开关电源基础PPT课件

Un*In
n
Un 是包含了谐波电压的电压测量值
In 是包含了谐波电流的电流测量值
与上面定义区别在于：包含了n的高次谐波，使用了离散的计算方法。
可以看出，这是需要大量的反复运算的，这是为什么工程师喜欢 TDS3000B示波器的数学运算功能的原因。
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功率定义 -- 平均功率（二）
另一个平均功率的定义是等效直流电阻中的 “热能”的定义， 这是个更容易理解的概念
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功率因数
有功功率＝ Urms * Irms * Cos(U,I)
视在功率
pF（功率因数）
pF(功率因数视 有 ）在 功 ＝功 功率 率
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波峰因数（Crest Factor）
被测波形峰值与该波形的均方根值之比。
CF（波峰因数均） 峰方＝ 值根值
纯正弦波的峰值系数是1.414 ( 2 )
也称为峰值因数 （Peak Factor）
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功率定义 -- 综述
有多少种功率定义？ IEEE技术词典中列出了十多种不同的功率定义 两种最常用的功率类型
视在功率 平均功率（亦称真值功率、有功功率）
其他的功率
无功功率 谐波功率 瞬时功率
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功率定义 -- 视在功率
数学定义：
Papp = Urms * Irms
Urms 是电压的有效值， Irms是电流的有效值 简单地说，只要分别测量出电压和电流有效值，即可计算出视在功 率，单位用VA表示。
开关电源测试 基础知识
泰克中国分销业务部 宋磊
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开关电源基础
什么是开关电源 常见开关电源拓扑结构
Flyback（反激） Boost （正激） Half-Bridge （半桥） Bridge (全桥）
开关电源的主要部分（AC-DC）
输入整流滤波 输出整流 开关电路 电感（变压器） 控制部分
开关电源测试举例
开关电源 0.05%–0.1% 0.1%–1.0% 10 mV–100 mVP-P ±20% 60%–95% 2W–10W/cu. 300 µs 34 ms
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开关电源的拓扑结构
反激变换器 （Flyback） 正激变换器 （Forward） 升压变换器 （Boost in PFC） 半桥变换器 （Half Bridge） 全桥变换器 （Full Bridge）
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市电输入整流滤波电路的测量问题
视在功率（Apparent Power） 有功功率（True Power） 功率因数（Power Factor） 波峰因数（Crest Factor） 总谐波失真（Total Harmonic Distortion） 电磁兼容问题，按照EN61000-3-2进行一致性测试
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线性电源
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开关电源－ 脉冲宽度调制的基本概念
开关电源输出电压
Vo平均Vi Ton T
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开关电源－ 典型的开关电源原理框图
整流 桥
输入 滤波
直流变换器
脉宽调制
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为什么使用开关电源
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线性电源和开关电源
指标 线路调整 负载调整 输出纹波 输入电压范围 效率 功率密度 瞬态恢复 保持时间
线性电源 0.02%–0.05% 0.02%–0.1% 0.5mV–2mV RMS ±10% 40%–55% 0.5 W/cu. 50 µs 2 ms
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正激变换器 （Forward）
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半桥变换器 （Half Bridge）
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全桥变换器 （Full Bridge）
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开关电源及其测量问题－输入电路部分
有功功率
视在功率
功率 因数
电流谐波
L
总谐波失 真 (THD)
N
G
G D
S
40KHz CLOCK
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市电输入整流滤波电路
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市电输入整流滤波电路
理想的电源： 提供稳定，平滑的输出电压，无论输入，负载或者环境温度如何
变化，并且有100％的能量转换效率
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电源的外部性能指标
功率，电流，电压 保护功能 安全性能
Class I, 通过基本的绝缘或者保护地实现电气安全 Class II，通过增强的加倍的绝缘实现电气安全 Class III，通过SELV电路提供保护，不会产生有害的电压 电磁兼容标准
P=I*I*R
平均功率的重要性：
对于象灯泡，加热器等电阻负载，平均功率的测量和计算是
很方便的，但是，这样的计算不适用于非线性负载。
现代的电子技术应用中，开关电源、电子整流器，空调控制
系统，感应或脉冲调制马达等等都使用了非线性技术，这样 ，在设计，故障诊断和分析中都需要进行非线性负载的平均 功率测量。
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反激变换器 （Flyback）
开关管Q导通，副边感应电位使得D1截至，原边电流线性 上升
开关管Q截止，原边电流为0，变压器储存的能量通过副 边释放，D1导通，并逐步降低
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反激变换器 （Flyback）
反激变换器使用元件最少，最 简单经济
输出功率比较小，输出纹波大 单端反激变换器的工作分为连
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功率定义 -- 平均功率（一）
平均功率是工程师最常用的名称，也称有功功率或真值功率 数学定义：
对于正弦交流电路
Pavg = Urms * Irms *Cos(U,I)
Urms 是电压的有效值， Irms是电流的有效值， Cos(U,I)是正弦交流电压与电流的相位角
对于非Leabharlann Baidu弦交流电路
Pavg =
荧光灯电子镇流器 APFC有源功率因数校正电路
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电源的分类和作用
根据电源的输入和输出类型分类： AC-DC, DC-DC, DC-AC
电源的作用，例如 AC-DC电源： 整流：将输入交流信号转换为直流信号 电压转换：输出要求的电压幅度 滤波：将输入整流的电压进行平滑 调整：控制输出电压使得幅度恒定 隔离：将输入与输出部分进行电气隔离 保护：防止浪涌等有害电压到达输出部分，造成设备损坏
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总谐波失真 （THD）
交流量中，畸变含量的方均根值对基波分量的方均根值之百分比。
f0 f1 f2 f3
f4 f5
THD
P hamonics
P 100 signal
续和非连续2种工作模式，图示 为非连续模式，输出不能空载 开关管2端最大电压为：
VE N1V0 N2
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反激变换器 （Flyback）
连续工作模式
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反激变换器主要部分典型波形
通道1：VDS 通道2：V副边 通道3： IDS 通道4： I副边
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降压变换器 （Buck）
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升压变换器 （Boost）常用于PFC电路