开关电源的结构和基本原理
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220V 市电
S1
L2
C1 0.1u
C02 0.1u
至整流滤 波电路
F1 T2.5A
图2-2 EMI原理图
• 2.作用:双向滤波
– 避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路; – 防止开关电源对电网造成污染。
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3.工作原理:
对高频干扰信号而言,电容呈短路,
而电
感则呈开路。高频干扰被电容短路。
220V 市电
青岛科技大学
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总目录
第一章 概论(1课时) 第二章 开关电源的基本原理 (2课时) 第三章 开关电路的PWM控制原理(2课时) 第四章 电路拓扑的使用选择(2课时) 第五章 元器件的实用选择(2课时) 第六章 软开关新技术(2课时)
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高频开关电源设计
自动化与电子工程学院
电子信息科学与技术教研室 21世纪
• 串联线性电源:
– 电源调整管工作在放大状态; – 效率低,损耗大,温升高。
• 开关电源:
– 电源调整管工作在开关状态的电源 ; – 具有高功率密度、重量轻、体积小。
电源调整管
开关管K
输入
负载RL
输入
储能 元件
负载 RL
图1-1串联线性电源模型图
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图1-2开关电源模型图
1.1.3 开关电源的分类:
A:一次电源产品的图片(AC/DC)
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B:工业电源产品的图片—标准产品(AC/DC)
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C:工业电源产品的图片(AC/DC)
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E:工业电源产品的图片(AC/DC)
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F:二次电源产品的图片(DC/DC)--标准转换类
Full Brick
Half Brick
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一、 概论
1.1 电源及开关电源
1.1.1 电源是什么?
将电网或电池的一次电能,转换为符合电子设备要求 的二次电能,这样的变换设备便是电源。
电源是一切电子设备的心脏,没有电源,电子设备就 不可能工作。
电源常 用的连 接方式
串联线性电源 高频开关电源
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1.1.2 串联线性电源与开关电源的区分
中心思想:用提高工作频率等手段来提高电源的功率 密度,进而达到减少变压器的体积和重量的目的。采 用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率, 典型的开关电源效率为70%-80%,
稳定原理:依赖对脉冲宽度的改变来实现输出电压 的稳定,称做脉宽调制PWM。
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2.1 高频开关电源的基本结构
220V交流 电压输入
S1
L C1 0.1u
C2 0.1u
至整流滤 波电路
F1 T2.5A
对50Hz低频而言,电容呈开路,而电
感则呈短路。因此,50Hz市电可以顺利通过
。220V 市电 S1
L
C1 0.1u
C2 0.1u
至整流滤 波电路
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F1 T2.5A
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4.输入220V交流电压的检测
220V交流 输入
共轭滤波器
正常值: 220V±15%(187V~253V)
• 按变换方式可分为下列四大类:
(1):第一大类:AC/DC开关电源; 开关电源
(2):第二大类:DC/DC开关电源;
(3):第三大类:DC/AC开关电源; 逆变器 (4):第四大类:AC/AC开关电源。 变频器
• 按开关管和输出之间是否有变压器隔离可分为下列
两大类:
(1):第一大类:无变压器的非隔离式;
交流电压500V档
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5.常用EMI电路:
通常有两级EMI
图2.3 两级EMI电路图
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2.2.2、高压整流滤波电路
1.电路组成:
由一个全桥(由四个二极管 组成)和两个高压电解电容组成。 把220V交流市电转换成290V直流电。
图2.3单相桥式整流电路
图1-4 晶体管串联式开关稳压电源
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随着电力电子技术的发展,大功率开关晶体管、快恢 复二极管及其它元器件的电压得到很大的提高,这为取消 稳压电源中的工频变压器,发展高频开关电源创造了条件。
它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了 一步。
图1-5 无工频变压器的开关电源原理框图
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常见开关电源图片
1/4 Brick
1/8 Brick
Half Brick
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G:二次电源产品的图片(DC/DC)
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彩电开关稳压电源
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1.3 开关稳压电源的特点
1.3.1 优点
1.效率高。一般在70~90%以上。而相应的线性稳压电源的效 率仅有50%左右。 2.体积小、重量轻,随着频率的提高,收效更显著。 3.稳压范围广,一般交流输入80~265V,负载作大幅度变化时, 性能很好。 4.噪声低,声频在20kHz以上时,已是人耳听不到的超声波, 而开关电源的工作频率一般都大于此频率; 5.性能灵活,通过输出隔离变压器,可得到低压大电流、高压 小电流;一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、 反号等输出; 6.电压维持时间长,为了适应交流停电时,计算机、现代自动 化控制设备电源转换的需要,开关电源可在几十毫秒内保证仍 有电压输出。 7.可靠性大,当开关损坏时,也不会有危及负载的高电压出现。
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1.3.2 开关稳压电源的不足之处
1.输出纹波较大,约有10~100mV的峰峰值; 2.脉冲宽度调制式的电路中,电压、电流变化率大; 3.控制电路比较复杂,对元器件要求高; 4.动态响应时间至少要大于一个开关周期,不如串 联式晶体管线性稳压电源。
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二、 开关电源的基本工作原理
功能:通过高频开关技术将输入较高的交流电压(AC) 转换为电子或电器设备工作所需要的直流电压(DC) 。
共轭滤 波器
整流 滤波
开关调 整管
储能 元件
脉冲整 流滤波
比较 放大
取样 电路
功能:将220V交流电压
转换为电路所需要的各
基准
种稳定的直流电。
图2-1 高频变压器开关电源基本功能框图
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2.2 输入共轭滤波及整流
2.2.1、进线抗电磁干扰电路(EMI)
• 1.电路组成:由一个线圈和两个电容组成
(2):第二大类:有变压器的隔离式。
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1.2 直流稳压电源 1.2.1 直流稳压电源的发展
直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。 传统的稳压电源是采用串联式线性转换方法设计制作的。
图1-3 晶体管串联式线性稳压电源
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当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压 大电流、高效率、重量轻、体积小的方向发展。在这种要 求面前首先得到发展的是晶体管串联式开关稳压电源。