开关电源培训PPT课件

隔离 器件
采样 反馈
5
.
1-3：反激开关电源拓扑
2019/12/31
6
.
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理 （电流连续模式）
Vin
n:1
Vo
D
Io
Lm
Vgs
Co
Vd
D
s
G S
Im
根据变压器的伏秒平衡：
ID
V* iD n n TV * (1 o D )T
Vo Vin*D n*(1D)
D
Io
Lm
Co
Vr=？
Lk
D G
S
IDV(1 o D )T/Lm
IDp
Io ID 1D 2
Ip I D p n
12Cds2Vr12LkI2 p
Vr Lk *Ip Cds
2019/12/31
Vgs
Vd s Im
ID
T
D 1-
V
D
Vin+nV
r
o
Ip
ID-p
VL
9
Vin -nVo
开关电源工作原理讨论
销售一部
2019/12/31
1
.
主要内容简介
一：单端反激开关电源工作原理
1：开关电源拓扑简介 2：反激原理框图 3：反激拓扑结构 4：反激工作原理
二：变压器设计 三：实例分析
2019/12/31
2
.
1-1：拓扑介绍
三种基本的非隔离开关电源
D
S Vin
Vacmax=264V Vdcmax=264*1.4=369.6
Iomax=1.2A, 设定D=0.45 磁感应强度Bm=0.3T
Pomax=12*1=12A，Pi=Po/u=12/0.7=17W
L
Vo Vo=Vin *D
Io
Vo<Vin,
Bulk 降压型电路
L
Vin
S
D
Vo
Vo=Vin /(1-D)
Io
Vo>Vin,
Boost 升压型电路
D
S1 Vin
L D S2
Vo
Io
Vo<Vin, 当D<0.5
Vo=Vin *D/(1-D) Vo>Vin 当D>0.5
buck－boost 升降压型电路
VdV s innVo
Vds Vin (1 D)
VL
2019/12/31
7
T D 1-
D
Vin+nV o
Ip
ID-p
Vin
-nVo
Vin Io .
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
Co
D G
S
根据变压器的伏秒平衡：
Vo Vin*D n*(1D)
2019/12/31
3
.
三种基本的隔离开关电源
Vin
Lm
D Vo
S
反激型变换器
L
Vin
D1
Vo
D2
S
正激型变换器
S2 Vin
L
D1
Vo
S1
D2
桥式变换器
2019/12/31
4
.
1-2：开关电源原理框图
EMI单 元
防雷 单元
2019/12/31
整流 滤波
开关 器件
PWM 控制
功率 变换
输出 滤波
输出
Vin
Np
Lm
Lk G
Vo1 Ns1
Vo2 Ns 2
反馈控制
多路输出的反激变换器：
Vo1 Ns1*Vin*D Np*(1D)
Vo2 Ns2*Vin*D Np*(1D)
减小交叉调整率的措施：
1. 尽量减少两个绕组之间的漏感。 2. 在辅助输出一路中加入尖峰抑
制器（饱和电感） 3. 主路输出工作于电流连续模式。 4. 采用双路加权反馈的控制方式
2019/12/31
12
.
1-4:反激变换器（Flyback）特征总结
Vin
Np
Lm
Lk G
Vo1 Ns1
Vo2 Ns 2
反馈控制
优点：
1. 电路简单。 2. 输入电压范围广。 3. 容易实现多路输出。
缺点：
1. 输出纹波电流大。 2. 输出控制特性非线性。 3. 通常需要辅助的吸收回路。 4. 转换效率较低。
3-2
Vin*Ton=Vor*Toff
3-3
Leabharlann Baidu
2019/12/31Dmax=Vor/(Vmin+Vor）16
3-4
.
磁芯选择 Ap=Aw*AE=(Pt*10000)/(2*Bm*f*J*Ku) Pt=Po/η+Po J 电流密度，A/cm2,(300-500) Ku 绕组系数 0.2~0.5 最小匝数 Np=Lp*Ip/(Bm*Ae)=Vinmin*Dmax*10^6/(Fs*Bm*Ae) Lp单位取uH，Ip取A，Bm取T，Ae取mm2， N=Np/Ns, Nb/Ns=(Vb+Vd1)/(Vo+Vd2)
2019/12/31
13
.
三：变压器计算
基本步骤
1：确定Dmax和Vor
2：求匝比
3：求初级电感量Lp
4：选择磁芯
5：求最小初级匝数
6：初级，次级和反馈绕组匝数关系
7：选择线径，确定初次级绕组的匝数和股
数 2019/12/31
14
.
反激电源简化电路
2019/12/31
15
.
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
Vin Io .
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
Vc
Lk
D
R
G
S
Ploss=(Vc)2/R
2019/12/31
10
.
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理（3）
Vin
n:1
Vo
Vgs
D
Io
Lm
Co
Vd
s
Lk
D
Im
G
S
ID
ICo ID pIo/1 (D )
ΔVo=？
ICo
根据Co在DT时间的基本方程：
CVOIODT
VOIODT /C Vo
2019/12/31
11
T
D 1-
V
D
Vin+nV
r
o
Ip
ID-p
Vin
Io -Io .
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理（4）
线径选取： 电流密度J建议取4-6A/mm2， Irms/(π*r*r)=J
2019/12/31
18
.
三：实例分析
开关电源设计实例 规格要求：
输入规格 输出电压 输出电流 OCP
效率
已知90的V-2条64件V 12V
1
1.2
70%
Vacmin=90V Vdcmin=90*1.4=126V
Vo'Vo
Vgs
Vd s Im
ID
T D 1-
D
Vin+nV o
Vin
ID-p
根据能量守恒：
1 2
LmpI2
Vo2
R
T
Io
VL
Vin
2019/12/31
Ip

VinDT Lm
Vo RT VinD 2Lm
8
-nVo -nVo’
.
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理（1）
Vin
n:1
Vo