开关电源相关名词解释

开关电源主要名词解释

开关电源

1．脉宽调制（Pulse Width Modulation–PWM）

开关电源中常用的一种调制控制方式。其特点是保持开关频率恒定，即开关周期不变，改变脉冲宽度，使电网电压和负载变化时，开关电源的输出电压变化最少。

2．占空比（Duty Cycle Ratio）

一个周期T内，晶体管导通时间t oN所占比例。占空比D=t oN/T。

3．硬开关（Hard Switching）

晶体管上的电压（或电流）尚未到零时，强迫开关管开通（或关断），这是开关管电压下降（或上升）和电流上升（或下降）有一个交叠过程，因而，开关过程中管子有损耗，这种开关方式称为硬开关。

4．软开关（Soft Switching）

使晶体管开关在其中电压为零时开通，或电流为零关断，从而在开关过程中管子损耗接近于零，这种开关方式称为软开关。

5．谐振（Resonance）

谐振是交流电路中的一种物理现象。在理想的（无寄生电阻）电感和电容串联电路输入端，加正弦电压源，当电源的频率为某–频率时，容抗与感抗相等，电路阻抗为零，电流可达无穷大，这一现象称为串联谐振。同理，在理想的LC并联电路加正弦电流源时，电路的总导纳为零，元件上的电压为无穷大，称为并联谐振。电路谐振时有两个重要参数：

谐振频率–谐振时的电路频率，w0=1／√LC，称为谐振频率。

特征阻抗–谐振时，感抗等于容抗。其值为：Zo=√L／C,称为特征阻抗。当LC串联突加直流电压时,电路中电流按正弦规律无阻尼振荡，其频率即电路的谐振频率,或称振荡频率.

6．准谐振（Quasi–Resonance）

对于有开关的LC串联电路，当电流按谐振频率振荡时，如果开关动作，使电流正弦振荡只在一个周期的部分时间内发生，电流呈准正弦，这一现象称为准谐振。同样，在LC并联电路中，借助开关动作，也可获得准谐振。

7．零电压开通（Zero–V oltage–Switching，简称ZVS）

利用谐振现象，在开关变换器中器件电压按正弦规律振荡到零时，使器件开通，称为ZVS。

8．零电流关断（Zero–Current–Switching，简称ZCS）

同理，当开关变换器的器件电流按正弦规律振荡到零时，使器件关断，称为ZCS。

9．PWM开关变换器（PWM Switching Converler）

用脉宽调制方式控制晶体管开关通、断的开关变换器。它属于恒频控制的硬开关类型。

10．离线式开关变换器（Off–Line Switching Converter）

是一种AC／DC变换器，其输入端整流器和平波电容直接接在交流电网上。

11．谐振变换器（Resonant Converter）

利用谐振现象，使开关变换器中器件上的电压或电流按正弦规律变化，从而创造了ZVS或ZCS的条件，称为谐振变换器。分串联和并联谐振变换器两种。在桥式变换器的输出端串联LC网络，再接变换器和整流器，可得串联谐振DC／DC变换器；在桥式变换器串联LC网络的电容两端并联负载（包括变压器及整流器），可得DC／DC并联谐振变换器。

12．准谐振变换器（Quasi–Resonant Converter）

利用准谐振现象，使开关变换器中器件上的电压或电流按准正弦规律变化，从而创造了ZVS或ZCS的条件，称为准谐振变换器。在单端、半桥或全桥变换器中，利用寄生电感和电容（如变压器漏感、晶体开关管或整流管的结电容）或外加谐振电感和电容，可得相应的准谐振变换器。谐振参数可以超过两个，例如三个或更多，这时又称为多谐振变换器。为保持输出电压基本恒定，谐振和准谐振变换器均必须应有变频控制。

13．零开关–PWM变换器（Zero–Switching Converter）

在准谐振变换器中，增加一个辅助开关，以控制谐振网络的工作使变换器一周期内，一部分时间按ZCS 或ZVS准谐振变换器工作，另一部分时间按PWM变换器工作，称为ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器。它兼有ZCS（或ZVS）软开关和PWM恒频控制的特点。这时谐振网络中的电感是与主开关串联的。14．零过渡–PWM变换器（Zero–Transition Converter）

如果将谐振网络与主开关并联，仍用辅助开关控制，则也可得到与ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器相同的特点，分别称为ZCT–PWM或ZVT–PWM变换器（ZCT–零电流过渡，ZVT–零电流过渡，ZVT –零电压过渡）。它本质上仍属于ZCS或ZVS软开关–PWM变换器。

15．移相式全桥ZVS–PWM变换器（Phase–Shift FB ZVS–PWM Conveter）

在全桥开关变换器中，利用开关管结电容和变压器漏感（必要时外加谐振元件）的谐振和移相控制驱动脉冲，以实现ZVS的条件，称为移相式全桥ZVS–PWM变换器。它也是软开关–PWM变换器，适用于大功率、低电压输出。

16．高频开关变换器

60年代PWM开关变换器的开关频率为20kHz,所用开关器件为功率双极晶体管。提高开关频率，可以降低变换器的体积、重量，提高功率密度，控制音频噪声，改善动态响应。但为了提高开关频率，先决条件是必须有高频功率晶体管。此外，频率越高，PWM开关（一种硬开关）的开关过程损耗也越大，不能保证高频高效运行。高频功率MOSFET的广泛应用，使开关变换器高频化有了可能，PWM开关变换器的开关频率提高到30kHz以上。80年代软开关变换技术的开发，

使高频、高效率开关变换器有可能商品化。例如：准谐振开关电源，开关频率达到1–10MHz，功率密度达到80W／in³（PWM开关变换器受频率限制，功率密度最高为0．5–3W／in³）；移相式全桥ZVS–PWM 变换器，功率250W以上，开关频率可达0．5–1MHz。但当应用1GBT做开关器件时，开关频率一般只限于20–40kHz。但有些高频1GBT如1RGBC30U可工作到300kHz。

17．DC／DC开关变换器

由直流电源供电时，输送直流功率的开关变换器。它是开关电源的功率电路，包括功率变换及整流滤波两部分。其输出电压可低于或高于输入电压。按输入、输出有无变压器分有隔离、无隔离两类。无隔离变压器的DC／DC变换器的典型拓扑有：Buck，Boost，Buck–Boost，Cuk，Sepic和Zeta六种。其中Buck，Boost和Buck–Boost是基本的拓扑。它们的核心部分是T形（或Y形）开关网络。

注：T形开关网络由功率晶体管S、整流二极管D及电感L组成，不同接法得到不同拓扑，如下表，设T 形网络三个端点标为a，b及c，中点为o，T形网络的输入（ab）端和输出（cb）端分别接直流电源和并有滤波电容的负载。

拓扑名称串联支路oa 并联支路ob 串联支路oc

Buck Boost Buck- Boost

18．连续导电模式CCM（Continueous Conducting Mode）

一周期内电感电流（或传送能量的电容电压）始终大于零。

19．不连续导电模式DCM（Discontinueous Conducting Mode）

一周期内上述电量波形不连续。

20．Buck变换器

又称降压变换器，由简单的电压斩波加LC滤波电路组成。CCM时（下同），理论上其稳态电压比V o／V=D﹤1，D为占空比，故输出电压V o小于输入电压V o但输入端电流不连续，而输出端电流连续。21．Boost变换器

又称升压变换器，也是斩波和滤波的组合电路，滤波电感接在输入端。理论上电压比V o／V i=1／（1–D），故输出电压高于输入电压。输入电流连续，适合于做有源功率因数校正电路。但输出电流不连续。Boost 电路与Buck电路对偶。

22．Buck–Boost变换器

由电压斩波器和滤波器组成。其特点是依靠电感储能，将功率由电源传送到负载。稳态电压比V o／V i=D ／（1–D），输出电压可高于或低于输入电压，取决于D大于或小于0.5。输入和输出电流均不连续。23．Cuk（丘克）变换器