典型開關(guān)電源設(shè)計(jì)原理1

《典型開關(guān)電源設(shè)計(jì)原理1》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、開關(guān)電源1直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展直流穩(wěn)壓電源是電子、電器、自動(dòng)化設(shè)備中最基本的部分。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換方法設(shè)計(jì)制作的電源，其效率低，損耗大，溫升高。加上多路電壓輸出，而各個(gè)電壓的等級(jí)、質(zhì)量要求又不相同時(shí)，使之傳統(tǒng)的串聯(lián)穩(wěn)壓式電源越來越難于得到解決。如圖8-1所示的串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源，就屬此類。當(dāng)今計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化設(shè)備上大多數(shù)控制電源都向低壓大電流，高效率，重量輕、體積小的方向發(fā)展。在這種要求面前首先得到發(fā)展的是晶體管串聯(lián)式開關(guān)穩(wěn)壓電源，如圖8-2所示。圖8-1晶體管串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源圖8-2晶體管串聯(lián)式開關(guān)穩(wěn)壓電源隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率開關(guān)晶體管、快恢復(fù)

2、二極管及其它元器件的電壓得到很大的提高，這為取消穩(wěn)壓電源中的工頻變壓器，發(fā)展高頻開關(guān)電源創(chuàng)造了條件。由于它不需要工頻變壓器，故稱無(wú)工頻變壓器開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源。它使電源在小型化、輕量化、高效率等方面又邁進(jìn)了一步。圖8-3是無(wú)工頻變壓器的開關(guān)電源的方框圖。圖8-3無(wú)工頻變壓器的開關(guān)電源原理框圖無(wú)工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源，有如下的優(yōu)點(diǎn)：1.效率高。一般在70～80%以上。2.體積小、重量輕，隨著頻率的提高，收效更顯著。3.穩(wěn)壓范圍廣，一般交流輸入80～265V，負(fù)載作大幅度變化時(shí)，性能很好。4.噪聲低，聲頻在20kHz以上時(shí)，已是人耳聽不到的超聲波，而開

3、關(guān)電源的工作頻率一般都大于此頻率；5.性能靈活，通過輸出隔離變壓器，可得到低壓大電流、高壓小電流；一個(gè)開關(guān)控制的一路輸入可得到多路輸出以及同號(hào)、反號(hào)等輸出；6.電壓維持時(shí)間長(zhǎng)，為了適應(yīng)交流停電時(shí)，計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代自動(dòng)化控制設(shè)備電源轉(zhuǎn)換的需要，開關(guān)電源可在幾十毫秒內(nèi)保證仍有電壓輸出。7.可靠性大，當(dāng)開關(guān)損壞時(shí)，也不會(huì)有危及負(fù)載的高電壓出現(xiàn)。無(wú)工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源的不足之處：1.輸出紋波較大，約有10～100mV的峰峰值；2.脈沖寬度調(diào)制式的電路中，電壓、電流變化率大；3.控制電路比較復(fù)雜，對(duì)元器件要求高；4.動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間至少要大于一個(gè)開關(guān)周期，不如串聯(lián)

4、式晶體管線性穩(wěn)壓電源。2用高頻變壓器的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)概述圖8-5高頻變壓器開關(guān)電源基本功能框圖這類電源的共同特點(diǎn)是具有高頻變壓器、直流穩(wěn)壓是從變壓器次級(jí)繞組的高頻脈沖電壓整流濾波而來。變壓器原副方是隔離的，或是部分隔離的，而輸入電壓是直接從交流市電整流得到的高壓直流。目前，用高頻變壓器的變換電路按其工作方式可分為五類，每類傳輸?shù)墓β室膊幌嗤?，?yīng)用環(huán)境也稍有不同，如下所示：電路類型傳輸功率應(yīng)用環(huán)境單端反激式變換器20～100W小型儀器、儀表，家用電器等電源，自動(dòng)化設(shè)備中的控制電源單端正激式變換器50～200W小型儀器、儀表，家用電器等電源，自動(dòng)化設(shè)備中

5、的控制電源推換式變換器100～500Ｗ控制設(shè)備，計(jì)算機(jī)等電源半橋式變換器100～5000W焊機(jī)，超聲電源，計(jì)算機(jī)電源等全橋式變換器500W～30kW焊機(jī)、高頻感應(yīng)加熱，交換機(jī)等3DC/DC變換的開關(guān)電源對(duì)于輸入與輸出電壓不需隔離只用一個(gè)工作開關(guān)和L、D、C組成的變換器電路最基本的為如下三種：（1）降壓變換器（buckconverter）；（2）升壓變換器（boostconverter）；（3）降、升壓變換器（buck-boostconverter）。其原理電路如圖8-6所示。圖8-6無(wú)隔離的DC→DC變換電路8.2.1Buckconvertera）

6、電路拓?fù)鋌）工作波形圖8-7Buckconverter（一）在開關(guān)VT導(dǎo)通期間（二）在開關(guān)VT截止期間1.臨界連續(xù)工作狀態(tài)2.電流斷續(xù)的工作狀態(tài)3.電流連續(xù)的工作狀態(tài)(三)電感電流的平均值計(jì)算（四）輸出電壓紋波值的計(jì)算4Boostconvertera）電路拓?fù)鋌）工作波形圖8-8Boostconverter1.在期間2.在期間3.負(fù)載電流的平均值4.輸入電流的平均值5.輸出電壓的紋波計(jì)算5Buck—Boostconverter圖8-9Buck—Boostconverter=圖8-10Buck-Boostconverter工作波形圖6單端功率輸出的直

7、流變換器8.3.1CW34063的工作原理圖8-11CW34063的原理框圖8.3.2CW34063的應(yīng)用電路(一)降壓式電路a）直接用于降壓b）外接NPN晶體管擴(kuò)流電路圖8-12CW34063的降壓應(yīng)用電路（二）升壓式電路（a）（b）a）直接升壓式b）外接NPN管擴(kuò)流式圖8-13CW34063的Boostconverter（三）反轉(zhuǎn)電路(a)(b)a）直接變換式b）外接PNP管擴(kuò)流式圖8-14CW34063的Buck—Boostconverter單端反激式開關(guān)電源1工作原理分析（一）在開關(guān)VT導(dǎo)通期間：（二）在開關(guān)VT截止期間圖8-15單端反激式

8、變換器單端反激式變換器也有三種工作狀態(tài)：1磁通臨界連續(xù)的工作情況：圖8-16臨界連續(xù)狀態(tài)時(shí)的電壓電流波形2磁通不連續(xù)的工作