這是一個關(guān)于開關(guān)電源技術(shù)動態(tài)PPT，包括了概論，開關(guān)電源變換器原理技術(shù)，開關(guān)電源變換器實例，實驗等內(nèi)容。開關(guān)電源技術(shù)北京郵電大學(xué)培訓(xùn)中心閆 石課程內(nèi)容一、概論二、開關(guān)電源變換器原理技術(shù)三、開關(guān)電源變換器實例實驗參考文獻 1. 《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》張占松、蔡宣三 編著 2. 《智能型高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的原理使用與維護》 ---王家慶 主編 人民郵電出版社 3. 《通信用高頻開關(guān)電源 》人民郵電出版社 4. 《電力電子技術(shù) 》丁道宏 主編 航空工業(yè)出版社 5. 《現(xiàn)代通信電源技術(shù)》參考文獻電工學(xué)報電力電子技術(shù)電信科學(xué)研究院情報所: www.cci.cn.net 一、開關(guān)電源概論 1.通信電源的分級 2.開關(guān)電源的定義開關(guān)變換器: 凡用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪恍螒B(tài)的主電路都叫做開關(guān)變換器電路。 開關(guān)電源: 轉(zhuǎn)變時用自動控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護環(huán)節(jié)。開關(guān)電源基本構(gòu)成框圖開關(guān)電源的特點 1.重量輕，體積小: 是相控電源體積的1/10 2. 功率因數(shù)高: 相控 0.7 ,小負載 0.3， 有功率因數(shù)的開關(guān)電源在0.93以上 3.可聞噪聲低: 工頻變壓器 大于60 dB ,開關(guān)電源 45dB 4. 效率高: 一般88%以上， 5. 沖擊電流小: 可接近額定電流 6.模塊式結(jié)構(gòu): 可更換模塊， 2M的19英寸機架 48V/1000A, 輸出功率60KW 開關(guān)電源的特點 7. 穩(wěn)壓精度高 : 可達0.2% 8. 維護、監(jiān)控方便: 對與較大的電源系統(tǒng)可采用計算機進行監(jiān)控通信中對開關(guān)電源的要求歐洲通信標準化委員會制定的第二級電源與通信設(shè)備界面上的技術(shù)規(guī)范(ETS300132) 直流電壓允許變化范圍 -40.5 ~ -57 VDC 直流電壓變化 直流沖擊電流 < 5I 額定 (10ms) 雜音電壓無線電頻率干擾符合EN55022或IEC CISPR22標準安全、接地要求等通信中對開關(guān)電源的要求主要技術(shù)要求: 電壓變動范圍要求、頻率變化要求、波形要求。電壓暫降、短時中斷和電壓變化的要求: IEC1000-4-11;GB/T17626.11 浪涌耐量要求(雷擊): IEC801-5; IEC1000-4-5; GB/T 17626.5 無線電頻率干擾要求: EN55022,CISRR22; GB9254 諧波電流要求: IEC1000-3-2, IEC 1000-3-4 安全、接地要求 通信中對開關(guān)電源的要求直流輸出電壓及其調(diào)節(jié)范圍，歡迎點擊下載開關(guān)電源技術(shù)動態(tài)PPT。

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開關(guān)電源技術(shù)北京郵電大學(xué)培訓(xùn)中心閆 石課程內(nèi)容一、概論二、開關(guān)電源變換器原理技術(shù)三、開關(guān)電源變換器實例實驗參考文獻 1. 《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》張占松、蔡宣三 編著 2. 《智能型高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的原理使用與維護》 ---王家慶 主編 人民郵電出版社 3. 《通信用高頻開關(guān)電源 》人民郵電出版社 4. 《電力電子技術(shù) 》丁道宏 主編 航空工業(yè)出版社 5. 《現(xiàn)代通信電源技術(shù)》參考文獻電工學(xué)報電力電子技術(shù)電信科學(xué)研究院情報所: www.cci.cn.net 一、開關(guān)電源概論 1.通信電源的分級 2.開關(guān)電源的定義開關(guān)變換器: 凡用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪恍螒B(tài)的主電路都叫做開關(guān)變換器電路。 開關(guān)電源: 轉(zhuǎn)變時用自動控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護環(huán)節(jié)。開關(guān)電源基本構(gòu)成框圖開關(guān)電源的特點 1.重量輕，體積小: 是相控電源體積的1/10 2. 功率因數(shù)高: 相控 0.7 ，小負載 0.3， 有功率因數(shù)的開關(guān)電源在0.93以上 3.可聞噪聲低: 工頻變壓器 大于60 dB ，開關(guān)電源 45dB 4. 效率高: 一般88%以上， 5. 沖擊電流小: 可接近額定電流 6.模塊式結(jié)構(gòu): 可更換模塊， 2M的19英寸機架 48V/1000A， 輸出功率60KW 開關(guān)電源的特點 7. 穩(wěn)壓精度高 : 可達0.2% 8. 維護、監(jiān)控方便: 對與較大的電源系統(tǒng)可采用計算機進行監(jiān)控通信中對開關(guān)電源的要求歐洲通信標準化委員會制定的第二級電源與通信設(shè)備界面上的技術(shù)規(guī)范(ETS300132) 直流電壓允許變化范圍 -40.5 ~ -57 VDC 直流電壓變化 直流沖擊電流 < 5I 額定 (10ms) 雜音電壓無線電頻率干擾符合EN55022或IEC CISPR22標準安全、接地要求等通信中對開關(guān)電源的要求主要技術(shù)要求: 電壓變動范圍要求、頻率變化要求、波形要求。電壓暫降、短時中斷和電壓變化的要求: IEC1000-4-11;GB/T17626.11 浪涌耐量要求(雷擊): IEC801-5; IEC1000-4-5; GB/T 17626.5 無線電頻率干擾要求: EN55022，CISRR22; GB9254 諧波電流要求: IEC1000-3-2， IEC 1000-3-4 安全、接地要求 通信中對開關(guān)電源的要求直流輸出電壓及其調(diào)節(jié)范圍 48V系統(tǒng) : 48.00V ~ 57.60 (充電) 靜態(tài)穩(wěn)壓精度整流器輸出限流和電池充電限流功率限制/恒功率輸出特性通信中對開關(guān)電源的要求輸出端雜音電壓電話衡重雜音:  2mv 峰峰值雜音: 0 ~ 300Hz，  400mv 寬頻雜音電壓: 3.4KHz ~ 150 KHz，  100mv有效值 150KHz ~ 30MHz，  30mv有效值離散頻率雜音電壓: 3.4 ~ 150KHz  5mv 有效值; 150 ~ 200KHz  3mv 有效值; 200 ~ 500KHz  2mv 有效值; 0.5 ~ 30MHz  1mv 有效值; 通信中對開關(guān)電源的要求動態(tài)響應(yīng) EMC要求并聯(lián)運行效率功率因數(shù)電流諧波可靠性相關(guān)國家標準 GB/T 762-1996 標準電流 GB/T 2423.1-1989 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試 驗A：低溫試驗方法 GB/T 2433.2-1989 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試 驗B：高溫試驗方法 GB/T 2423.9-1989 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Cb：設(shè)備用恒定濕熱試驗方法 GB/T 2423.10-1995 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗第二部分，試驗方法試驗Fc和導(dǎo)則：振動(正弦) 相關(guān)國家標準 GB/T 2828-1987 逐批檢查計數(shù)抽樣程序及抽樣表(適 用于連續(xù)批的檢查) GB/T 2829-1987 周期檢查計數(shù)抽樣程序及抽樣表(適用于生產(chǎn)過程穩(wěn)定性的檢查) GB/T 3859.1-1993 半導(dǎo)體變流器 基本要求的規(guī)定 GB/T 3873-1993 通信設(shè)備產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件 GB/T 4720-1984 電控設(shè)備 第一部分 低壓電器電控 設(shè)備 GB/T 16821-1997 通信用電源設(shè)備通用試驗方法相關(guān)國家標準 YDN 023-1996 通信電源設(shè)備和空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng) 技術(shù)要求 YD/T 638.3-93 通信電源設(shè)備型號命名方法 YD/T 944-1998 通信電源設(shè)備的防雷技術(shù)要求和測 試方法 YD/T 983-1998 通信電源設(shè)備電磁兼容性限值及測 量方法 SJ2811.2-87 通用直流穩(wěn)定電源測試方法 3.開關(guān)電源變換器的基本手段 1. PWM變換器: 脈寬調(diào)制法( Pulse Width Modulation ): 保持開關(guān)頻率恒定但改變接通時間長短(脈沖的寬度)，使負載變化時，負載電壓變化不大 PWM開關(guān)變換器: 用脈寬調(diào)制方式控制電子開關(guān)的開關(guān)變換器 3.開關(guān)電源變換器的基本手段 PWM開關(guān)變換器實現(xiàn)的優(yōu)點和不足優(yōu)點:控制容易，技術(shù)成熟，適應(yīng)范圍廣，輸入電流突然停電時，輸出電壓保持時間長:例如計算機系統(tǒng)不足:開關(guān)損耗大，頻率不能很高 3.開關(guān)電源變換器的基本手段 2.諧振變換器: 諧振: 串聯(lián)諧振:正弦電壓加在理想的(無寄生電阻)電感和電容串聯(lián)電路上，當正弦頻率為某一值時，容抗與感抗相等，電路的阻抗為零，電路電流達無窮大并聯(lián)諧振:正弦電壓加在理想的電感和電容并聯(lián)電路上，當正弦頻率為某一值時，容抗與感抗相等，電路的總導(dǎo)納為零，電感、電容元件上的電壓為無窮大 ZVS(零電壓開通): 電子開關(guān)器件兩端電壓振蕩為零時，使電子開關(guān)導(dǎo)通流過電流。 ZCS(零電流關(guān)斷): 流過電子開關(guān)器件的電流振蕩到零時，使電子開關(guān)斷開。 3.開關(guān)電源變換器的基本手段諧振變換器: 利用諧振現(xiàn)象，使電子開關(guān)器件上電壓或電流按正弦規(guī)律變化，以創(chuàng)造零電壓開通或零電流關(guān)斷的條件，以這種技術(shù)為主導(dǎo)的變換器。串聯(lián)諧振變換器并聯(lián)諧振變換器 3.開關(guān)電源變換器的基本手段準諧振: 當正向和反向LC回路值不一樣，即振蕩頻率不同，電流幅值也不同，所以振蕩頻率不對稱，一般正向正弦半波大于負向正弦半波。準諧振變換器: 利用準諧振現(xiàn)象，使電子開關(guān)器件上的電壓或電流按正弦規(guī)律變化，從而創(chuàng)造了零電壓或零電流的條件，以這種技術(shù)為主導(dǎo)的變換器多諧振變換器: 諧振回路、參數(shù)超過兩個的變換器 3.開關(guān)電源變換器的基本手段 3.零開關(guān)--PWM變換器在準諧振變換器中，增加一個輔助開關(guān)控制的電路，使變換器一周期內(nèi)，一部分時間按ZCS或ZVS準諧振變換器，另一部分時間按PWM變換器工作，稱為ZCS-PWM變換器或ZVS-PWM變換器 4.開關(guān)變換器的分類按輸入和輸出的隔離性: 有隔離和無隔離按拓撲結(jié)構(gòu)分: Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic和Zeta 按激勵形式: 自激式: 單管式、推挽式他激式: 調(diào)頻、調(diào)寬、調(diào)幅、諧振 PWM: 正激式、反激式、半橋式和全橋式諧振: 串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振、串并聯(lián)諧振零電壓開關(guān)和零電壓開關(guān)二、開關(guān)電源 基礎(chǔ)電路開關(guān)電源的功率轉(zhuǎn)換電路模型控制電路諧振變換器功率因數(shù)校正電路基本電路模型 -- Buck 變換器降壓型轉(zhuǎn)換器基本電路模型 -- Boost 變換器(升壓型) 基本電路模型 – Buck-Boost (反轉(zhuǎn)電路) 基本電路模型 – Flyback (回掃型) 回掃型變換器回掃型開關(guān)電源開關(guān)電源的功率轉(zhuǎn)換電路 1.單端反激式變換器電路特點變壓器初級磁通是單向的，故稱該變壓器為單端變壓器輸出電容器C和負載在開關(guān)管截止時從變壓器次級獲得能量，故稱為反激式。反 激 式 變 換 波 形 器特性分析反激式: 在V1導(dǎo)通期間V3反偏，V1截止時V3正偏，供給負載功率耐壓: V1集電極承受最大電壓值: Vcemax = Uin+nUomax 變壓器: 利用率不高應(yīng)用: 一般利用在小功率場合實際電路舉例單端他激式開關(guān)電源 UC3842 保護環(huán)節(jié)電路特性 1. 輸入電壓 : 95 VAC to 130 VAC(50 Hz/60 Hz) 2. 隔離電壓 : 3750 V 3. 開關(guān)頻率 : 40 KHz 4. 效率 @ 滿負荷 : 70 % 5. 輸出電壓 : A. + 5 V， 5 % : 1 A to 4 A load 紋波 : 50 mV P-P Max. B. + 12 V，  3 % : 0.1 A to 0.3 A load 紋波 : 100 mV P-P Max. C. -12 V，  3 % : 0.1 A to 0.3 A load 紋波 : 100 mV P-P Max. VIPer100 典型應(yīng)用 2.單端正激變換電路正 激 式 變 換 器 波 形特性分析正激: 導(dǎo)通時輸入饋電給負載，截止時L供電給負載。耐壓: 單管正激，開關(guān)管最大電壓為2Uin 雙管正激，開關(guān)管最大電壓為 Uin 變壓器: 單管變壓器利用率不高，工藝制作上要求加饋能線圈用途: 雙管正激并聯(lián)電路輸出功率大，輸出方波頻率加倍，易于濾波。開關(guān)管耐壓減半約為輸入電壓Uin，取消變壓器饋能線圈等優(yōu)點。因此，廣泛應(yīng)用大功率變換電路中，可靠性高，簡單的電路。 電路特點 (1) 兩個正激電路并聯(lián)，T1和T2反相180驅(qū)動，功率增大一倍，輸出頻率增加一倍，紋波及動態(tài)響應(yīng)改善。 (2) K1和K2串聯(lián)(K3、K4)， 開關(guān)管耐壓減半; (3) 取消了反饋線圈，V1、V2、V3、V4為饋能路徑，降低了變壓器的制作工藝等要求; (4) 具有死區(qū)限制特性，兩部分電路不存在共態(tài)導(dǎo)通問題，可靠性較高。 3.推挽式功率變換電路推挽式功率變換電路典型波形圖電路特點優(yōu)點: 功率器件發(fā)射極相連，兩組基極驅(qū)動電路彼此間就無需隔離，使得驅(qū)動電路和過流保護電路簡化。只要兩個高壓開關(guān)管便能獲得較大功率的輸出。缺點: 開關(guān)管必須承受較高的電壓大于2Uin，為防止磁心材料的偏磁飽和，電路的兩個開關(guān)管飽和特性和開關(guān)特性要求各種工作條件和溫度下都盡可能配對，更增加了選擇元器件的難度。原邊繞組只有一半時間工作，高頻變壓器利用率太低應(yīng)用: 早期采用，現(xiàn)在已很少用推挽式變換器雙端輸出控制器實例 SG1524/3524 4. 全橋式功率變換電路全橋式功率變換電路典型波形電路特點優(yōu)點: 開關(guān)管穩(wěn)態(tài)時承受的最高電壓只要大于輸入電壓Uinmax即可。暫態(tài)過程的尖峰電壓被鉗位于輸入電壓，漏感儲能歸還給輸入電源，利于提高效率。開關(guān)管耐壓低，輸出功率大。缺點: 電路使用四個高壓開關(guān)管，并要求盡可能配對，且需要彼此絕緣的基極驅(qū)動電路，電路復(fù)雜，元器件多，對電路設(shè)計和工藝布局要求較高。應(yīng)用: 主要應(yīng)用于大功率變換電路中。實際電路舉例 5. 半橋式功率變換電路半橋式功率變換器波形圖電路特點優(yōu)點: 一個晶體管導(dǎo)通時，截止晶體管上的電壓和輸入電壓相等，高壓開關(guān)管上的電壓不超過電源電壓。晶體管的數(shù)量只有全橋變換器的一半。具有抗不平衡能力缺點: 高頻變壓器上的電壓只有輸入電壓的一半，在同等輸出功率的條件下，開關(guān)器件V1、V2通過的電流是全橋電路的兩倍必須有兩個分壓電容，流過和電路工作頻率相同的充放電電流，由于電容的放電，輸出電壓脈沖頂部有傾斜。一般，半橋式只用于中等輸出功率的電路中。變形的半橋功率變換電路電路特性優(yōu)點 V1、V2為一組，V3、V4為一組，雙雙串聯(lián)，可減少單管耐壓值�？山鉀Q大電流輸出的問題變壓器工作正反兩方向，提高變壓器利用率，具有抗不平衡能力。應(yīng)用高電壓輸入，大功率輸出半橋式變換器膠片開關(guān)電源控制電路 PWM控制電路 1.對控制電路的基本要求: 頻率可在較寬范圍內(nèi)預(yù)調(diào)的固定頻率振蕩器，占空比可調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制功能，死區(qū)時間較準器，一路或兩路具有一定驅(qū)動功率的輸出圖騰式電路禁止、軟啟動功能電流、電壓保護功能脈寬調(diào)制電路原理圖 PWM控制電路 2. 控制電路的實現(xiàn)基準源: 芯片內(nèi)大部分電路由它供電，兼作誤差放 大器的基準電壓輸入振蕩器: 一般由恒流充電快速放電電路以及電壓比 較器組成，頻率由外接RC元件決定誤差放大器: 將取樣電壓和基準電壓比較放大，送 至脈寬調(diào)制電路輸入端。脈寬調(diào)制器: 輸入為誤差放大器輸出。輸出分為兩 路，一路送給門電路，另一路送給振蕩器 輸入端分頻器: 將輸入分頻后輸出，控制門電路輸出脈沖 的頻率。 PWM控制電路控制電路的發(fā)展高頻化: 誤差放大器和脈寬調(diào)制器的頻帶要寬，一般要上 1M (100K) 7M ( 500 ) 智能化: 引入單片機技術(shù)，采用DSP處理技術(shù)小型化: 降低功耗: 控制在幾個 mA 內(nèi)高密度安裝電壓型PWM控制器雙端輸出控制器實例 SG1524/3524 開關(guān)電源功率驅(qū)動電路概述驅(qū)動電路原理圖驅(qū)動電路圖開關(guān)元件安全工作區(qū)及其保護 P144 開關(guān)電源緩沖電路《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》開關(guān)電源功率因數(shù)校正功率因數(shù)校正器 1. 電功率: P = U x I 2. 功率因數(shù)有功功率 P ( 阻性器件消耗的功率) 無功功率 Q ( 電容和電感上獲得的功率) 視在功率 S ( S = U x V ) S2 = P2 + Q2 P = S CoS  諧波標準分類 1. IEC建議的諧波標準 IEC 1000-3-2 A類: 平衡的三相設(shè)備 B類: 輕便的工具 C類: 照明負載 D類: 有帶特殊波形輸入的設(shè)備諧波標準分類 C類<25&D類四種類別的設(shè)備判別方法 3. IEC建議200W以上的電源設(shè)備應(yīng)采用功率因數(shù)校正(PFC) 功率因數(shù)校正無源功率因數(shù)校正原理圖無源校正原理無源校正波形有源功率因數(shù)校正原理有源功率因數(shù)校正波形 PWM諧波消除電路原理圖控制電路基本框圖三種模式的功率因數(shù)校正電路升壓型電路簡化模型升壓型有源功率因數(shù)校正電路波形有源功率因數(shù)校正器L6561 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)蔡宣三書 P293 概述 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)分布式 DC-DC電源系統(tǒng)原理框圖開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)集中式AC-DC電源系統(tǒng)原理圖開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)對若干個開關(guān)變換器模塊并聯(lián)的電源系統(tǒng)，基本要求: 各模塊承受的電流能自動平衡，實現(xiàn)均流為提高系統(tǒng)的可靠性，盡可能不增加外部均流控制的措施，并使均流與冗余技術(shù)相結(jié)合當輸入電壓和/或負載電流變化時，應(yīng)保持輸出電壓穩(wěn)定，并且均流的瞬態(tài)響應(yīng)好開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)實現(xiàn)方法: 輸出阻抗法主從法按電流大小自動均流法按熱應(yīng)力自動均流法外加均流控制器法開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)開關(guān)電源的負載均分技術(shù)負載均分的概念分布式電源系統(tǒng)并聯(lián)使用帶來負載不平衡的問題解決方法模擬法:使用模擬信號提取，通過外部導(dǎo)線來傳輸，性能較差。采用PWM方法: PWM均分電路原理圖電路分析 1. Us為系統(tǒng)取樣電壓，UR為系統(tǒng)基準電壓，兩者比較后產(chǎn)生誤差電壓UD 2. UD與三角波進行比較產(chǎn)生一脈沖調(diào)制方波信號，波寬受UD大小控制 3. 方波信號送至每個整流模塊，再通過模塊內(nèi)光藕隔離整形放大后與模塊電流IO比較。 4. 比較信號再與模塊的電壓參考值Uref疊加，從而發(fā)出電壓U調(diào)節(jié)信號，改變模塊的輸出電壓，調(diào)整模塊輸出電流，使每個模塊的輸出電流相等。諧振型開關(guān)電源技術(shù)開關(guān)電源模塊的幾個技術(shù)參數(shù)分析 1.效率 2.功率密度 3.重量零電流式準諧振開關(guān)(ZCS-QRC) 零電流式準諧振開關(guān)(ZCS-QRC) 優(yōu)點: 降低關(guān)斷損耗，不受變壓器的漏感和整流器的結(jié)電容的影響。缺點: 電容器的開通損耗，斷態(tài)時存儲在開關(guān)管輸出端電容器的能量，開通時則在器件內(nèi)部損耗掉了。零電壓式準諧振開關(guān)(ZVS-QRC) 零電壓式準諧振開關(guān)(ZVS-QRC) 優(yōu)點: 開關(guān)器件的電壓被整形成一準正弦波。對開關(guān)的開通就建立起零電壓條件，從而削弱了有源開關(guān)寄生輸出電容相關(guān)的開通損耗缺點: 負載變化很寬的單邊電路內(nèi)的電應(yīng)力過大和整流二極管的結(jié)電容形成的諧振電路內(nèi)的寄生振蕩，并產(chǎn)生強烈的電磁干擾零電壓式多諧振(ZVS-MRC)開關(guān)技術(shù)電路分析優(yōu)點: 把主電路內(nèi)所有主要寄生電抗都并入諧振電路內(nèi)，零電壓式多諧振開關(guān)(ZVS-MRC)在所有半導(dǎo)體器件的最佳零電壓開關(guān)下工作，大大降低開關(guān)損耗和干擾。缺點: 電流和電壓應(yīng)力比PWM開關(guān)變換器的應(yīng)力大，但比準諧振開關(guān)電源的變換器的應(yīng)力要小。恒頻多諧振(CF-MRC)開關(guān)電源技術(shù)諧振型開關(guān)電源的應(yīng)用 1. 技術(shù)PWM在幾十KHz ----幾百KHz的開關(guān)頻率，在重量、效率、可靠性、價格和體積上認為是最佳的。 2. 在功率密度高的情況下，采用PWM技術(shù)的電源無能為力，應(yīng)采用諧振型開關(guān)電源。 3. 在DC/DC的應(yīng)用中，特別是低壓的應(yīng)用、移動設(shè)備應(yīng)用廣泛。 4. 在大功率AC/DC中應(yīng)用不是主流。原因: 電路不成熟、元器件水平低、可靠性不如PWM電源。諧振變換器舉例開關(guān)變換器中的元器件半導(dǎo)體功率器件半導(dǎo)體開關(guān)管(三極管) 功率整流管(二極管) 半導(dǎo)體開關(guān)管開關(guān)管的損耗與基極的驅(qū)動電壓、電流的波形有直接的關(guān)系 1.理想的驅(qū)動波形: 在波形起始部分前沿陡峭帶點尖峰脈沖目的: 加快開關(guān)的接通，減少損耗 2.關(guān)斷時，最好加反向偏壓，將晶體管導(dǎo)通時存儲在基區(qū)內(nèi)的載流子吸出來，提高關(guān)斷速度。雙極性晶體管開關(guān)過程開關(guān)時間的物理意義及減小的方法抗飽和技術(shù)功率場效應(yīng)管簡介主要參數(shù)靜態(tài)特性 MOSFET的體內(nèi)二極管功率場效應(yīng)管驅(qū)動問題一般要求驅(qū)動電路 TTL CMOS驅(qū)動 IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor) 絕緣柵雙極性晶體管 MOSFET管在開關(guān)電源中的應(yīng)用: 優(yōu)點:開關(guān)速度快，電壓控制，缺點: 導(dǎo)通電壓降稍大，電流、電壓容量不大雙極性管在開關(guān)電源中的應(yīng)用: 優(yōu)點:導(dǎo)通電壓降稍小，電流、電壓容量大缺點: 開關(guān)速度慢，電流控制 IGBT管結(jié)構(gòu)與工作原理 IGBT的靜態(tài)工作特性 IGBT的動態(tài)特性 IGBT的柵極驅(qū)動及其方法直接驅(qū)動隔離驅(qū)動法集成模塊驅(qū)動電路 MCT 輸入阻抗高、驅(qū)動功率小、快速開關(guān)電流大、耐壓高。開關(guān)元件的安全工作區(qū)及其保護雙極性晶體管二次擊穿原因及對安全工作區(qū)的影響。安全工作范圍保護環(huán)節(jié)---R·C緩沖器功率整流管 1.功率整流二極管二極管的電路模型 1.功率整流二極管功率二極管的主要參數(shù)正向?qū)�通壓降VDF 低壓情況反向漏電流及反向電壓反向漏電流決定了二極管關(guān)斷狀態(tài)的損耗反向峰值電壓(PIV) 反向恢復(fù)時間trr 1.功率整流二極管選擇功率二極管的注意事項: 正向壓降要小，減小損耗，提高效率，尤其對大電流、低電壓輸出的電路反向恢復(fù)電流峰值IRm要小，反向恢復(fù)時間trr要小正向恢復(fù)電壓VFRM要小，尤其是采用反向峰值電壓(PIV)值高的整流管，及采用UFRD(超快恢復(fù)二極管) 反向漏電流IR小，尤其是高電壓和高結(jié)溫應(yīng)用的場合。 1.功率整流二極管幾種快恢復(fù)二極管 1. 快恢復(fù)二極管(FRD:Fast Recovery Diode) 反向恢復(fù)時間短 2. 超快恢復(fù)二極管( UFRD: Ultra- FRD) 正向?qū)�通損耗小，結(jié)電容小，運行溫度可靠 3. 肖特基二極管( SBD) 肖特基勢壘二極管(Sohottky Barrier Diode) Si-SBD: 硅SBD GaAs: 砷化鎵SBD 正向壓降比PN結(jié)二極管的VDF低1/2 ~ 2/3，trr約為10ns，適用于低電壓的電力電子中。因為SBD結(jié)電容較大，反向漏電流比普通二極管大得多。幾種典型二極管的主要參數(shù) 2.同步整流管(SR:Synchronous Rectifier) 1. 產(chǎn)生由來低電壓應(yīng)用正向壓降損耗 2.應(yīng)用 DC/DC，軟開關(guān)電路 100W ZVS-PWM電路中，使用SR 83%  90 % 損耗: SR 4.2W 總損耗11W 適用Si-SBD， 8.9W 總損耗21W 磁性元件的特性及應(yīng)用變壓器利用率單端正激，反激變換器磁心中磁感應(yīng)強度的變化量B=Bm-Br，磁滯回線僅在第一象限內(nèi)變化，因而變壓器利用率低。推挽式、全橋式、半橋式變換器用的磁心在工作時，所產(chǎn)生的磁通都沿著交流磁滯回線對稱地上下移動， B=2Bm，這三種功率變換器的磁心是全磁滯回線工作的。全磁滯回線工作的變換器磁心中的磁感應(yīng)強度變化量比一般的單端變換的磁心中的磁感應(yīng)強度變化量高一倍左右，在輸出同等功率的情況下所用的磁心體積將相應(yīng)縮小。變壓器磁滯回曲線磁性元件的特性在開關(guān)電源中磁元件的作用及應(yīng)用當變壓器用，可起作用為: 電氣隔離; 變比不同，達到電壓升、降; 大功率整流副邊相移不同，有利于紋波系數(shù)減小磁藕合傳送能量; 當電感器用，可起作用為: 儲能、平波、濾波抑制尖峰電壓或電流，保護易受電壓、電流損壞的電子元件于電容器構(gòu)成諧振，產(chǎn)生方向交變的電壓或電流磁性元件的參數(shù)的復(fù)雜性電壓電流頻率溫度能量電感量變比漏電感磁性材料參數(shù)銅損耗鐵損耗磁性材料基本特性的描述參數(shù) 1.初始磁導(dǎo)率，i 磁性材料的磁化曲線始端磁導(dǎo)率的極限值: 磁性材料基本特性的描述參數(shù) 2. 有效磁導(dǎo)率: 在閉合磁路中(漏磁可忽略)，磁心的有效磁導(dǎo)率為: 磁性材料基本特性的描述參數(shù) 3. 飽和磁感應(yīng)強度，Bs 隨磁芯中磁場強度 H 增加，磁感應(yīng)強度出現(xiàn)飽和時的B值，稱飽和磁感應(yīng)強度Bs 4. 剩余磁感應(yīng)強度，Br 磁芯從磁飽和狀態(tài)去除磁場后，剩余的磁感應(yīng)強度。 5. 矯頑力，Hc 磁芯從飽和狀態(tài)去除磁場后，繼續(xù)反向磁化，直至磁感應(yīng)強度減小到零，此時的場強強度稱為矯頑力。磁性材料基本特性的描述參數(shù) 6. 溫度系數(shù)，在T1至T2范圍內(nèi)變化時，每1ºC相應(yīng)磁導(dǎo)率的相對變化量: 磁性材料基本特性的描述參數(shù) 7. 居里溫度，Tc 磁芯狀態(tài)由鐵磁性轉(zhuǎn)變成順磁性時的溫度 8. 磁芯損耗(鐵損)， Pc 磁芯在工作磁感應(yīng)強度時的單位體積損耗，工作磁感應(yīng)強度可表示為: Bm : 工作磁感應(yīng)強度 Vs : 線圈兩端的電壓(V) F : 頻率(KHz) N : 線圈圈數(shù) Ae : 有效截面積磁性材料基本特性的描述參數(shù) 9. 電感系數(shù)，AL 電感系數(shù)是磁芯上每一匝線圈產(chǎn)生的自感量: L : 有磁芯的線圈的自感量(H) N: 線圈匝數(shù)磁芯損耗包括: 磁滯損耗、渦流損、殘留損耗磁性材料及鐵氧體磁性材料磁芯磁性能: 在開關(guān)電源中的變壓器，多是低磁場下使用的軟磁材料，要求: 較高的磁導(dǎo)率: 在一定線圈匝數(shù)時，較小的電流就可以得到較高的磁感應(yīng)強度，使線圈能夠承受較高的外加電壓，在一定輸出功率下，可減輕磁芯體積。磁芯矯頑力低: 磁滯回環(huán)面積小，鐵耗小。高的電阻率: 渦流小，鐵耗小。磁性材料及鐵氧體磁性材料磁性材料及鐵氧體磁性材料磁性材料及鐵氧體磁性材料各種磁芯特性比較各種材質(zhì)磁芯應(yīng)用場合鐵氧體磁芯適用的裝置鐵氧體磁芯適用的裝置開關(guān)電源的輔助設(shè)計 Spice 軟件專用軟件實驗 1. 設(shè)計單端電路 VIPerXX系列 2. 設(shè)計PFC電路 3. 設(shè)計DC/DC電路 DSR 4. Easy PowerPkb紅軟基地

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