开关电源 PPT课件
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《开关电源培训》课件
开关电源的安全与环保
开关电源的安全标准
国际标准：IEC 609501
国内标准：GB 4943.12011
安全要求：防触电、防过 热、防电磁干扰等
环保要求：低噪音、低辐 射、低能耗等
开关电源的安全防护措施
接地保护：确保开关电源的接地线可靠连接，防止触电事故发生
过压保护：设置过压保护电路，防止电压过高导致设备损坏
控制电路：控制开关管的开关状态， 实现电源的稳压和稳流
整流器：将交流电转换为直流电
输出滤波器：用于滤除输出电压中的 高频噪声和干扰
开关管：控制电源的开关状态，实现电 源的稳压和稳流
反馈电路：检测输出电压，实现电源 的稳压和稳流
开关电源的工作流程
输入电压：将交 流电转换为直流 电
整流滤波：将直 流电转换为稳定 的直流电
开关电源具有体积小、重量 轻、效率高等优点
开关电源广泛应用于各种电 子设备中，如计算机、手机、
电视等
开关电源的分类
按照输入电压分类：单相输入、三相输入、多相输入 按照输出电压分类：单相输出、三相输出、多相输出 按照输出功率分类：小功率、中功率、大功率 按照控制方式分类：线性控制、开关控制、混合控制 按照应用领域分类：工业控制、通信设备、医疗设备、家用电器等
开关电源的参数设计
输入电压范围：确定开关电源的输入电 压范围，以满足不同应用场景的需求。
输出电压和电流：确定开关电源的输 出电压和电流，以满足不同负载的需 求。
功率因数：优化开关电源的功率因数， 降低对电网的影响，提高电网的稳定 性。
电磁兼容性：优化开关电源的电磁兼 容性，降低对其他设备的干扰，提高 系统的稳定性。
开关电源的应用
家用电器： 如电视、 冰箱、洗 衣机等
开关电源设计入门培训资料(ppt48张)
保险丝(Fuse)
保险丝的工作原理
保险丝通电时，由电能转换的热量使可熔体的 温度上升。正常工作电流或允许的过载电流通 过时，产生的热量通过可熔体、外壳体向周围 环境辐射，通过对流、传导等方式散发的热量 与产生的热量逐渐达到平衡。如果产生的热量 大于散发的热量，多余的热量就逐渐积聚在可 熔体上，使可熔体温度上升；当温度达到和超 过可熔体的熔点时，就会使可熔体熔化、熔断 而切断电流，起到了安全保护电路的作用。
功率二极管
功率场二极管选择及应用降额. 1)平均连续电流:80% 2) 浪涌电流: 90% 3)浪涌I2t: 80% 4)反向电压: 80% 5)雪崩能量: 不允许 6)最大的结温: 80%
功率二极管
功率二极管规格书
保险丝(Fuse)
保险丝的作用 1）正常情况下，保险丝在电路中起连接电 路的作用。 2）非正常情况下，保险丝作为电路中的安 全保护元件，通过自身熔断安全切断并 保护电路。
如上图所式，栅极电压从0V上升到10V过程中，栅极电流Ig包括I1和I2两 部分，
功率场效应管 (Mosfet)
Hale Waihona Puke 需要栅极的总电流Ig为Ig=I1+I2=0.36+0.564=0.924A
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动上升和下降时间 导通延迟时间：Trd=Vgsth（2.5V)-（0V） 关断延迟时间: Tfd=Vgl（10V)-Vgsth（2.5V)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动电路
10 R1
12 V1 1u C1 V2 1K R2
《开关电源技术》PPT课件
CR
iS
t
O
uVD
t
O
t0
t1
a)
b)
图5-2 硬开关电路及波形
a）电路图 b）理想化波形
（显示放大图）
2021/4/25
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5－31.2 零电压开关与零电流开关
❖ 零电压开通和零电流关断要靠电路中的谐振来实现。
❖ 零电压关断：与开关并联的电容能使开关关断后电 压上升延缓，从而降低关断损耗，有时称这种关断 过程为零电压关断。
❖ 软开关： – 在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后 引入谐振，使开关条件得以改善。 – 降低开关损耗和开关噪声。 – 软开关有时也被成为谐振开关。
❖ 工作原理： – 软开关电路中S关断后Lr与Cr间发生谐振，电路中电压和电流 的波形类似于正弦半波。谐振减缓了开关过程中电压、电流 的变化，而且使S两端的电压在其开通前就降为零。
a）基本开关单元 b）降压斩波器中的基本开关单元
c）升压斩波器中的基本开关单元 d）升降压斩波器中的基 本开关单元
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5－3.2 软开关电路的分类
1． 准谐振电路 ❖ 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。 ❖ 为最早出现的软开关电路，可以分为：
– 零电压开关准谐振电路(Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC）；
– 零电压开关多谐振电路(Zero-Voltage-Switching Multi-Resonant Converter—ZVS MRC）；
– 用于逆变器的谐振直流环节(Resonant DC Link）。
特点：
– 谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；
《开关电源设计》课件
电感的计算
根据电路要求计算合适的电 感值，需要考虑输入输出电 压、电流、开关频率等参数 。
电阻的选择与计算
根据电路要求选择合适的电 阻，需要考虑其阻值、功率 、精度等参数，并根据电路 参数计算出所需的阻值。
开关电源的优化设计方法
提高效率
采用低损耗元件、优化电路结构、降低热损 耗等方法提高效率。
降低噪音
3
AFR（年度故障率）
设备在单位时间内发生故障的概率。
影响开关电源可靠性的因素
元器件质量
元器件的品质和可靠性直接影响开关电源的寿命和稳定性。
电路设计
合理的电路设计能够提高开关电源的稳定性和可靠性。
制造工艺
制造工艺的精细程度和质量控制影响产品的可靠性和稳定性。
环境因素
温度、湿度、灰尘等环境因素对开关电源的可靠性产生影响。
全桥式开关电源
适用于大功率、要求输出电压 较高的场合。具有输出电压高
、效率高的特点。
开关电源的元件选择与计算
开关管的选择
根据电路要求选择合适的开 关管，如MOSFET、IGBT等 ，需要考虑其额定电压、电 流、开关频率等参数。
滤波电容的选择
根据输出电压的要求选择合 适的滤波电容，需要考虑其 容量、耐压、温度系数等参 数。
详细描述
开关电源是一种将电能进行高效转换的设备，通过控制开关管的工作状态，实 现电压和电流的调节。它具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点，因 此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用领域
总结词
开关电源广泛应用于通信、计算机、工业控制、医疗器械等 领域。
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点， 因此在许多领域得到广泛应用。它广泛应用于通信、计算机 、工业控制、医疗器械等领域，为各种电子设备提供稳定的 电源供应。
《开关电源基础教程》课件
开关电源的工作流程
01
输入电路将交流电转换 为直流电。
02
通过开关管的控制，将 直流电输入变压器进行 电压转换。
03
通过输出电路的滤波和 稳定，输出稳定的直流 电。
04
控制电路监测电源的工 作状态，根据需要调整 开关管的通断。
开关电源的波形分析
01
02
03
04
输入波形
分析输入电压和电流的波形， 了解其是否满足开关电源的要
THANKS
感谢观看
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，通过控制开关管开通和关断的时间比率 ，将输入的直流电压转换成特定的输出电压或电流。开关电源的核心是开关管， 通过控制其开通和关断的时间比率，实现电能的转换。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、动态性能好等特点。
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，相比传统的线性电源，具有更高的能源利用效率。由 于开关电源的开关管工作在高频率，使得其体积和重量相对较小，有利于设备的紧凑设计和轻量化。此外，开关 电源的动态性能较好，能够快速响应负载的变化，维持稳定的输出电压或电流。
高频化与小型化
随着技术的进步，开关电源正朝 着更高频率和更小体积的方向发 展，以满足便携式设备和穿戴设
备等新兴市场的需求。
智能化与网络化
智能化和网络化技术使得开关电源 具备远程监控、故障诊断和自动调 整等功能，提高了电源的管理效率 和可靠性。
绿色环保
随着环保意识的提高，低噪声、低 辐射、低能耗的绿色开关电源成为 未来的发展趋势，有助于减少对环 境的负面影响。
开关电源的应用前景
电动汽车与充电设施
开关电源培训 ppt课件
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理 （电流断续模式）
Vin
n:1
Vo
D
Io
Lm
Vgs
Co
D G
S
根据变压器的伏秒平衡：
Vo Vin * D n *(1 D)
Vo' Vo
Vd s Im
ID
根据能量守恒：
1 2
LmI
2 p
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Vin+nV
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VL
9
Vin -nVo
Vin Io ppt课件
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理（2）
Vin
n:1
Vo
D
Io
R Lm
Vc
Co
Vc
Lk
D G
S
Ploss=(Vc-Vin)2/R
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ppt课件
反激电源简化电路
15
ppt课件
3-2：变压器设计
参数设定：初级匝数-Np，次级匝数Ns，输入母线直流电压为Vin， 匝比为n，VDf为续流二极管反向耐压，Vo为输出电压，Vor为反射电 压，D为MOS开通占空比，Ton为MOS导通时间，Vleg为变压器漏 感产生的尖峰电压
N=Np/Ns
3-1
Vds=Vinmax+Vleg+Vor
3-2
Vin*Ton=Vor*Toff
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2、直流配电单元：
直流配电单元负责将蓄电池组接入系统与整流模块输出并联，再将一路不间断的直流电分成多路分配给 各种容量的直流通信负载。其中在相应电跿中接有熔丝保护和测量线路电流的分流器。
3、监控单元
监控单元是整个开关电源的“总指挥”，起着监控各个模块的工作情况，协调各模块正常工作的作 用。并对蓄电池等其他分电路节点进行监控、控制等。
通信电源技术
1
1
内容提要
➢ 通信动力系统的基本要求 ➢ 通信动力系统的组成 ➢ 配电设备 ➢ 电能变换设备 ➢ 通信动力系统接地与防雷
2
2
一、通信动力系统的基本要求
➢ 市电是通信用电源的主要能源，是保证通信安全、不间断的重要条件。必要 时可申请备用市电电源；
➢ 市电引入，原则上应采用6~10KV高压引入，自备专用变压器，避免受其他电 力用户的干扰；
直流备份 --4488VVDDCC
蓄电池
整流器
负载 直流负载
UUPPS 蓄电池
UUPPSS 蓄电池
4
交流负载
目标：满足供电备份要求4
动力系统组成部分
• 配电设备 • 电能变换设备 • 发电设备 • 接地与防雷系统
• 供电方式有集中供电、分散供电和混合供电三种 方式，目前以分散供电方式为主。
5
5
通信用高频开关电源的组成
1、整流模块 2、直流配电单元
整流器单元
3、监控单元
交流配电单元
6
6
三、通信用高频开关电源各部分作用
1、整流模块：
整流模块完成将交流转换成符合通信要求的直流电。此处所指的符合通信要求的内容有：输出的直流电压 要稳定、输出的直流电压所含交流杂波少（通信电源设备的电话衡重杂音电压应≤2mV）、输出电压应在一 定范围内可调，以满足其后并接的蓄电池充电电压的要求。同时，由于一个开关电源系统多采用N+1整流模 块备份，所以一套开关电源系统至少需要2个开关整流模块并联工作，利用均流功能（电源模块能够共同分 担负载电流）解决多个整流模块工作时相互协调的问题。按规定，开关电源各整流模块超过半载时，整流 模块之间输出电流不平衡度应低于±5%。其中某个模块出现输出高压时该模块能正常退出而不影响其他模 块的工作（即选择性过电压停机功能）等
一、高频开关电源的概念
一般所指的高频开关电源，是指具有交流配电模块、直流配电模块、监控模块和整流器模块构 成的直流供电电源系统。其关键技术和名称由来就是其中的高频开关整流器，因目前大都是模块化 结构，所以也称高频开关整流器为高频开关整流模块。
下图为高频开关电源系统组成框图。
二、高频开关电源组成
直流配电单元 监控单元
➢ 电和自备发电机组组成的交流供电系统，宜采用集中供电方式供电。系统接 线应力求简单、灵活，操作安全，维护方便
➢ 局站变压器容量在630KVA以上的应设置高压配电装置。有两路高压市电引 入的供电系统，若采用自动投切的，变压器容量在630KVA及以上则投切装置 应设在高压侧；
➢ 在交流供电系统中应装设功率因数补偿装置，功率因数应补偿到0.9以上。对 容量较大的自备发电机电源也应补偿到0.8以上
➢ 低压交流供电系统采用三相五线制或单相三线制供电； ➢ 交流配电部分中，交流熔断器的额定电流值，应不大于最大负载电流的2倍
3
3
二、通信动力系统的组成
高压电备份 1100KKVVAACC
高压电一 高压电二
变压器 变压器
交流电备份 222200//338800VVAACC
AATSS自动 转换屏
油机一 油机二
（2）、交流供电正常时，整流器供给全部 负载电流，并对蓄电池组进行补充电，使蓄 电池组保持电量充足。此时蓄电池组仅起平 滑滤波作用；当交流电源中断、整流器停止 工作时，蓄电池组放电供给负载电流，使直 流电源不间断；当交流供电恢复、整流器投 入工作时，又由整流器攻给全部负载电流， 同时又以稳压限流方式给蓄电池组进行恒压 限流充电。
7
7
通信用高频开关电源的日常维护
1、 系统检修
1）先检查系统有无声光告警指示。
由于开关电源系统各模块均有相应的告警指示，如 整流模块故障后其红色告警指示灯亮，同时系统蜂鸣器发出 告警声。
2）再看具体故障现象或告警信息提示。
观察具体故障现象与监控单元告警提示是否一致， 有无历史告警信息等。
2、 告警分类
1）非正常告警类故障：这一类故障发生时，虽然有故障灯亮、故障声响等 现象，但情况与监控单元告警信息不一致或监控单元无相关告警信息；
2）功能丧失类不告警故障：这一类故障发生时，系统的功能发生异常或丧 失，但系统没有任何告警提示；
3）性能不良不告警故障：这一类故障发生时，系统检测的参数不符合系统 性能指标，发生检测不准或参数不对等情况。
8
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输出熔断器故障 电池欠压 输出过压保护 模块通信中断 模块不均流 交流通信中断 防雷器故障 电源通信中断
电源告警举例
相应的负载掉电，可作为重要告警 电池放电即将终止，应为紧急告警 一般为模块故障，可作为重要告警 某一个模块与监控模块不能通信，可作为一般告警 一般不告警 交流单元与监控模块通信中断，与模块通信中断类似 防雷器失效或防雷空开跳闸，可作为一般告警
监控模块与集中监控系统通信中断，如果集中监控了蓄电池， 则可根据蓄电池的电压来判断电源工作情况。一般也作为一般 告警。
9
1、通信设备对交流电源的要求：
三相交流电源线连接基本原则： a.交流供电应采用三相五线制； b.零线禁止安装开关或熔断器； c.在零线上除电力变压器近端接地外，用电设备和机房
近端不允许接地； d.交流用电设备采用三相四线制引入时，零线不许安装
熔断器，在零线上除变压器近端接地外，用电设备
和机房近端应重复接地。
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2、通信设备对直流电源的要求
（1）、目前通信局（站）常见设备的直流供电电压为-48V和+24V 。现代通信设备所用电 源大都采用直流-48V。-48V和+24V的概念来源于相对参考点为大地。-48V开关电源，工作 地是正极接地；+24V开关电源，工作地是负极接地。下图为-48V或-24V开关电源系统供电 原理图。
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三、配电设备
• 高压开关柜 • 电力变压器（降压） • 交、直流配电屏 • 电容补偿器 • 集中补偿 • 分组补偿 • 就地补偿
直流配电单元负责将蓄电池组接入系统与整流模块输出并联，再将一路不间断的直流电分成多路分配给 各种容量的直流通信负载。其中在相应电跿中接有熔丝保护和测量线路电流的分流器。
3、监控单元
监控单元是整个开关电源的“总指挥”，起着监控各个模块的工作情况，协调各模块正常工作的作 用。并对蓄电池等其他分电路节点进行监控、控制等。
通信电源技术
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内容提要
➢ 通信动力系统的基本要求 ➢ 通信动力系统的组成 ➢ 配电设备 ➢ 电能变换设备 ➢ 通信动力系统接地与防雷
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一、通信动力系统的基本要求
➢ 市电是通信用电源的主要能源，是保证通信安全、不间断的重要条件。必要 时可申请备用市电电源；
➢ 市电引入，原则上应采用6~10KV高压引入，自备专用变压器，避免受其他电 力用户的干扰；
直流备份 --4488VVDDCC
蓄电池
整流器
负载 直流负载
UUPPS 蓄电池
UUPPSS 蓄电池
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交流负载
目标：满足供电备份要求4
动力系统组成部分
• 配电设备 • 电能变换设备 • 发电设备 • 接地与防雷系统
• 供电方式有集中供电、分散供电和混合供电三种 方式，目前以分散供电方式为主。
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通信用高频开关电源的组成
1、整流模块 2、直流配电单元
整流器单元
3、监控单元
交流配电单元
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三、通信用高频开关电源各部分作用
1、整流模块：
整流模块完成将交流转换成符合通信要求的直流电。此处所指的符合通信要求的内容有：输出的直流电压 要稳定、输出的直流电压所含交流杂波少（通信电源设备的电话衡重杂音电压应≤2mV）、输出电压应在一 定范围内可调，以满足其后并接的蓄电池充电电压的要求。同时，由于一个开关电源系统多采用N+1整流模 块备份，所以一套开关电源系统至少需要2个开关整流模块并联工作，利用均流功能（电源模块能够共同分 担负载电流）解决多个整流模块工作时相互协调的问题。按规定，开关电源各整流模块超过半载时，整流 模块之间输出电流不平衡度应低于±5%。其中某个模块出现输出高压时该模块能正常退出而不影响其他模 块的工作（即选择性过电压停机功能）等
一、高频开关电源的概念
一般所指的高频开关电源，是指具有交流配电模块、直流配电模块、监控模块和整流器模块构 成的直流供电电源系统。其关键技术和名称由来就是其中的高频开关整流器，因目前大都是模块化 结构，所以也称高频开关整流器为高频开关整流模块。
下图为高频开关电源系统组成框图。
二、高频开关电源组成
直流配电单元 监控单元
➢ 电和自备发电机组组成的交流供电系统，宜采用集中供电方式供电。系统接 线应力求简单、灵活，操作安全，维护方便
➢ 局站变压器容量在630KVA以上的应设置高压配电装置。有两路高压市电引 入的供电系统，若采用自动投切的，变压器容量在630KVA及以上则投切装置 应设在高压侧；
➢ 在交流供电系统中应装设功率因数补偿装置，功率因数应补偿到0.9以上。对 容量较大的自备发电机电源也应补偿到0.8以上
➢ 低压交流供电系统采用三相五线制或单相三线制供电； ➢ 交流配电部分中，交流熔断器的额定电流值，应不大于最大负载电流的2倍
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二、通信动力系统的组成
高压电备份 1100KKVVAACC
高压电一 高压电二
变压器 变压器
交流电备份 222200//338800VVAACC
AATSS自动 转换屏
油机一 油机二
（2）、交流供电正常时，整流器供给全部 负载电流，并对蓄电池组进行补充电，使蓄 电池组保持电量充足。此时蓄电池组仅起平 滑滤波作用；当交流电源中断、整流器停止 工作时，蓄电池组放电供给负载电流，使直 流电源不间断；当交流供电恢复、整流器投 入工作时，又由整流器攻给全部负载电流， 同时又以稳压限流方式给蓄电池组进行恒压 限流充电。
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通信用高频开关电源的日常维护
1、 系统检修
1）先检查系统有无声光告警指示。
由于开关电源系统各模块均有相应的告警指示，如 整流模块故障后其红色告警指示灯亮，同时系统蜂鸣器发出 告警声。
2）再看具体故障现象或告警信息提示。
观察具体故障现象与监控单元告警提示是否一致， 有无历史告警信息等。
2、 告警分类
1）非正常告警类故障：这一类故障发生时，虽然有故障灯亮、故障声响等 现象，但情况与监控单元告警信息不一致或监控单元无相关告警信息；
2）功能丧失类不告警故障：这一类故障发生时，系统的功能发生异常或丧 失，但系统没有任何告警提示；
3）性能不良不告警故障：这一类故障发生时，系统检测的参数不符合系统 性能指标，发生检测不准或参数不对等情况。
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输出熔断器故障 电池欠压 输出过压保护 模块通信中断 模块不均流 交流通信中断 防雷器故障 电源通信中断
电源告警举例
相应的负载掉电，可作为重要告警 电池放电即将终止，应为紧急告警 一般为模块故障，可作为重要告警 某一个模块与监控模块不能通信，可作为一般告警 一般不告警 交流单元与监控模块通信中断，与模块通信中断类似 防雷器失效或防雷空开跳闸，可作为一般告警
监控模块与集中监控系统通信中断，如果集中监控了蓄电池， 则可根据蓄电池的电压来判断电源工作情况。一般也作为一般 告警。
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1、通信设备对交流电源的要求：
三相交流电源线连接基本原则： a.交流供电应采用三相五线制； b.零线禁止安装开关或熔断器； c.在零线上除电力变压器近端接地外，用电设备和机房
近端不允许接地； d.交流用电设备采用三相四线制引入时，零线不许安装
熔断器，在零线上除变压器近端接地外，用电设备
和机房近端应重复接地。
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2、通信设备对直流电源的要求
（1）、目前通信局（站）常见设备的直流供电电压为-48V和+24V 。现代通信设备所用电 源大都采用直流-48V。-48V和+24V的概念来源于相对参考点为大地。-48V开关电源，工作 地是正极接地；+24V开关电源，工作地是负极接地。下图为-48V或-24V开关电源系统供电 原理图。
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三、配电设备
• 高压开关柜 • 电力变压器（降压） • 交、直流配电屏 • 电容补偿器 • 集中补偿 • 分组补偿 • 就地补偿