现代电源技术_图文
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《现代电源技术》课件
应用领域、应用实例
现代电源技术的安全与环保问题
05
1
2
3
当电源系统过载时，电流过大可能导致设备损坏或火灾，因此需要有过载保护措施，如熔断器或过载断路器。
过载保护
短路时电流急剧增大，可能对电源系统造成严重损坏，应采取短路保护措施，如使用熔断器或断路器。
短路保护
为了防止电击事故，电源系统应采取接地保护措施，确保设备外壳接地，并定期检查接地电阻。
接地保护
能效问题
现代电源系统应注重能效问题，采用高效电源和节能技术，减少能源浪费。
电磁辐射
电源系统产生的电磁辐射可能对环境和人体健康造成影响，应采取屏蔽、滤波等措施降低电磁辐射。
废弃物处理
电源系统废弃后可能产生环境污染，应采用环保材料和可回收设计，减少废弃物对环境的影响。
研发高效能、低能耗的电源技术，提高能源利用效率，减少能源浪费。
电源系统的基本组成
02
电源系统的基本结构包括输入电路、主电路、控制电路和输出电路。输入电路负责将外部电源输入到系统中，主电路负责将输入的电能进行转换和传输，控制电路负责调节和控制系统的工作状态，输出电路负责输出符合要求的电能。
电源系统的基本结构还包括散热系统，用于将系统在工作过程中产生的热量散发出去，保证系统的稳定运行。
这些参数对于电源系统的性能评估和优化设计具有重要的意义，通过对这些参数的合理选择和控制，可以实现高性能的电源系统设计。
现代电源技术的主要类型
03
开关电源技术具有较高的能量转换效率，能够减少能源浪费。
高效能
小型化
智能化
由于采用了高频开关，开关电源设备的体积相对较小，便于携带和集成。
开关电源技术可以与微处理器或控制器配合使用，实现电源的智能化管理和控制。
现代电源技术的安全与环保问题
05
1
2
3
当电源系统过载时，电流过大可能导致设备损坏或火灾，因此需要有过载保护措施，如熔断器或过载断路器。
过载保护
短路时电流急剧增大，可能对电源系统造成严重损坏，应采取短路保护措施，如使用熔断器或断路器。
短路保护
为了防止电击事故，电源系统应采取接地保护措施，确保设备外壳接地，并定期检查接地电阻。
接地保护
能效问题
现代电源系统应注重能效问题，采用高效电源和节能技术，减少能源浪费。
电磁辐射
电源系统产生的电磁辐射可能对环境和人体健康造成影响，应采取屏蔽、滤波等措施降低电磁辐射。
废弃物处理
电源系统废弃后可能产生环境污染，应采用环保材料和可回收设计，减少废弃物对环境的影响。
研发高效能、低能耗的电源技术，提高能源利用效率，减少能源浪费。
电源系统的基本组成
02
电源系统的基本结构包括输入电路、主电路、控制电路和输出电路。输入电路负责将外部电源输入到系统中，主电路负责将输入的电能进行转换和传输，控制电路负责调节和控制系统的工作状态，输出电路负责输出符合要求的电能。
电源系统的基本结构还包括散热系统，用于将系统在工作过程中产生的热量散发出去，保证系统的稳定运行。
这些参数对于电源系统的性能评估和优化设计具有重要的意义，通过对这些参数的合理选择和控制，可以实现高性能的电源系统设计。
现代电源技术的主要类型
03
开关电源技术具有较高的能量转换效率，能够减少能源浪费。
高效能
小型化
智能化
由于采用了高频开关，开关电源设备的体积相对较小，便于携带和集成。
开关电源技术可以与微处理器或控制器配合使用，实现电源的智能化管理和控制。
现代供电新技术.优秀精选PPT
输入模块、中央控制模块、输出模块、监测模块及 通信模块等。 1）输入模块：模拟量和开关量。 2）中央控制模块：微机系统-----计算或逻辑判断。 3）通信模块：完成与上位机之间的信息传递。
EXIT
三、智能开关的基本特点 1．现场参量处理数字化
智能开关采用微机处理和控制技术，使开关设备运 行现场的各种被测参量全部采用数字处理，提高了测 量和保护精度，减小产品保护特性的分散性，通过软 件改变处理算法，使之不必改动硬件，就可以实现不 同的保护等功能。 2．电气设备的多功能化
图8－2 分层分布式结构
EXIT
3．完全分散式 以断路器、变压器等一次设备为安装单位，将保
护、控制、闭锁等单元就地分散安装在各开关柜中， 通过现场总线与主控制室内的主控单元进行通信。如 图8－3所示。
图8－3 完全分散式结构
EXIT
三、变电所综合自动化的优越性 1）提高变电所的安全可靠运行水平； 2）提高供电质量； 3）简化变电所二次部分的硬件配置； 4）提高供、配电系统的运行、管理水平； 5）减小变电所的占地面积； 6）减少运行维护工作量； 7）有利于实现变电站无人值班。
国际电工委员会推出IEC 60870-5系列标准； 我国推出相关DL/T634-1997（远动装置通信规约）、 DL/T667-1999（继电保护装置通信规约）等。
EXIT
第二节 智能化开关设备
一、概念
1.智能化开关设备（智能开关） 指一次开关电器和物理结构上相对独立智能 式中 Tq——故障信号取样时间，从故障发生到发出跳闸指令的时间，ms；
路组成的自动化系统。
2.从功能看：由继电保护、测量、控制、信号、 和远动等多个独立子系统，经过组合和优化设计为一 套智能化的综合系统。 主要功能：
EXIT
三、智能开关的基本特点 1．现场参量处理数字化
智能开关采用微机处理和控制技术，使开关设备运 行现场的各种被测参量全部采用数字处理，提高了测 量和保护精度，减小产品保护特性的分散性，通过软 件改变处理算法，使之不必改动硬件，就可以实现不 同的保护等功能。 2．电气设备的多功能化
图8－2 分层分布式结构
EXIT
3．完全分散式 以断路器、变压器等一次设备为安装单位，将保
护、控制、闭锁等单元就地分散安装在各开关柜中， 通过现场总线与主控制室内的主控单元进行通信。如 图8－3所示。
图8－3 完全分散式结构
EXIT
三、变电所综合自动化的优越性 1）提高变电所的安全可靠运行水平； 2）提高供电质量； 3）简化变电所二次部分的硬件配置； 4）提高供、配电系统的运行、管理水平； 5）减小变电所的占地面积； 6）减少运行维护工作量； 7）有利于实现变电站无人值班。
国际电工委员会推出IEC 60870-5系列标准； 我国推出相关DL/T634-1997（远动装置通信规约）、 DL/T667-1999（继电保护装置通信规约）等。
EXIT
第二节 智能化开关设备
一、概念
1.智能化开关设备（智能开关） 指一次开关电器和物理结构上相对独立智能 式中 Tq——故障信号取样时间，从故障发生到发出跳闸指令的时间，ms；
路组成的自动化系统。
2.从功能看：由继电保护、测量、控制、信号、 和远动等多个独立子系统，经过组合和优化设计为一 套智能化的综合系统。 主要功能：
现代电源技术章 (7)
种电力驱动的道路交通工具。从环境方面考虑，在城市交通中使用 电动汽车可实现零排放或极低排放。即使考虑到给这些电动汽车提 供能量的发电厂的排放，仍能显著减少全球的空气污染。电池是电 动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。现在， 零排放纯电动汽车的技术已经逐渐成熟，并已开始商品化（见图7 －1），一次充电即可基本满足市区交通的要求。电动汽车大规模 应用的主要问题是初始成本高和续驶里程不理想，而通过开发快速 充电系统，可实现随时随地方便及时地对动力电池进行充电，有效 延长电动汽车的续驶里程，将更有利于电动汽车的推广。
第七章 电动汽车充电电源
3.我国发展电动汽车的重要意义 (1)实现交通能源的多元化，维护国家的能源安全。我国 从1994年开始成为石油的纯进口国，2000年我国进口石油7000 万吨，成品油3000万吨。据国际石油组织(IEA)和中国能源研 究所预测，我国到2050年石油需求量为5.0亿吨，需进口石油 4.0亿吨，石油产量减到1亿吨。可见，我国的石油资源将会在 不久的将来枯竭。进口石油数量的激增需要我们认真考虑在交 通方面的能源结构多样化，以维护我国的能源安全。
第七章 电动汽车充电电源
(2)降低汽车的排放污染，促进社会的可持续发展。据联 合国调查，世界上污染最严重的10个城市中，有7个在中国。 近年来随着国民经济的发展和汽车保有量的持续快速增长，我 国城市的大气污染已经非常严重了，如果将来继续沿用目前的 传统内燃机技术发展汽车，将会对我国城市的大气造成更为严 重的污染后果。
辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、显示仪表和各 种辅助装置等。该模块的功能与传统汽车上辅助模块的功能非 常类似。
第七章 电动汽车充电电源 7.1.2 充电电源概述
1.充电电源发展概况 目前，常用的充电电源主要有以下三种：相控电源、线性
第七章 电动汽车充电电源
3.我国发展电动汽车的重要意义 (1)实现交通能源的多元化，维护国家的能源安全。我国 从1994年开始成为石油的纯进口国，2000年我国进口石油7000 万吨，成品油3000万吨。据国际石油组织(IEA)和中国能源研 究所预测，我国到2050年石油需求量为5.0亿吨，需进口石油 4.0亿吨，石油产量减到1亿吨。可见，我国的石油资源将会在 不久的将来枯竭。进口石油数量的激增需要我们认真考虑在交 通方面的能源结构多样化，以维护我国的能源安全。
第七章 电动汽车充电电源
(2)降低汽车的排放污染，促进社会的可持续发展。据联 合国调查，世界上污染最严重的10个城市中，有7个在中国。 近年来随着国民经济的发展和汽车保有量的持续快速增长，我 国城市的大气污染已经非常严重了，如果将来继续沿用目前的 传统内燃机技术发展汽车，将会对我国城市的大气造成更为严 重的污染后果。
辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、显示仪表和各 种辅助装置等。该模块的功能与传统汽车上辅助模块的功能非 常类似。
第七章 电动汽车充电电源 7.1.2 充电电源概述
1.充电电源发展概况 目前，常用的充电电源主要有以下三种：相控电源、线性
现代电子技术第6章 电源技术
图6-21 电感、电容、三极管型DC/DC变换电路
2．二极管、电容型
图6-22 降压型二极管电容式DC/DC变换电路
3．变压器耦合式DC/DC变换电路
（1）单端反激式变换电路
图6-23 单端反击式变换电路
（2）单端正激式变换电路
图6-24 单端正激式变换电路
（3）推挽式变换电路ຫໍສະໝຸດ 图6-25 推挽式变换电路
（4）半桥式变换电路
图6-26 半桥式变换电路
（5）全桥式变换电路
图6-27 全桥式变换电路
6.3.3 开关稳压电源的组成方式
1．带工频变压器的开关稳压电源
图6-28 带工频变压器的开关稳压电源
2．无工频变压器的开关稳压电源
图6-29 无工频变压器的开关稳压电源
1．半波整流电路
电源变压器T的初级线圈接到220V交流市 电电源上。 次级线圈的交流电压为
图6-1 单相半波整流
全波整流电路分为变压器中心抽头式全 波整流电路和桥式全波整流电路。
2．全波整流电路
（1）变压器中心抽头式全波整流电路
图6-2 变压器中心抽头式全波整流电路
（2）桥式全波整流电路
图6-3 全波整流负载上电流电压波形
图6-18 用运放组成比较放大器的稳压电路
2．集电极输出式串联型晶体管稳压电路
图6-19 带放大环节的集电极输出式串联型稳压电路
6.3 开关直流稳压电路
6.3.1 开关稳压电路 6.3.2 直流/直流变换电路的基本 类型 6.3.3 开关稳压电源的组成方式
6.3.1 开关稳压电路 1．开关稳压电路的基本组成及工作原理
图6-4 桥式整流电路
3．其他整流电路
（1）晶闸管整流电路 ① 单相半波晶闸管整流电路
现代电源技术第一章概论
稳定性好的表现
现代电源技术通过采用先进的电路拓扑和控制策略，使得电源在各种负载和环 境条件下都能保持稳定的输出性能，提高了设备的可靠性和稳定性。
稳定性好的价值
稳定性好的电源技术对于关键设备和重要设施来说尤为重要，能够保证设备的 正常运行和可靠性，减少因电源故障导致的停机和损失。
可维护性强
可维护性的体现
艺。
可靠性问题
由于电源在各种设备和系统中扮演 着重要的角色，因此提高电源的可 靠性也是一项重要的技术挑战。
成本控制问题
随着能源需求的增加和资源的日益 紧张，如何控制电源的成本也是一 项重要的技术挑战。
未来展望
1 2
新能源的应用
随着新能源技术的不断发展，将新能源应用于电 源技术将是一个重要的未来发展方向。
电源技术的发展历程
01
02
03
线性电源阶段
早期电子设备多采用线性 电源，其结构简单，但效 率低、体积大。
开关电Байду номын сангаас阶段
随着电子设备小型化、高 效化需求，开关电源逐渐 取代线性电源，具有效率 高、体积小等优点。
逆变电源阶段
逆变电源技术是近年来发 展迅速的一种电源技术， 具有更高的转换效率和更 小的体积。
03
现代电源技术的特点与 优势
高效节能
高效节能
现代电源技术采用了先进的功率转换 技术和控制算法，使得电源在转换和 输出电能时具有更高的效率，从而减 少了能源的浪费。
高效节能的应用
高效节能的电源技术广泛应用于各种 领域，如数据中心、通信设备、工业 自动化设备等，有助于降低能源消耗 和运营成本。
稳定性好
电源的分类
按照工作原理的不同，电源可以分为线性电源和开关电源两类。线性电源的工作原理是通过调整晶体 管的静态工作点来改变输出电压，而开关电源则是通过高频开关转换技术来调整输出电压。相比之下 ，开关电源具有更高的效率和体积优势，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。
现代电源技术通过采用先进的电路拓扑和控制策略，使得电源在各种负载和环 境条件下都能保持稳定的输出性能，提高了设备的可靠性和稳定性。
稳定性好的价值
稳定性好的电源技术对于关键设备和重要设施来说尤为重要，能够保证设备的 正常运行和可靠性，减少因电源故障导致的停机和损失。
可维护性强
可维护性的体现
艺。
可靠性问题
由于电源在各种设备和系统中扮演 着重要的角色，因此提高电源的可 靠性也是一项重要的技术挑战。
成本控制问题
随着能源需求的增加和资源的日益 紧张，如何控制电源的成本也是一 项重要的技术挑战。
未来展望
1 2
新能源的应用
随着新能源技术的不断发展，将新能源应用于电 源技术将是一个重要的未来发展方向。
电源技术的发展历程
01
02
03
线性电源阶段
早期电子设备多采用线性 电源，其结构简单，但效 率低、体积大。
开关电Байду номын сангаас阶段
随着电子设备小型化、高 效化需求，开关电源逐渐 取代线性电源，具有效率 高、体积小等优点。
逆变电源阶段
逆变电源技术是近年来发 展迅速的一种电源技术， 具有更高的转换效率和更 小的体积。
03
现代电源技术的特点与 优势
高效节能
高效节能
现代电源技术采用了先进的功率转换 技术和控制算法，使得电源在转换和 输出电能时具有更高的效率，从而减 少了能源的浪费。
高效节能的应用
高效节能的电源技术广泛应用于各种 领域，如数据中心、通信设备、工业 自动化设备等，有助于降低能源消耗 和运营成本。
稳定性好
电源的分类
按照工作原理的不同，电源可以分为线性电源和开关电源两类。线性电源的工作原理是通过调整晶体 管的静态工作点来改变输出电压，而开关电源则是通过高频开关转换技术来调整输出电压。相比之下 ，开关电源具有更高的效率和体积优势，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。
精品课件-现代电源技术(王建辉)-第5章
第五章 太阳能供电系统
（2）占地面积大。由于太阳能能量密度低，这就使得光 伏发电系统的占地面积会很大，每10kW光伏发电功率占地约 需100m2，平均每平方米面积发电功率为100W。随着光伏建筑 一体化发电技术的成熟和发展，越来越多的光伏发电系统可以 利用建筑物、构筑物的屋顶和立面，将逐渐克服光伏发电占地 面积大的不足。
第五章 太阳能供电系统 表5－1 主要国家光伏发展中长期规划累计装机量
年份 2008 2010 2020 2030
日本 1.97 8 30 205
欧洲
10 41 200
美国
5 36 200
中国 0.14 0.25 1.6 50
其他
4.75 89.8 1195
第五章 太阳能供电系统
我国的光伏发电市场需求发展速度一直较慢，在2008年 全球新装机容量中的比例和累计装机容量中的比例都很低， 2008年累计装机容量仅占世界总容量的1%，新装机容量在2% 左右。我国传统电价较低，使用光伏产品发电的经济性相对不 足。在财政部补贴政策公布之前，我国针对光伏产业的扶持政 策主要是《可再生能源法》中间接提到过的一些。2009年年 初，为了进一步加大减排力度，同时帮助两头在外的国内光伏 产业健康发展，我国政府出台了具有历史意义的国内光伏补贴 计划。此计划出台后我国的光伏产业走上了康庄大道，相继在 各地区建立了大型光伏发电站，装机量也一路攀升。图5－5所 示为2000—2008年我国光伏系统安装量及增速示意图。
第五章 太阳能供电系统
3. 对于太阳能发电来说，其发电过程没有机械转动部件，也 不消耗燃料，并且不排放包括温室气体在内的任何物质，具有 无噪声、无污染的特点，而且太阳能资源没有地域限制，分布 广泛且取之不尽，用之不竭，因此，与其他新型发电技术(风 力发电与生物质能发电等)相比，太阳能光伏发电是一种具有 可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的 可再生能源发电技术。其主要优点有以下几点：
《现代电源技术》课件 (2)
交流电源技术
概述
交流电源技术将交流电转 换为所需输出电源的电源 技术，可以用于家庭、办 公、工厂等各种应用环境。
应用
交流电源技术应用非常广 泛，在医学领域、工业制 造和照明领域等都有非常 重要的应用。
未来发展
随着智能电网和智能城市 的发展，交流电源技术也 将得到重点发展和应用， 使城市及生活更加智能化、 便捷化。
双向电源技术
1
概述
双向电源技术的发展可以促进能源互
应用
2
联和优化能源使用结构，帮助消费者 更好地使用分散能源。
双向电源技术常用于新能源汽车、储
能站、交通信号控制设备等缓冲储能
系统。
3
未来发展
随着全球新能源政策的推进，双向电 源技术将在未来迎来更大的市场和发 展空间。
电源技术在现代应用中的作用
可再生能源
现代电源技术
现代电源技术是不断发展和变化的。在今天的世界，它已经被应用于几乎所 有领域，从家庭电器到工业生产。本课程将介绍电源技术的重要性，主要分 类和应用中的作用。
电源技术的重要性
1
确保稳定性
2
电源技术确保设备获得稳定的电力供
应，这对于许多设备都是关键的，尤
其是在工业领域。
3
提供能量
电源技术为所有我们使用的设备提供 能量。没有电源技术，现代生活将无 法存在。
线性电源技术ຫໍສະໝຸດ 1优点线性电源技术具有极高的可调频率、低噪音、快速响应和较低的不稳定因素等优 点，因此它可以用于一些对高精度的电力要求。
2
应用
线性电源技术常用于基础设施，如农业、工业、公共事业、医疗保健、科研机构 等。
3
挑战
线性电源技术由于效率低下，在工业和商业领域面临较大的挑战。但是，在需要 高精度电源的领域，它仍然被广泛使用。
现代电源技术章 (2)
Ua
Ui
Ton T
Ui
பைடு நூலகம்
D
（2-1）
式中，Ton为控制开关S接通的时间，T为控制开关S的工作周 期。改变控制开关S的接通时间Ton与关断时间Toff的比例，就 可以改变输出电压uo的平均值Ua。一般称D为占空比，即
Ua
To n T
To n Ton Toff
（2-2）
第二章 高频开关电源
图2－2 串联式开关电源的工作原理图
个方波，方波的幅值Up与有效值Uo两者完全相等；Ui为开关电
源变压器初级线圈N1绕组的输入电压；
第二章 高频开关电源
n为变压比，即开关变压器次级线圈输出电压与初级线圈输入 电压之比，n也可以看成是开关变压器次级线圈N3绕组与初级 线圈N1绕组的匝数比，即N3/N1，简称匝比；i10为变压器初级 线圈中的电流初始值；i1为流过N1线圈的电流；Φ1为穿过N1线 圈的磁通量。i1和Φ1都随时间线性变化。
由式（2－14）可知，在控制开关S1接通期间，推挽式变 换器开关电源变压器次级正激输出电压的幅值只与输入电压和 变压器的次初级变压比有关。
第二章 高频开关电源
2）S2 同理我们也可以求得，当控制开关S2接通时，开关变压器
N3线圈绕组正激输出电压的幅值为
U p
N3 N1
Ui
nUi
i2
i20
Ui L2
串联式开关电源的缺点是输入与输出共用一个地，因此，容易产生 EMI干扰和底板带电，当输入电压为市电整流输出电压的时候，容易引 起触电，对人身不安全。
第二章 高频开关电源
2 大多数开关电源输出的都是直流电压，因此，一般开关电 源的输出电路都带有整流滤波电路。图2－3是带有整流滤波功 能的串联式开关电源的工作原理图。
现代电源技术 第1章 电源基础
电源概述
电子束焊机
电源概述
② 雷达专用高压电源 雷达行波管所用的高压电源要求整体性能良好，稳
定度好，并且具有各种保护功能。 另外，雷达一般都需要发射不同重复频率的高电压
窄脉冲信号，这种强功率脉冲一般是通过高压电源模块 将市电升至几千伏甚至几万伏的直流高压，然后由一个 调制器将直流高压调制为所需脉宽及频率的脉冲源以供 发射管使用。
几种具有代表性的特种电源：
① 电子束焊机专用高压电源
电子束焊机用高压电源技术要求主要为纹波系数和 稳定度，纹波系数要求小于1%，稳定度为±1%，甚至 纹波系数小于0.5%，稳定度为±0.5%，同时重复性要 求小于0.5%。以上要求均根据电子束斑和焊接工艺所 决定。高压电源必须符合电磁兼容标准，具有软起动 功能，防止突然合闸对电源的冲击。这种电源功率大 （达30kW），输出电压高（150kV），工作频率较高 （20kHz），而且对电压稳定度、纹波大小及输出电流 等均有较高的要求。
另外高压脉冲电源还被用于经络穴位理 疗仪和经颅磁刺激治疗系统中。
电源概述
计算机X线断层扫描
电源的常用技术指标体系
电源产品是一类特殊的商品，各个国家和地区对其使用安全性 和质量都有严格的要求，因此还专门设立了一些认证机构来验证评 价产品的安全性和质量。
中国国家强制性产品认证
美国保险商实验室
加拿大标准协会
美国联邦通信委员会
欧洲统一认证
电工产品合格测试与认证IEC体系
图1-8 通过相关认证后的产品印上的相应认证标识
电源的常用技术指标体系
输入技术指标
（1）额定输入频率 市电是人们经常使用到的最主要的电源输入，
其频率通常为50Hz或60Hz，但是频率并不是恒定 不变的，其在48～63Hz范围内变化往往不太影响 电源的特性。
现代电源技术2-41 17页 0.3 PPT版
（3）振荡器 内部振荡器对内部电容器线性地进行充电和放电，它在两个电压电 平之间产生锯齿波形，并送往脉冲宽度调制器。该振荡器在每个周期开始时， 置位脉冲宽度调制
器和电流限制闭锁器。在电源应用中选择100kHz额定频率，可使电磁干扰最 小，并使效率最高。微调电流基准可改进振荡频率精度。
（4）脉冲宽度调制器 脉冲宽度调制器提供电压型控制环，以驱动输出级 MOSFET，其占空比与流入控制脚的电流成反比例。该脚在RE两端产生一个 电压误差信号。RE两端的误差信号由一个典型角频率为7kHz的RC网络加以滤 波，以减少开关噪声的作用。该滤波误差信号与内部振荡器锯齿波相比较， 产生一定占空比的波形。当控制电流增加时，占空比则减小。由振荡器产生 的时钟信号置位一个寄存器，它使输出级功率管MOSFET变为截止。 占空比是由内部振荡器的对称性能来调节。调制器导通时间最短，可保持 TOPSwitch的电流消隐不受误差信号的影响。注意到在占空比开始变化之前， 必须使注入控制脚的电流为最小值。
源极脚（SOURCE）：再TO-220封装中，它是输出级MOSFET的源极连 线，接直流高压和主变压器原边电路的公共端与参考点；在DIP封装中， 它是原边控制电路公共端和参考点，并且有6个引出脚接地。
TOPSwitch-II器件是一种具有自身偏置和保护功能的变换器，它用 线性控制电流来改变占空比，能断开漏极输出端。它利用CMOS和集成 尽可能多的功能来实现高效率。与双极管和分立元件电路相比，重要的 是CMOS减少了偏置电流，集成化使其省略了几个外部功率电阻器。它 们原设计用于电流采样或提供初始启动电流。
（7）逐个周期式电流限制 逐个周期式峰值漏极电流限制电路，是利用输出级 MOSFET的导通电阻作为采样电阻器。电流限制比较器把输出级MOSFET导通状态是 的漏－源电压与门限电压相比较。高的漏极电流使VDS超过门限电压，并使输出级的 MOSFET截止，直到下一个时钟周期开始之前。电流限制比较器的门限电压是受温度 补偿的，由于温度影响改变输出级MOSFET的导通电阻RDS(ON)值，它使有效峰值电 流限制的变化减到最小。
器和电流限制闭锁器。在电源应用中选择100kHz额定频率，可使电磁干扰最 小，并使效率最高。微调电流基准可改进振荡频率精度。
（4）脉冲宽度调制器 脉冲宽度调制器提供电压型控制环，以驱动输出级 MOSFET，其占空比与流入控制脚的电流成反比例。该脚在RE两端产生一个 电压误差信号。RE两端的误差信号由一个典型角频率为7kHz的RC网络加以滤 波，以减少开关噪声的作用。该滤波误差信号与内部振荡器锯齿波相比较， 产生一定占空比的波形。当控制电流增加时，占空比则减小。由振荡器产生 的时钟信号置位一个寄存器，它使输出级功率管MOSFET变为截止。 占空比是由内部振荡器的对称性能来调节。调制器导通时间最短，可保持 TOPSwitch的电流消隐不受误差信号的影响。注意到在占空比开始变化之前， 必须使注入控制脚的电流为最小值。
源极脚（SOURCE）：再TO-220封装中，它是输出级MOSFET的源极连 线，接直流高压和主变压器原边电路的公共端与参考点；在DIP封装中， 它是原边控制电路公共端和参考点，并且有6个引出脚接地。
TOPSwitch-II器件是一种具有自身偏置和保护功能的变换器，它用 线性控制电流来改变占空比，能断开漏极输出端。它利用CMOS和集成 尽可能多的功能来实现高效率。与双极管和分立元件电路相比，重要的 是CMOS减少了偏置电流，集成化使其省略了几个外部功率电阻器。它 们原设计用于电流采样或提供初始启动电流。
（7）逐个周期式电流限制 逐个周期式峰值漏极电流限制电路，是利用输出级 MOSFET的导通电阻作为采样电阻器。电流限制比较器把输出级MOSFET导通状态是 的漏－源电压与门限电压相比较。高的漏极电流使VDS超过门限电压，并使输出级的 MOSFET截止，直到下一个时钟周期开始之前。电流限制比较器的门限电压是受温度 补偿的，由于温度影响改变输出级MOSFET的导通电阻RDS(ON)值，它使有效峰值电 流限制的变化减到最小。
现代电源技术第3章 开关直流稳压电源
为获得开关型变换器的基本工作特性，简化分析，假定的理想条件是： （1）开关器件Q和二极管D1从导通变为截止，或从截止变为导通的过渡过程时间均 为零； （2）开关器件Q处于通态时的电阻为零，导通电压降为零；处于截止状态时电阻为 无限大，漏电流为零； （3）电路中的电感和电容均为无损耗的理想储能元件。电感工作在其线性区且未饱 和，寄生电阻为零，电容的等效串联电阻为零； （4）线路阻抗为零。电源输出到变换器的功率等于变换器的输出功率，即有
（3-2）
图3-3 Buck变换器的工作过程
当对开关管Q施加的控制信号VG等于零时，开关管Q截止，如图3-3(b)所示。由于电感L中 的电流不能瞬变为零，由电磁感应产生的电动势反向，电感释放能量使二极管D1正向导通而 起续流作用，同时也起到了钳位作用，使电感左端为负，负载R两端仍然是上正下负。在开关 管Q变为截止状态的瞬间有：
第3章 开关直流稳压电源
开关电源SMPS（Switching Mode Power Supply）
基本概念：开关电源是一种利用现代电力电子技术通过控制半导体开关器件导通和关断的方式来维 持稳定输出电压的电源，它也是人们在日常生活中最常见到的一种开关型变换器。
分类：
按输出能量的形式
直流开关电源 交流开关电源
(a) 连续模式下的波形
(b) 断流模式下的波形
图3-4 Buck变换器两种工作模式下的波形图
由图3-4(a)和(b)的波形，可得Buck变换器的一些性质特点： （1）Vo是Vi在Ts内的平均值，Vi时有时无，而Vo则是平直的，因此，Buck变换器可以简单地 看成是一个有低通滤波器的电压斩波器。
组成与结构：DC/DC开关型变换器一般由脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM） 控制器芯片和MOSFET管构成，其基本变换结构有Buck，Boost，Buck-Boost这三种，其他开关型 变换器均是由这几种基本结构衍变而来的。每种开关型变换器都有它独自的特性，这些特性主 要包括稳态电压转换比、输入输出电流的状态、输出电压的纹波特征，以及占空比与输出电压 间的传递函数的频率响应等。
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1.1 什么是现代电源技术
◆电子设备的小型化和低成本化，使电源以轻、
薄、小和高效率为发展方向。传统的线性稳压电 源很难满足现代电子设备发展的要求。
◆开关电源以其体积小、重量轻、效率高性能稳
定等优点逐渐取代传统技术制造的线性电源，并 广泛应用于电子整机和设备中。 ◆现代电源技术指开关电源技术
1.2 开关电源国内外发展状况
1.1 什么是现代电源技术
◆直流电源分为：线性电源和开关电源。 ☞线性电源是指调整管工作在线性状态下的直流 稳压电源。
图1-1 利用可变电阻稳压
1.1 什么是现代电源技术
◆实际电源电路中，通常利用负反馈原理，以输 出电压的变化量去控制晶体管集电极与发射极之 间的电阻值，原理电路见图1-2。
图1-2 利用反馈加晶体管稳压
引言
图 2-1 间接直流变流电路的结构
■同直流斩波电路相比，电路中增加了交流环节，因此也称为直— 交—直电路。 ■采用这种结构较为复杂的电路来完成直流—直流的变换有以下原因 ◆输出端与输入端需要隔离。 ◆某些应用中需要相互隔离的多路输出。 ◆输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。 ◆交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤 波电容的体积和重量。 ■间接直流变流电路分为单端(Single End)和双端(Double End)电路两 大类，在单端电路中，变压器中流过的是直流脉动电流，而双端电路 中，变压器中的电流为正负对称的交流电流，正激电路和反激电路属 于单端电路，半桥、全桥和推挽电路属于双端电路。
■现代电源技术的概念 ◆电源是产生电能的装置，表示电源特性的参 数有功率、电压、电流以及体积、重量和效率、 可靠性等等。我们所用的电源是指经过转换才能 适合使用的电源。 ☞电源技术其实很大程度上就是电力变换技 术。 ☞电源技术还包括电子器件的制造技术以及 磁技术等。 ☞我们所说的电源技术特指直流电源技术。
◆开关电源技术的构成 开关电源的构成核心是DC/DC变换技术 ◆开关电源技术的分类 ☞AC/DC和DC/DC两大类。目前，DC/DC变换 技术已实现模块化，且设计技术及生产工艺在 国内外均已成熟和标准化。但AC/DC技术因其 自身的特性使得在模块化的进程中，遇到了较 为复杂的技术问题和工艺问题。
第2章 开关电源的功率变化电路
1.2 开关电源国内外发展状况
☞低噪声。开关电源的频率越高，噪声也就越大。 这是开关电源的缺点之一。因此，尽可能降低噪 声是开关电源的发展方向（目前是谐振转换技术） ☞采用计算机辅助设计和控制。采用CAD设计 （拓扑结构和参数)，使开关电源具有最简结构 和最佳工况。在电路中引入微机监测，构成多功 能监系统，实现实时监测、自动报警等。
现代电源技术
参考教材： 1 《开关电源设计技术与应用实例》 赵同贺 刘军 编著 2 《新型智能开关电源技术》 刘贤兴 李众 李捷辉 3 《现代电源技术》 杜少武 编著
编著
第1章 现代电源技术概述
1.1 什么是现代电源技术
1.2 现代电源的构成及特点
1.3 是现代电源技术
2.1 单端正激变换电路
2.2单端反激变换电路
2.3 推挽式变换电路 2.4 全桥变化电路 2.5 半桥变化电路
引言
■直流-直流变流电路（DC/DC Converter）包括直接直流 变流电路和间接直流变流电路。 ■直接直流变流电路 ◆也称斩波电路（DC Chopper）。 ◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流 电。 ◆一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下 输入与输出之间不隔离。 ■间接直流变流电路 ◆在直流变流电路中增加了交流环节。 ◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离， 因此也称为直—交—直电路。
1.2 开关电源国内外发展状况
☞电力电子器件和磁性元件的发展与开关电 源发展是息息相关的。 ☞研究低损耗，低噪声技术以及开发新型 （高速高频）元器件，是开关电源实现小 型化、高频化以及高可靠性的重要推动。 ☞ 总之，高效率、小型化、智能化以及高可靠性
是大势所趋，也是开关电源今后的发展方向。
1.3 开关电源的基本构成和分类
◆20世纪50年代，美国宇航局最先为搭载火 箭开发了体积小，重量轻的开关电源。 ◆ 20世纪80年代，计算机已经全面实现了 开关电源化。随后90年代，开关电源在其 他领域（电子，电气设备、家电领域）得 到了广泛应用。
1.2 开关电源国内外发展状况
◆开关电源技术的发展趋势
☞高频化、小型化。开关电源的体积、重量主要 是由储能元件决定。在一定范围内，开关频率的 提高，不仅能有效的减少储能元件的体积、重量， 而且还能抑制干扰，改善系统的动态性能。因此， 高频化是开关电源的主要发展方向。 ☞高可靠性。从寿命的角度，提高电解电容，光 耦，排风扇的寿命。从设计的角度，提高电源集 成度，减少元器件，简化电路，提高可靠性。
1.1 什么是现代电源技术
■开关电源
1.1 什么是现代电源技术
◆开关电源的特点 ☞直流电直接由市电整流获得，不需要工频变
压器，体积小重量轻。 ☞工作频率高，滤波电容数值小也使得整个电源 体积小，重量轻。 ☞调整管工作在开关状态，功耗小，机内温升低， 提升了整机的稳定性和可靠性。
◆现代电源技术指开关电源技术。
1.1 什么是现代电源技术
☞常用的线性串联型稳压电源芯片有：78XX系列
（正电压型），79XX系列（负电压型）（例如 7805，输出电压为5V）；LM317（可调正电压 型），LM337（可调负电压型）；
☞由于调整管相当于一个电阻，电流流过电阻时
会发热，所以工作在线性状态下的调整管，一般 会产生大量的热，导致效率不高。这是线性稳压 电源的一个最主要的一个缺点。
1.1 什么是现代电源技术
1.1 什么是现代电源技术
☞线性电源特点
优点：技术成熟，已有大量集成化的稳压电源模 块，稳定性好，输出纹波电压小等。 缺点：需要的变压器为工频变压器体积大，效率低。 整流管流过和负责相同的电流，损耗增大； 为减少纹波，输入滤波电容容量要求大，否 则脉动电压增加；此外，由于调整管功耗 大，所以需要装体积很大的散热片，很难满 足现代电力电子设备发展的需求。