开关电源设计的一般考虑
开关电源电路设计实例分析
开关电源电路设计实例分析开关电源电路是一种常用的电源供电方式,其优点包括高效能、体积小、重量轻等特点,因此在电子设备中得到广泛应用。
本文将介绍开关电源电路设计的一般流程,并以设计一个12VDC输出的开关电源电路为例进行分析。
1.确定需求和规格在设计开关电源电路之前,首先要确定需求和规格。
例如,我们要设计一个12VDC输出电源,输出电流为1A,并且需要输入电压范围为220VAC。
此外,我们还需要确定开关电源的效率、功率因数等要求。
2.选取开关电源拓扑结构根据需求和规格,选择适合的开关电源拓扑结构。
常见的开关电源拓扑包括反激式、半桥或全桥式等。
根据需求,我们选择反激式开关电源。
3.选择主要元件根据选取的拓扑结构,选择适当的主要元件,包括主变压器、开关管、输出电容和滤波电感等。
选取主变压器时需要考虑输入输出电压比例、功率等因素;选择开关管时需要考虑导通电阻、开通速度等因素。
4.电路图设计根据所选的开关电源拓扑结构和主要元件,设计电路图。
包括输入滤波电路、整流电路、开关电路和输出滤波电路。
同时,需要设计开关电源的保护电路,如过流保护、过压保护等。
5.计算关键参数根据设计的电路图,计算关键参数。
例如,计算输入电流、输出电流、开关频率等。
这些参数可以通过电路图中的公式和关系计算得出。
6.仿真和优化通过电路仿真软件,对设计的电路进行仿真和优化。
可以通过调整元件参数和拓扑结构来优化电路性能,如提高效率或降低成本。
7.PCB布局设计在完成电路图设计和仿真优化后,需要进行PCB布局设计。
将电路图转化为实际的PCB布局,并考虑元件之间的布置、走线、散热等因素。
8.元件选型和采购根据PCB布局设计,选择合适的元件,并进行采购。
需要考虑元件的性能、价格、可靠性等因素。
9.确定元件焊接方式根据元件选型和PCB布局,确定元件的焊接方式。
根据焊接方式,可以选择手工焊接或波峰焊接等。
10.制作和调试样机根据设计和选型的元件,制作和调试样机。
开关电源设计
第一章开关电源设计的一般考虑在设计开关电源之前,应当仔细研究要设计的电源技术要求。
现以一个通信电源模块的例子来说明设计要考虑的问题。
该模块的技术规范如下:1 电气性能除非另外说明,所有参数是在输入电压为220V,交流50Hz以及环境温度25℃下测试和规定的.表1.1调压范围2 效率额定电压输出电流限流范围过压范围调压范围1I(max)54.9V 28A 110% 58.8- 52.55- 45.7 >87%Imax 61.2V 52.75V 45.9V1.1 输入电压:单相交流额定电压有效值220V±20%频率:频率范围 45-65Hz电流:在满载运行时,输入220V,小于8A。
在264V时,冲击电流不大于18A效率:负载由50%-100%为表2.1值功率因数:大于0.90,负载在50%以上,大于0.95谐波失真:符合IEC 555-2要求启动延迟:在接通电源3秒内输出达到它的额定电平保持时间:输入176V有效值,满载,大于10mS1.2 输出电压:在满载时,输出电压设定在表1值的±0.2%电流:负载电流从零到最大值(参看表1),过流保护开始是恒流,当电压降低到一定值得时,电流截止.稳压特性:负载变化由零变到100%, 输入电压由176V变到264V最坏情况下输出电压变化不超过200mV.瞬态响应:在没有电池连接到输出端时,负载由10%变化到100%,或由满载变化的10%,恢复时间应当在2mS之内.最大输出电压偏摆应当小于1V.静态漏电流:当模块关断时,最大反向泄漏电流小于5mA.温度系数:模块在整个工作温度范围内≤±0.015%.温升漂移:在起初30秒内,±0.1%输出噪音:输出噪音满足通信电源标准,衡重杂音<2mV.1.3 保护输入:输入端保护保险丝定额为13A.输出过压:按表 1.1设置过压跳闸电压,输出电压超过这个电平时,将使模块锁定在跳闸状态.通过断开交流输入电源使模块复位.输出过流:过流特性按表1.1的给定值示于图1.过流时,恒流到60%电压,然后电流电压转折下降.(最后将残留与短路相同的状态)输出反接:在输入反接时,在外电路设置了一个保险丝烧断(<32A/ 55V)过热:内部检测器禁止模块在过热下工作,一旦温度减少到正常值以下,自动复位.1.4 显示和指示功能输入监视:输入电网正常显示.输出监视:输出电压正常显示.(过压情况关断).限流指示:限流工作状态显示.负载指示:负载大于低限电流显示.继电器:输入和输出和输入正常同时正常显示。
开关式直流稳压电源的设计
开关式直流稳压电源的设计开关式直流稳压电源(Switched-mode DC power supply)是一种通过开关器件的开关操作进行高效转换的电源,用于将输入电压转换为稳定的直流输出电压。
它具有体积小、效率高、负载能力强等优点,因此被广泛应用于电子设备、通信设备、仪器仪表等领域。
下面将详细介绍开关式直流稳压电源的设计。
一、设计需求分析在设计开关式直流稳压电源之前,首先需要进行需求分析。
根据设计的具体应用场景和输出要求,确定以下参数:1.输入电压范围:根据使用环境的电源电压情况,确定输入电压的最大和最小值。
2.输出电压范围:根据应用需求,确定输出电压的稳定范围。
3.输出电流能力:根据应用的负载特性和输出功率需求,确定电源的输出电流能力。
4.整体体积和成本:根据实际需求,确定电源的体积和成本预算。
二、主要电路设计1.输入电路设计:输入电路主要包括滤波电容和输入电源保护电路。
滤波电容用于平滑输入电压,减少输入电压的纹波;输入电源保护电路用于保护电源免受输入过压、过流等异常情况的影响。
2.控制电路设计:控制电路主要包括开关器件的控制电路、反馈电路等。
开关器件的控制电路用于控制开关器件的开关频率和占空比,以实现输出电压稳定;反馈电路用于监测输出电压并通过反馈控制回路调节开关器件的工作状态,以保持输出电压的稳定。
3.输出电路设计:输出电路主要包括输出电感和输出滤波电容。
输出电感用于平滑输出电流,减少输出电流的纹波;输出滤波电容用于平滑输出电压,减少输出电压的纹波。
4.保护电路设计:保护电路主要包括过压保护、过流保护和过温保护等功能,用于保护电源和负载免受异常情况的伤害。
三、PCB设计与布局在设计电路板(PCB)时,需要考虑以下几个方面:1.合理布局:根据电路的功能和特性,合理布局各个模块和元件,尽量缩短信号传输距离,降低电磁干扰。
2.良好接地:保证电路板的接地良好,并根据需要进行分区接地,避免信号之间的干扰。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤
1.需求分析(100字)
在设计开关电源之前,首先需要明确设计的目标和需求。
这包括输出电压、输出电流、输入电压范围、效率要求、输出电流稳定性等。
根据不同的需求,确定开关电源的拓扑和参数。
2.电路设计(300字)
在进行电路设计之前,需要选择开关电源的拓扑结构。
常见的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic等。
根据需求和所选拓扑结构,设计主要电路模块包括开关管、滤波电感、修正电容、输出滤波电容等。
3.电路实现(300字)
根据电路设计确定的电路参数,在电路板上布线,连接各个器件和元件。
布线时需考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。
注意分离高压和低压区域,减少互相干扰。
4.性能评估(200字)
完成电路实现后,需要进行性能评估,检验设计是否满足预期需求。
主要评估指标包括输出电压稳定性、负载调整能力、效率、开关频率、静态功耗、温度等。
通过测试数据和实际情况进行比较,查找问题和优化空间。
5.优化(200字)
根据性能评估的结果和问题分析,进行电路的优化。
优化可以包括改进布线、更换元器件、调整控制策略等。
目的是提高电路的性能,使其更加稳定、高效和可靠。
总结:
开关电源设计步骤包括需求分析、电路设计、电路实现、性能评估和优化。
通过明确需求,选择合适的拓扑结构,并根据电路设计参数进行电路实现,然后进行性能评估和优化。
这些步骤相互关联,需要不断地调整和优化,以得到满足需求的高性能开关电源设计。
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总在开关电源设计中,有几个常用的计算公式可以帮助工程师进行准确的设计,以下是几个常用的计算公式的汇总:1.电容选择计算公式:开关电源中的电容主要用于滤波和储能,电容的选择需要考虑到输出的纹波电压、负载变化和效率等因素。
常见的电容选择公式如下:C=(ΔV×I)/(f×δV)其中,C是所需的电容容值,ΔV是允许的输出纹波电压,I是负载电流,f是开关频率,δV是峰值纹波电压。
2.电感选择计算公式:电感主要用于存储能量和滤波,选择适当的电感能够提高开关电源的效率。
电感选择的计算公式如下:L = ((Vin - Vout) × D × τ) / (Vout × Iout)其中,L是所需的电感值,Vin是输入电压,Vout是输出电压,D是占空比,τ是瞬态时间,Iout是负载电流。
3.开关频率计算公式:开关频率是开关电源设计中重要的参数,可以影响到效率、尺寸和成本等因素。
开关频率的计算公式如下:f = (Vin - Vout) / (Vout × L × Iout)其中,f是所需的开关频率,Vin是输入电压,Vout是输出电压,L是选择的电感值,Iout是负载电流。
4.整流二极管选择计算公式:整流二极管用于将开关电源的交流输出转换为直流输出,选择适当的整流二极管可以减少功耗和散热。
整流二极管选择的计算公式如下:Iavg = (Iout × η) / (1 - η)其中,Iavg是整流二极管的平均电流,Iout是负载电流,η是开关电源的效率。
5.功率开关管选择计算公式:功率开关管主要用于开关转换和功率调节,选择适当的功率开关管可以提高效率和可靠性。
功率开关管选择的计算公式如下:Pd = (Vin - Vout) × Iout / η - Vout × Iout其中,Pd是功率开关管的功耗,Vin是输入电压,Vout是输出电压,Iout是负载电流,η是开关电源的效率。
开关电源工作原理与设计
开关电源工作原理与设计1. 概述开关电源是一种将电能从一种形式转换成另一种形式的电源装置。
它通过开关器件(如晶体管、MOSFET等)来精确控制电路的通断,从而实现对电能的高效调节和转换。
本文将详细介绍开关电源的工作原理和设计。
2. 开关电源工作原理2.1 输入电路开关电源的输入电路通常包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。
-输入滤波电路用于去除输入电源中的高频噪声和杂散信号。
- 整流电路将交流输入转换为直流信号,常见的整流方式有单相整流桥和三相整流桥。
- 功率因数校正电路主要用于改善电源对电网的功率因数,提高电能的利用率。
2.2 PFC控制电路功率因数校正(PFC)是开关电源中的一个重要环节,通过控制输入电流和输入电压之间的相位关系,提高整体效率和功率因数。
常见的PFC控制技术有边界模式控制和谐振模式控制。
2.3 DC-DC变换器DC-DC变换器是开关电源的核心部分,它将输入的直流电压转换为需要的输出电压。
常见的DC-DC变换器包括降压、升压、降压升压和反激式变换器。
2.4 控制电路开关电源中的控制电路主要负责检测输出电压和输出电流,并通过反馈回路对开关器件的导通和断开进行精确控制。
常见的控制技术有电压模式控制和电流模式控制。
3. 开关电源的设计要点3.1 选型与设计在开关电源的设计过程中,需要根据实际需求选择合适的开关器件、电容和电感等元件,并进行适当的参数计算和仿真分析,以保证整体性能和稳定性。
3.2 效率和功率因数开关电源的效率和功率因数是评估其性能的重要指标。
通过合理的拓扑结构设计、优化控制算法和合适的滤波电路,可以提高开关电源的效率和功率因数。
3.3 温度管理由于开关电源中包含许多功率器件,温度管理是开关电源设计中需要重点考虑的问题。
合理的散热设计和温度保护措施可以提高开关电源的可靠性和寿命。
3.4 EMI/EMC设计开关电源可能会产生电磁干扰和接收外部干扰,因此应进行合适的EMI/EMC设计,包括滤波、屏蔽和接地等,以满足相关标准和要求。
pkload 开关电源设计要点
一、概述越来越多的电子产品使用pkload开关电源设计,这种设计可以提高电源转换效率并减小电路尺寸。
然而,要想设计一个高质量的pkload开关电源,需要考虑许多方面的要点。
本文将分析pkload开关电源设计的关键要点,以帮助工程师设计出更加稳定、高效的电源系统。
二、电源拓扑选择1. pkload开关电源可以采用多种不同的拓扑,包括Boost、Buck、Buck-Boost等。
在选择拓扑时,需要考虑输入/输出电压范围、负载变化情况以及转换效率等因素。
不同的拓扑适用于不同的应用场景,工程师需要根据具体情况进行选择。
2. 特殊应用场景可能需要特殊的拓扑,如高压、高频变换器等。
在选择拓扑时需充分考虑这些特殊情况,并针对性地进行设计和优化。
三、功率器件选择1. 选择合适的功率器件是pkload开关电源设计的关键。
工程师需要考虑器件的导通/关断损耗、开关速度、最大工作电压和电流、热阻等参数,以保证电源系统的稳定性和效率。
2. 典型的功率器件包括MOSFET、IGBT、二极管等,不同的器件有各自的优缺点,工程师需要根据实际需求进行选择。
四、控制策略设计1. 控制策略是pkload开关电源设计中至关重要的一环。
常见的控制策略包括电压模式控制、电流模式控制以及混合控制等,工程师需要根据应用场景选择适合的控制策略。
2. 控制策略的设计需要充分考虑系统动态响应、稳态误差、过载/短路保护等方面,以确保电源系统在各种工况下都能稳定可靠地工作。
五、参考设计及仿真验证1. 对于pkload开关电源设计,工程师可以参考已有的设计方案和资料,以快速搭建原型并进行测试验证。
2. 在实际设计过程中,可以利用仿真软件如SPICE、PSIM等进行电路仿真,以评估系统的性能、稳定性和可靠性,并优化设计方案。
六、EMI/EMC设计1. 电磁兼容性(EMC)和电磁干扰(EMI)是pkload开关电源设计中需要重点考虑的问题。
电源系统产生的干扰可能影响其他电子设备的正常工作,因此需要进行EMI/EMC设计并满足相应标准要求。
开关电源设计方案细节详解
开关电源设计细节详解1、电源设计项目前期各个参数注意细节借鉴下NXP的这个TEA1832图纸做个说明。
分析里面的电路参数设计与优化并做到认证至量产。
在所有的元器件中尽量选择公司仓库里面的元件,和量大的元件,方便后续降成本拿价格。
贴片电阻采用0603的5%,0805的5%,1%,贴片电容容值越大价格越高,设计时需考虑。
1、输入端,FUSE选择需要考虑到I^2T参数。
保险丝的分类,快断,慢断,电流,电压值,保险丝的认证是否齐全。
保险丝前的安规距离2.5mm以上。
设计时尽量放到3mm以上。
需考虑打雷击时,保险丝I2T是否有余量,会不会打挂掉。
2、这个图中可以增加个压敏电阻,一般采用14D471,也有采用561的,直径越大抗浪涌电流越大,也有增强版的10S471,14S471等,一般14D471打1KV,2KV雷击够用了,增加雷击电压就要换成MOV+GDT了。
有必要时,压敏电阻外面包个热缩套管。
3、NTC,这个图中可以增加个NTC,有的客户有限制冷启动浪涌电流不超过60A,30A,NTC的另一个目的还可以在雷击时扛部分电压,减下MOSFET的压力。
选型时注意NTC的电压,电流,温度等参数。
4、共模电感,传导与辐射很重要的一个滤波元件,共模电感有环形的高导材料5K,7K,0K,12K,15K,常用绕法有分槽绕,并绕,蝶形绕法等,还有UU型,分4个槽的ET型。
这个如果能共用老机种的最好,成本考虑,传导辐射测试完成后才能定型。
5、X电容的选择,这个需要与共模电感配合测试传导与辐射才能定容值,一般情况为功率越大X电容越大。
6、如果做认证时有输入L,N的放电时间要求,需要在X电容下放2并2串的电阻给电容放电。
7、桥堆的选择一般需要考虑桥堆能过得浪涌电流,耐压和散热,防止雷击时挂掉。
8、VCC的启动电阻,注意启动电阻的功耗,主要是耐压值,1206的一般耐压200V,0805一般耐压150V,能多留余量比较好。
9、输入滤波电解电容,一般看成本的考虑,输出保持时间的10mS,按照电解电容容值的最小情况80%容值设计,不同厂家和不同的设计经验有点出入,有一点要注意普通的电解电容和扛雷击的电解电容,电解电容的纹波电流关系到电容寿命,这个看品牌和具体的系列了。
开关电源电路设计要点与调试
3. 选取变压器磁芯气隙:
4. 对开关变压器初级线圈进行直流迭加测试: 最大迭加直流: 最大伏秒容量:
VTm E Im LX LX 0.9
…………(8) …………(9)
VTm I m LX 0.9
最大伏秒容量一定要合格,不合格,需要推倒重来! 详细内容请参考《开关变压器伏秒容量的计算与测量》一文。
第二步,求最小占空比Dmin :
在实际应用中,为了安全,最小占空比Dmin最少要比极限占空比Dmax多留30% 的余量,由此可求得: Dmin = Dmax×0.7 = 0.437×0.7 = 0.306 …………(3)
13
开关变压器匝数比的计算
在反激式开关电源中,输出电压不但与占空比有关,而且还与开关变压 器初、次级线圈的匝数比有关,而开关变压器初、次级线圈的匝数比是不可 变的,一旦最小占空比 Dmin 确定之后,开关变压器初、次级线圈的匝数比
6
RL
FSD200单IC开关电源简介
上图是一个采用仙童公司产品FSD200设计的单IC开关电源,FSD200采用LDMOS (
横向扩散金属氧化物半导体)工艺,输出功率为4~5W(85~265Vac-50℃),其工 作频率为130~138KHz来回跳动,其目的是使干扰信号的频谱不要集中在一点上,频 谱越分散对EMC越有利。 LDMOS 与VDMOS的主要区别在于,前者内阻小,但功率 也小,后者功率大,但内阻也相应增大,因此, VDMOS 多为多个管芯并联。
(2)式中,BVm=(Uim+Upm),为电源开关管的最高耐压, Dmax 为:当输入
电压为最大值(Uim),且改变占空比使电源开关管两端电压达到最高耐压值时,此时占 空比所能达到的最大值,即极限值。 值得指出的是:占空比是随着输入电压变化而变化的,当输入电压为最大值时,此时 动态变化的D应该为最小值Dmin,但(2)式中的极限值Dmax则另有意义,它表示:当 输入电压为最大值,且此时的占空比D也达到极限值Dmax时,电源开关管将会过压被击 穿。因此,实际工作中的最小占空比 Dmin 应该比(2)式中的 Dmax 小好多,一般取 Dmin =0.7 Dmax 较为合适。
开关电源的设计毕业论文
开关电源的设计毕业论文开关电源的设计一、引言开关电源是现代电子设备中常用的电源供应方式之一,其具有高效率、小体积和稳定性好等优点,在各个领域得到广泛应用。
本文将探讨开关电源的设计方法和关键技术,以及其在毕业论文中的应用。
二、开关电源的基本原理开关电源的基本原理是利用开关管(MOSFET)的开关特性,通过周期性开关和关闭来调整输入电压,从而实现对输出电压的稳定控制。
其主要由输入滤波电路、整流电路、功率变换电路、输出滤波电路和控制电路等组成。
三、开关电源设计的关键技术1. 开关管的选型开关管是开关电源中最关键的元件之一,其性能直接影响到整个电源的效率和稳定性。
在选型时需要考虑开关管的导通电阻、开关速度和耐压能力等因素,以满足设计要求。
2. 控制电路的设计控制电路是开关电源中的核心部分,其主要功能是对开关管的开关频率和占空比进行控制。
常用的控制方法有脉宽调制(PWM)和频率调制(FM)等。
在设计过程中需要考虑控制电路的稳定性和抗干扰能力。
3. 输出滤波电路的设计输出滤波电路主要用于滤除开关电源输出端的高频噪声和纹波,以保证输出电压的稳定性和纹波系数的要求。
常用的滤波电路包括LC滤波电路和Pi型滤波电路等,设计时需要根据具体应用场景选择合适的滤波电路结构。
四、开关电源在毕业论文中的应用开关电源在毕业论文中的应用非常广泛,可以用于各种电子设备的电源供应,如无线通信设备、嵌入式系统和工业自动化设备等。
在毕业论文中,可以通过对开关电源的设计和优化,提高电源的效率和稳定性,从而为论文的研究成果提供可靠的电源支持。
五、开关电源设计的挑战和发展趋势开关电源设计面临着一些挑战,如电磁干扰、温升和成本等问题。
为了应对这些挑战,研究人员正在不断提出新的设计方法和技术,如谐振开关电源、多电平开关电源和混合开关电源等。
未来,开关电源设计将更加注重节能、高效和可靠性,以满足不断发展的电子设备需求。
六、结论开关电源是一种高效、小体积和稳定性好的电源供应方式,在毕业论文中具有重要的应用价值。
开关电源设计与调试
图2-2-a 纯电阻负载开关电路 晶体管的开关特性参数: 1、延时时间 延时时间 td:从输入信号Vin变正起,到集电 极电流Ic上升到最大值Icm的10%所需时间。 2、上升时间 上升时间 tr:集电极电流Ic从10%上升到最 大值Icm的90%所需时间。 3、储存时间 储存时间 ts:从输入信号变负起,集电极电 流最大值Icm下降到90%所需时间。 4、下降时间 下降时间 tf:集电极电流Ic从90%Icm下降 到10%Icm所需时间。 11 图2-2-b 纯电阻负载的开关损耗
件下的数据,这意味着BJT 、MOSFET要带一个无限大的散热片才能达到此参数。
17
开关电源设计要点 ♫ 3.0
开关电源变压器设计要点
18
3.1 变压器铁芯的磁化曲线
根据图3-1可以求得双激式和单激 式变压器初级线圈的匝数分别为:
B Bm
V
c
B
Uτ 108 单激式: N1 = (3-1) S ( Bm − Br )
电源输出功率的大小,决定开关电源选择什么样的工作方式或电路,从性价比 方面来考虑,一般输出功率低于5瓦的开关电源,最好选用反激式单IC开关电 源,如FSD200、ICE2A0565等。这些单IC开关电源把驱动电路和电源开关管 同封装在一个壳体中,其电路很简单,并且工作频率很高,因此,滤波电容以及 开关变压器的体积都可以做得很小,开关电源的体积做得非常小。 单从成本方面考虑,20瓦以下的开关电源,也可以选用晶体管自激式开关电源。 这种开关电源电路相对比较很简单,但由于晶体管的导通和关断时间相对比场效 应管大很多,因此,这种开关电源一般工作频率不能选得很高,所以体积相应要 大一些。随着输出功率增大,自激式开关电源的工作频率也要相应降低,其在成 本方面就不再具有优势。 输出功率在15~100瓦之间,如果对输出电压负载特性要求不是很高,最好选 用带驱动IC的场效应管反激式开关电源;如果对输出电压负载特性要求比较高, 可选用场效应管正激式开关电源,但正激式开关电源体积比较大,成本也较高。
开关电源的原理与设计
开关电源的原理与设计开关电源是一种高效、稳定并且广泛应用于各种电子设备中的电源供应方式。
本文将探讨开关电源的原理与设计方法,帮助读者理解和应用开关电源技术。
一、开关电源的原理开关电源的工作原理主要基于开关器件(如晶体管或MOSFET)、变压器和滤波电路。
其基本原理如下:1. 输入电压通过整流桥变成直流电压,然后经过输入滤波电路去除大部分的纹波。
2. 直流电压通过PWM(脉宽调制)技术控制开关器件,使其周期性地开关。
3. 开关器件的快速开关与关断导致电压和电流的变化,并通过变压器传导到输出端。
4. 输出电压经过输出滤波电路去除纹波,然后供应给负载。
二、开关电源的设计要素1. 选定开关器件:合适的开关器件应具备低导通电阻、快速开关速度和高耐受电压等特点。
2. 设计变压器:变压器的设计应根据输入输出电压比例、功率需求和开关频率来选择合适的磁芯和线圈参数。
3. 输出滤波:合理设计输出滤波电路以减小输出纹波,采用合适的电容和电感来实现滤波效果。
4. 转换控制电路:PWM技术常用于控制开关器件的开关频率和占空比,需要设计合适的控制电路来实现转换。
三、开关电源的设计步骤1. 确定功率需求:根据需求确定开关电源的输出功率和电压范围。
2. 选择开关器件:根据功率需求选择适合的开关器件,考虑其导通电阻、开关速度和电压容忍度等。
3. 设计变压器:根据输入输出电压比例和功率需求设计变压器的磁芯和线圈参数。
4. 设计滤波电路:根据输出电压的纹波要求确定输出滤波电路的参数,包括电容和电感等。
5. 设计转换控制电路:选择合适的PWM控制芯片或设计自己的控制电路,实现开关器件的控制。
四、开关电源的优点1. 高效性:相比线性电源,开关电源的转换效率更高,能够节省能源并减少功耗。
2. 稳定性:开关电源具有更好的稳定性和调节性能,能够在不同负载条件下保持输出电压的稳定。
3. 体积小巧:开关电源采用高频开关器件和储能元件,使得电源尺寸更小、重量更轻。
开关电源硬件设计毕业设计
开关电源硬件设计毕业设计开关电源硬件设计毕业设计引言:开关电源是现代电子设备中广泛应用的一种电源供应方式。
其具有高效率、小体积、轻重量等优点,被广泛应用于计算机、通信、工业控制等领域。
本篇文章将探讨开关电源硬件设计的相关内容,包括设计原理、关键参数、设计流程以及一些常见问题和解决方法。
一、设计原理开关电源的设计原理基于电能的转换和调节。
其基本工作原理是通过开关管的开关动作,将输入电能转换为高频脉冲信号,再经过整流、滤波、稳压等环节,最终得到稳定的直流输出电压。
开关电源的核心是开关管,其开关频率和占空比的控制决定了输出电压的稳定性和效率。
二、关键参数在开关电源硬件设计中,有几个关键参数需要考虑和优化。
首先是输出电压的稳定性,即输出电压的波动范围。
稳定的输出电压是保证电子设备正常工作的基础。
其次是效率,开关电源的高效率能够减少能量损耗,提高整体能源利用率。
此外,还需要考虑输出电流的能力、开关频率、过载保护等参数。
三、设计流程开关电源硬件设计的流程一般包括以下几个步骤:1. 确定需求:根据应用场景和电子设备的需求,确定输出电压、电流、工作温度等参数。
2. 选取拓扑结构:根据需求和设计目标,选取合适的开关电源拓扑结构,如Buck、Boost、Buck-Boost等。
3. 选择元器件:根据选定的拓扑结构,选择合适的开关管、二极管、电感、电容等元器件。
4. 进行仿真:利用电路仿真软件,对设计的电路进行仿真,验证电路的性能和参数。
5. PCB设计:根据仿真结果,进行PCB布局和走线设计,保证电路的稳定性和可靠性。
6. 原型制作:根据PCB设计文件,制作开关电源的实际样品。
7. 调试和测试:对制作好的开关电源进行调试和测试,验证其性能和稳定性。
8. 优化和改进:根据测试结果,对设计进行优化和改进,提高电路的性能和可靠性。
四、常见问题与解决方法在开关电源硬件设计过程中,常会遇到一些问题,下面介绍几个常见问题及其解决方法:1. 电磁干扰:开关电源的高频脉冲信号可能会对周围的电子设备产生电磁干扰。
48V10A高频开关电源设计
48V10A高频开关电源设计高频开关电源是一种常见的电源形式,它具有高效率、高功率密度和小尺寸等优点。
在设计48V10A高频开关电源时,需要考虑以下几个方面:输入电源、开关电源拓扑结构、控制电路、功率器件和保护电路。
首先,输入电源是指输入到开关电源的电源电压。
对于48V10A高频开关电源,一般可以采用220V交流电作为输入电源。
由于输入电压范围较大,需要加入输入滤波电路以减小电源干扰。
其次,选择合适的开关电源拓扑结构是关键。
常见的开关电源拓扑结构有Boost、Buck、Buck-Boost和Cuk等。
对于输出电压较高的48V10A高频开关电源,可以选择Boost拓扑结构。
Boost拓扑结构可以将输入电压放大到较高的输出电压,同时提供稳定的输出电流。
然后,控制电路是控制开关电源的关键部件。
常见的控制方式有固定频率PWM控制和变频PWM控制。
对于48V10A高频开关电源,可以选择固定频率PWM控制。
固定频率PWM控制可以保证开关电源的稳定性和可靠性。
接着,功率器件是开关电源设计中非常重要的组成部分。
在选择功率器件时,需要考虑其导通损耗和开关损耗。
一般可以选择MOSFET或IGBT作为功率器件。
MOSFET具有开关速度快、导通损耗小的优点,适合进行高频开关。
IGBT则适合用于高压和大电流的开关场合。
最后,保护电路是保护开关电源和负载的安全和稳定运行的重要部分。
常见的保护电路有过压保护、过流保护和短路保护等。
这些保护电路可以保证开关电源和负载在异常情况下的安全运行。
在设计48V10A高频开关电源时,需要综合考虑以上几个方面。
设计过程中,可以采用开关电源设计软件和仿真工具来辅助设计和优化。
设计完成后,还需要进行实际的测试和验证,确保开关电源的性能和可靠性。
总结起来,设计48V10A高频开关电源需要考虑输入电源、拓扑结构、控制电路、功率器件和保护电路等多个方面。
通过合理选择和设计,可以实现高效率、高功率密度和小尺寸的高频开关电源。
大功率开关电源方案
大功率开关电源方案概述大功率开关电源是一种用于将输入电源转换为所需输出电压的电源系统。
它通过开关器件的开关操作来调节输入电源的能量传输,从而实现输出电压的调整。
本文将介绍大功率开关电源的工作原理、设计考虑因素以及一种常见的大功率开关电源方案。
工作原理大功率开关电源的工作原理基于开关器件的开关操作。
开关器件使用高频脉冲信号控制开关时间,使得输入电源能够以高效率进行能量传输。
以下是大功率开关电源的基本工作流程:1.输入电源首先经过整流器将交流电转换为直流电。
2.直流电进入开关电源的开关器件。
开关器件周期性地打开和关闭,产生高频脉冲。
3.脉冲信号进入输出变压器,通过变压器的绕组传递给输出负载。
4.输出负载将电能转化为所需的形式,如电流或电压。
设计考虑因素在设计大功率开关电源时,需要考虑以下几个因素:1. 输出功率要求大功率开关电源的设计首先需要确定所需的输出功率。
输出功率决定了开关器件和变压器的选型,以及决定了电源的整体尺寸和散热需求。
2. 效率和能量损耗大功率开关电源的效率是一个重要考虑因素。
效率高的设计可以减少电源的热损耗,提高电源的使用寿命。
此外,减少能量损耗还能节省电能成本。
3. 输入电压和输出电压范围大功率开关电源需要适应不同的输入电压和输出电压要求。
设计时需要考虑输入电压范围的波动和输出电压的稳定性。
4. 稳定性和过载保护开关电源需要具备良好的稳定性和过载保护功能。
稳定性可以确保输出电压在负载变化时保持稳定,而过载保护可以防止过大的电流损坏电源或输出负载。
5. 散热和温度控制大功率开关电源在工作过程中会产生一定的热量。
设计时需要考虑散热和温度控制措施,以确保电源在工作过程中保持适当的温度。
一种常见的大功率开关电源方案以下是一种常见的大功率开关电源方案的设计流程:1.确定输出功率要求。
根据实际需求确定所需的输出功率。
2.选取合适的开关器件。
根据输出功率和效率要求,选择适合的开关器件,如MOSFET或IGBT。
开关电源技术与设计pdf
开关电源技术与设计pdf开关电源技术与设计一直是电子工程师需要掌握的核心技术之一。
在电源电子学中,开关电源是一种将直流电变成所需电压的电路,广泛应用于计算机、通信、工业控制、家用电器等领域。
本文将对开关电源技术与设计进行简要介绍。
一、开关电源技术简介开关电源技术是利用开关管的导通和截止来改变电路的导通状态,通过变换电路元器件的电容、电感和电阻等特性来实现所需电流与电压变化的电路技术。
开关电源技术的最大特点是具有高效率、小体积、高可靠性和灵活性等优势。
二、开关电源设计要点1.开关管的选择:开关管是开关电源设计的核心元器件,选择适合的开关管能够使开关电源的效率和可靠性得到保证。
同时需要充分考虑开关管的耐压、导通电阻和开关速度等因素。
2.输出滤波电路:开关电源输出会产生噪声和干扰信号,需要通过输出滤波电路来减小这些干扰。
常见的输出滤波电路包括低通滤波器和Pi 型滤波器。
3.稳压控制电路:开关电源需要稳定的电压输出,需要通过稳压控制电路来实现。
常见的稳压控制电路包括线性稳压器和开关稳压器。
4.过流过压保护电路:在电路工作过程中,可能会出现过流或过压现象,需要具备相应的保护电路来避免由此带来的危险。
常见的过流过压保护电路包括电流保护器和限流电路。
5.开关电源的散热设计:由于开关电源功率密度较高,会产生大量的热量,需要通过散热设计来保证电路正常运行。
常见的散热设计包括散热器的选择和散热片的设计。
三、开关电源常见故障及排除方法1.输出电压不稳定:可以检查稳压控制电路是否正常,输出滤波电路是否失效。
2.开关管损坏:检查开关管的选型是否合适,开关管的驱动电路是否正常。
3.电路启动不正常:可以检查开关管是否导通,控制电路是否启动。
四、开关电源的未来发展趋势随着新能源、智能家居、工业自动化等领域的不断拓展,开关电源将会以更高效、更小型、更智能的形式得到广泛应用。
在新材料、新工艺的技术驱动下,开关电源的未来发展趋势将会更加多样化和创新化。
开关电源设计注意事项
开关电源设计注意事项《开关电源设计注意事项》开场引言:嘿,朋友!你要是觉得开关电源设计就是简单地把几个零件凑一块儿,那可就大错特错喽。
这就好比做菜,你以为把食材一股脑儿扔锅里就能做出美味佳肴吗?当然不是啦!开关电源设计里面可是有好多需要注意的地方,要是不注意,做出来的电源可能就会像个调皮捣蛋的小鬼,时不时出点毛病,给你找点麻烦。
所以呢,今天咱们就好好聊聊开关电源设计的那些注意事项。
核心注意事项:一、“选好功率元件,根基要打牢”你知道吗?功率元件就像是盖房子的地基,要是没选好,这开关电源可就危险了。
功率元件的质量直接决定了电源的性能和稳定性。
如果用了质量不好的功率元件,就像是用了脆弱的砖头盖房子,房子很容易就塌了。
比如说,功率晶体管如果承受不了设计要求的电流和电压,那就会发热过度,就像人发烧了一样,然后可能就会被烧坏。
这样一来,整个开关电源也就没法正常工作了。
实际建议呢,在选择功率元件之前,一定要仔细查看元件的参数手册。
看看它的额定电流、电压、功率损耗等参数是不是符合你的设计要求。
别嫌麻烦,多找几家供应商对比对比。
可以去一些专业的电子元件网站或者论坛看看大家的评价,就像你买东西之前看评论一样,这样就能选到靠谱的功率元件啦。
二、“变压器可不能马虎”变压器在开关电源里可是个关键角色,它就像是一个神奇的能量转换站。
如果变压器设计或者选择不好,那电源的效率就会大打折扣。
想象一下,变压器就像是一个管道,电流从这个管道里通过,如果管道的大小不合适,或者内部结构有问题,电流就不能顺畅地通过,就像水流在堵塞的管道里一样。
比如说,变压器的匝数比如果计算错误,那么输出的电压就可能不符合要求。
那怎么办呢?在设计变压器的时候,要根据输入输出电压的要求,精确计算匝数比。
而且要考虑变压器的磁芯材料,不同的磁芯材料有不同的特性。
像铁氧体磁芯,它在高频下性能比较好,但是在低频下可能就不太行了。
所以要根据你的开关电源的工作频率来选择合适的磁芯材料。
开关电源环路补偿设计
开关电源环路补偿设计
开关电源是一种高效率、小体积、轻重量的电源,广泛应用于电子设备中。
然而,由于其开关频率高、电路复杂,容易产生电磁干扰和噪声,影响电子设备的正常工作。
因此,开关电源环路补偿设计显得尤为重要。
开关电源环路补偿设计的目的是通过改变电路参数,使得开关电源的输出电压稳定、纹波小、噪声低,从而提高电子设备的可靠性和稳定性。
具体来说,开关电源环路补偿设计需要考虑以下几个方面: 1. 选择合适的补偿电路
开关电源环路补偿电路有很多种,如电容补偿、电感补偿、阻抗补偿等。
不同的补偿电路适用于不同的开关电源,需要根据具体情况选择合适的补偿电路。
2. 设计合适的补偿参数
补偿电路的参数包括电容、电感、阻抗等,需要根据开关电源的工作频率、输出电压、负载电流等因素进行合理设计。
一般来说,补偿电路的参数越大,补偿效果越好,但也会增加成本和体积。
3. 优化补偿电路的布局
补偿电路的布局也会影响补偿效果。
一般来说,补偿电路应尽量靠
近开关电源的输出端,减少电路的干扰和噪声。
同时,补偿电路的布局也需要考虑电路的可靠性和安全性。
4. 调试和测试补偿效果
补偿电路设计完成后,需要进行调试和测试,以验证补偿效果是否符合要求。
一般来说,可以通过示波器、频谱分析仪等测试设备进行测试,对补偿电路进行优化和调整。
开关电源环路补偿设计是一项复杂而重要的工作,需要综合考虑电路参数、布局、测试等因素,以提高开关电源的稳定性和可靠性,保证电子设备的正常工作。
开关电源自激频率计算公式
开关电源自激频率计算公式在开关电源中,自激振荡是一种常见的现象,它是由于开关管的导通和关断过程中的电荷积累和放电导致的。
自激振荡的频率是开关电源设计中需要重点考虑的参数之一,因为它直接影响到开关电源的稳定性和效率。
在本文中,我们将介绍开关电源自激频率的计算公式及其相关知识。
自激频率的计算公式可以通过开关电源的电路结构和元件参数来推导得出。
一般来说,开关电源的自激频率与开关管的导通和关断时间、输出电感和输出电容等参数有关。
下面我们将分别介绍这些参数对自激频率的影响,并推导出自激频率的计算公式。
首先,我们来看开关管的导通和关断时间对自激频率的影响。
在开关电源中,开关管的导通和关断时间决定了电荷的积累和放电的速度,进而影响自激振荡的频率。
一般来说,导通时间越短、关断时间越长,自激频率越高。
导通和关断时间可以通过开关管的参数和工作条件来计算得出,一般可以通过开关管的数据手册或者实际测量来获得。
其次,输出电感和输出电容也对自激频率有一定的影响。
在开关电源中,输出电感和输出电容是用来滤波和储能的元件,它们的参数会影响到自激频率的大小。
一般来说,输出电感越大、输出电容越小,自激频率越高。
输出电感和输出电容的数值可以通过电路设计来确定,一般需要考虑到输出电压的稳定性和输出波形的纹波等因素。
基于上述参数的影响,我们可以得出开关电源自激频率的计算公式如下:f = 1 / (2 π√(L C))。
其中,f表示自激频率,L表示输出电感的值,C表示输出电容的值,π表示圆周率。
通过这个公式,我们可以清晰地看到自激频率与输出电感和输出电容的关系,进而可以通过调节这两个参数来控制自激频率的大小。
除了上述参数之外,还有一些其他因素也会对自激频率产生影响,比如开关管的驱动电路、负载的变化等。
在实际设计中,需要综合考虑所有这些因素,并通过实验和仿真来验证自激频率的计算结果。
总之,开关电源自激频率是一个重要的设计参数,它直接影响到开关电源的性能和稳定性。
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电源招聘专家开关电源设计的一般考虑在设计开关电源之前,应当仔细研究要设计的电源技术要求。
现以一个通信电源模块的例子来说明设计要考虑的问题。
该模块的技术规范如下:1 电气性能除非另外说明,所有参数是在输入电压为220V,交流50Hz以及环境温度25℃下测试和规定的.表1.11.1 输入电压:单相交流额定电压有效值220V±20% 频率:频率范围45-65Hz 电流:在满载运行时,输入220V,小于8A。
在264V时,冲击电流不大于18A 效率:负载由50%-100%为表 2.1值功率因数:大于0.90,负载在50%以上,大于0.95 谐波失真:符合IEC 555-2要求启动延迟:在接通电源3秒内输出达到它的额定电平保持时间:输入176V有效值,满载,大于10mS1.2 输出电压:在满载时,输出电压设定在表1值的±0.2%电流:负载电流从零到最大值(参看表1),过流保护开始是恒流,当电压降低到一定值得时,电流截止. 稳压特性:负载变化由零变到100%, 输入电压由176V变到264V最坏情况下输出电压变化不超过200mV. 瞬态响应:在没有电池连接到输出端时,负载由10%变化到100%,或由满载变化的10%,恢复时间应当在2mS之内.最大输出电压偏摆应当小于1V. 静态漏电流:当模块关断时,最大反向泄漏电流小于5mA. 温度系数:模块在整个工作温度范围内≤±0.015%. 温升漂移:在起初30秒内,±0.1%输出噪音:输出噪音满足通信电源标准,衡重杂音<2mV.电源招聘专家1.3 保护输入:输入端保护保险丝定额为13A. 输出过压:按表1.1设置过压跳闸电压,输出电压超过这个电平时,将使模块锁定在跳闸状态.通过断开交流输入电源使模块复位. 输出过流:过流特性按表1.1的给定值示于图1.过流时,恒流到60%电压,然后电流电压转折下降.(最后将残留与短路相同的状态) 输出反接:在输入反接时,在外电路设置了一个保险丝烧断(<32A/ 55V) 过热:内部检测器禁止模块在过热下工作,一旦温度减少到正常值以下,自动复位.1.4 显示和指示功能输入监视:输入电网正常显示. 输出监视:输出电压正常显示.(过压情况关断). 限流指示:限流工作状态显示. 负载指示:负载大于低限电流显示. 继电器:输入和输出和输入正常同时正常显示。
输出电流监视:负载从10%到100%,指示精度为±5%. 遥控降低:提供遥控调节窗口.1.5 系统功能电压微调:为适应电池温度特性,可对模块的输出电压采取温度补偿. 负载降落:为适应并联均流要求,应能够调节外特性。
典型电压降落0.5%,使得负载从零到增加100%,输出电压下降250mV. 遥控关机:可实现遥控关机。
1.6 电气绝缘下列试验对完成的产品100%试验。
1.在L(网)和N(中线)之间及其它端子试验直流电压为6kV.2.在所有输出端和L,N及地之间试验直流2.5kV.这检查输出和地之间的绝缘.3.下列各点分别到所有其它端子试验直流100V:电压降低(11和12脚) 继电器接点(14,15和16脚) 状态选择-输入,输出和电流限制(3,4,5和6脚)4.地连续性-以25A,1 分钟检查,确认安全接地的阻抗小于0.1Ω.1.7 电磁兼容电源招聘专家符合邮电部通信电源标准.2 机械规范尺寸:略重量:略安装方向:模块设计安装方向是面板垂直放置,使空气垂直通过模块. 通风和冷却:模块的顶部和底部都有通风槽,使空气流通过模块,经过散热器.因此在系统中应当没有阻碍地对流冷却模块,并应强迫冷却装置使冷却空气经过模块自由流通.3 环境条件环境温度:在0~55℃温度范围内满功率工作.在模块下50mm处模块的入口测量温度. 存储温度:-40~+85℃湿度:5%~80%,不结冰. 高度:-60m~2000m工作;-60m~10000m不工作.4 可靠性MTBF大于100000小时. 这些要求包括:输入电源,输入电压的类型-交流还是直流。
交流电源的频率和电压变化范围,整流滤波方式,是否有功率因数要求?如果是直流电源,是直流发电机,还是蓄电池、抑或其它直流变换器?是电流源还是电压源?它们的变化范围和纹波大小。
输出电压(电流)大小和调节范围,稳压(或稳流)精度,输出有几路?输出电流(或输出功率),输出纹波电压要求,是否需要限流?瞬态响应要求。
负载特性:蓄电池,还是荧光灯,还是电机?这些电气性能之外,是军用还是民用?EMC要求,环境温度。
体积与重量要求。
是否需要遥控,遥测或遥调?是否需要提供自检测,如此等等。
设计出的电源必须满足这些要求。
1.1 主电网电源如果你购进国外电气设备,不管青红皂白就去插上电源,弄不好就可能烧坏设备电源。
因此,要安全使用国外设备,要知道国外电网电源的种类和相关标准。
如果你设计的产品是提供出口,也必须了解该地区的电网的标准。
首先世界上主电网的交流电源频率在美国是60Hz,而在中国和欧洲是50Hz。
实际上,频率也有一定的变化范围,电网负荷重的时候,50Hz可能降低到47Hz;如果负载很轻时,60Hz 可能上升到63Hz。
这是因为带动发电机的发动机转速不可能是没有调节公差的恒速运行。
50Hz供电的直流电源必须使用比60Hz供电更大的滤波元件,供电变压器铁芯更大或线圈匝数更多。
电源招聘专家其次电源电压在不同地区也不同:在中国,家用电器和小功率电气设备由单相交流220V供电,工业用电是三相380V。
在美国民用电源为110V(有时是120V),而家用电器,如洗衣机电源是208V,而工业用电是480V,但是照明却是277V,当然也有用120V的;在欧洲为230V,而在澳大利亚却是240V,如此等等。
以上的电网电压仅仅是其额定值,每一种电网都有允许偏差。
例如电网随负荷变化时产生较大波动。
在上世纪末我国电网改造前,电网电压波动范围高达30%以上。
随着国民经济发展,大量电厂建立,供电量充足,同时经过电网改造,合理输配电,目前在我国大多数地区供电质量明显提高,一般变化在10% 以内,即在198V~242V之间。
但在铁道系统和某些边远山区变化范围仍可能达到30%。
因此,你设计的开关电源,必须迎合使用地区的供电情况,即使遇到意外情况,也能够安全运行而不发生故障。
有时电网也可能丢失几个周波,要求有些电源能够不间断(保持时间)地工作,这就要求较大的输出电容或并联电池满足这一要求。
电网还存在过压情况。
雷击和闪电在2Ω阻抗上,引起线与线电压和共模干扰可高达6000V电压。
闪电有两种类型,一种是短脉冲,上升时间1.2μs,衰减时间50μs,另一种很高能量,衰减时间1ms。
电网还有瞬态电压,峰值达750V,持续半个电网周期,这主要是大的负载的接入或断开,或高压线跌落引起电网的瞬变。
实际上工业电网面临的问题远不止这些,交流电网是一个肮脏的环境。
你所设计的电源应当能够在这个环境中工作,同时还要满足国际和各地区安全标准要求。
1.2 电池在通信,电站,交通要求不间断供电的地方,电池作为不可缺少的储能后备能源。
大量移动通讯站和手机,以及电动汽车,助力电瓶车都依靠电池提供能量。
风力发电和太阳能发电存储峰值能量作为后备能源。
但是电池涉及到电化学和冶金学知识,已超出一般电气工程师的知识范畴。
这里介绍一些使用电池基础知识,使你知道设计充电电源和使用电池供电时应注意的一些问题。
利用电化学可逆原理做成的最基本的单元电池叫单体电池。
典型的单体电池是由两个金属极板和构成它们之间导电通路工作介质组成,这种通路材料可能是液体或固体,与特定化学机理有关。
这种结构关键在于是否能够更有效进行电-化学反应(可再充电,即二次电池,也称为蓄电池。
不能再充电叫一次电池)。
根据不同通路材料的安排,一个金属极板为电池的阳极-正极,另一个则为阴极-负极。
如将两个金属极板(阴极和阳极)接到电源上,电的作用改变了工作介质的化学状态,这就是储能。
如将已储能的电池极板接到负载,材料化学作用放出电荷返回到原始状态,释放出电能。
单体电池一般很低,例如铅酸蓄电池单体电池额定电压为2V。
因此较高电压的电池一般由许多单体电池串联组成。
应当注意:不要自己将电池连接成你需要的电压和容量,电池不能直接并联!你只能按制造厂系列产品选择你需要的电池容量和电压。
如果在每个电池端串电源招聘专家联一个二极管就可以并联。
在电池工作范围内,电池看起来像一个理想电压源,但实际电源并非如此。
首先,当充电时,端电压会升高;放电时,端电压会降低。
这就说明蓄电池存在内电阻,图1.1是标称电流压12V的NiH电池的伏安特性,随着输出电流的增加,输出电压下降(类似正弦双曲线)。
标称电压为12V,电池放出电流为负,充电电流为正。
电池放出小电流时,电池端有一个类似电阻的压降,电流加倍压降也几乎加倍;在大电流时,电压降增加减慢;在端电压下降到零以前,电流可以达到非常大的数值,但绝对不能将电池短路,如果将NiH电池输出短路将引起电池爆炸!其次,电池不是与频率无关的电压源,在充电和放电时,产生电化学作用需要一定的时间,等效为电容与内阻并联。
此外,在典型开关频率20kHz或更高时,电池有很大内阻抗。
这是因为电池端子间,内部极板间存在小电感;例如,一个NiH(镍-氢)电池可能具有200nH的感抗,五个这样的电池串联(获得6V电压)有大约1μH电感。
如果开关频率为200kHz,阻抗大约1Ω。
所以这时电池不是理想电压源,不可能吸收你的变换器产生的开关纹波,为此,通常在电池的两端并联一个电容,减少内电感的影响。
电池输出电流和输出电压的关系还与温度以及电池剩余电荷量有关。
如果放电电流太大,会损伤电池。
几乎所有电池,如果在远低于它的工作温度下放电,也会损坏电池。
例如密封铅酸电池在低于-10℃不能工作,这就是为什么在很冷的天气发动不了你的汽车。
制造厂标定电池的容量一般以电池具有的电荷量-安时(电流×时间=电荷AH)来表示。
这使得电源设计者感到为难,你不能够简单得到电池输出参数与多大能量的关系,因为它不等于电池容量乘以输出电压;何况输出电压又与输出电流有关。
这些参数关系由制造厂以曲线形式提供的,而曲线似乎不能直接找到你设计需要的工作点,需要从这些曲线来回参照得到你需要的数据。
你自己测试电池是不切实际的,因为每个制造厂制造的电池总有些小的差别,所以你不能假定每个电池具有相同的化学特性和安时定额,以及它们在同一场合具有相同的运行时间。
电源招聘专家另一个现象是自放电。
如果你充好电的电池放置在那里,不接任何负载,它自己会逐渐失去存储的能量。
失去能量所需要的时间与化学工作介质有关:如NiH电池24小时;密封铅酸蓄电池在温度25℃下约16月容量损失50%,温度升高10℃,时间缩短一半。