電源供應器 是由9個部分所組成 分別是輸入級 Inputstage 包括EMI濾波器和橋式整流電路 功率因數調整級 PowerFactorCorrection PFCstage 包含功率因數調整電路 功率級 Powerstage 包含功率開關 脈波寬度調變 PulseWidthModulation PWM 與驅動電路 隔離高頻變壓器 整流二極體及輸出濾波器 回授級 Feedbackstage 包含誤差放大器及光隔離器 切換式電源供應器類型 電路拓僕 Topology 返馳式 Flyback 順向式 Forward 全橋式 FullBridge 半橋式 HalfBridge 推挽式 Push Pull 電磁干擾 EMI EMI指的是電子產品本身所散發去干擾別人的雜訊 任何高頻電子產品均會產生雜訊 Noise 電子雜訊干擾可分為傳導干擾和幅射干擾兩方面來談 一般而言 傳導干擾會透過電源線去干擾影響其他電子或電器產品正常運作 而幅射干擾則是透過空氣去干擾影響其他設備 對於電器用品的使用 一般國家的電氣器安規皆有制定防止電磁干擾之規範 例如歐洲IEC EN55015 美國FCCPART18 日本JIS等等皆有規定商業用及住家用防止電磁干擾之標準 電磁波的危害 身體疲勞 眼睛疲倦肩痛 頭痛想睡 不安免疫機能下降 鈣質減少致異常生產 流產 視覺障礙 阻礙細胞分裂如癌 白血病 腦腫瘤 等電磁波會散發出一種擾亂人體狀態的正離子 謝謝聆聽