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1、開(kāi)關(guān)電源基本原理與設(shè)計(jì)介紹Summary基本原理介紹開(kāi)關(guān)電源中的相關(guān)設(shè)計(jì)基本原理介紹DC-DC變換器主要架構(gòu)及其拓補(bǔ)EMI部分PFC部分同步整流部分均流技術(shù)保護(hù)與控制線路SPS基本原理框圖基本原理簡(jiǎn)介一般由三部分組成:一是輸入回路.二是輸出回路.三是控制回路.輸入回路由EMI濾波電路.高壓整流濾波.隔離變壓器初級(jí)和高壓方波切割元件所組成，其與電網(wǎng)直接連接高電壓.輸出回路由隔離變壓器次級(jí).低壓整流濾波電路所組成，其與控制回路都由低壓電子元器件組成.輸入回路與輸出回路兩者間採(cǎi)用隔離變壓器進(jìn)行隔離確保人身與低壓電子器件之安全，這樣不僅達(dá)到高低
2、電壓隔離,還做到高低電壓的轉(zhuǎn)換功能.工作原理交流輸入電壓(AC)經(jīng)EMI濾波電路濾波一些電網(wǎng)來(lái)的干擾與雜訊後,直接予以整流與濾波得到高壓直流(DC).再將直流高壓進(jìn)入方波切割器件(MOSFET)中,切割成20~200KHZ的高頻電壓方波信號(hào).該方波信號(hào)進(jìn)入隔離變壓器初級(jí),而由次級(jí)所感應(yīng)出的低壓交流電勢(shì)經(jīng)整流濾波後,得到低壓穩(wěn)定直流輸出,供給負(fù)載.不管輸入電壓有無(wú)變化或輸出負(fù)載是否變動(dòng),都要保持輸出直流電壓的穩(wěn)定.因此,經(jīng)直流輸出監(jiān)控電路對(duì)輸出電壓加以監(jiān)控,並把信號(hào)回饋給PWM邏輯控制電路調(diào)整占空比.從而調(diào)整輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定效果.當(dāng)負(fù)載發(fā)
3、生故障(如:短路,過(guò)載等)時(shí)可通過(guò)保護(hù)電路把信號(hào)迅速回饋給PWM邏輯控制電路使方波切換元件停止工作,達(dá)到保護(hù)的功能.BoostDC-DC變換器主要架構(gòu)peakdraincurrent.peakdrainvoltage2.Boost(stepup)IdealtransferfunctionDiodevoltages(vrmAveragediodecurrentsBoost變換器工作狀態(tài)BoostDC-DC變換器主要架構(gòu)DPS-350MBABOOSTCIRCUITBuckDC-DC變換器主要架構(gòu)1.Buck(stepdown)peakdra
4、incurrentIdealtransferfunctionpeakdrainvoltageAveragediodecurrentsDiodevoltages(vrm)Buck變換器工作狀態(tài)Buck變換器工作原理當(dāng)S關(guān)閉時(shí),電流就會(huì)順向地流經(jīng)電感器L,此時(shí)在負(fù)載上就會(huì)有帶極性的輸出電壓產(chǎn)生,如上面圖2所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí),電感器L會(huì)改變磁場(chǎng),二級(jí)體D則為順向偏壓狀態(tài),因此在電容器C中就會(huì)有電流流過(guò),因此在負(fù)載RL上輸出電壓的極性仍是相同的,一般我們稱此二級(jí)體D為飛輪二級(jí)體.由于此種轉(zhuǎn)換動(dòng)作,使得輸出電源是一種連續(xù)而非脈動(dòng)電流形式,相對(duì)的由
5、于開(kāi)關(guān)S在ON/OFF之間改變,所以輸入電流則為不連續(xù)形式,也就是所謂的脈動(dòng)電流形式.BuckDC-DC變換器主要架構(gòu)實(shí)際舉例DPS-350MBABUCKCIRCUITBuck&BoostDC-DC變換器主要架構(gòu)VoltageandcurrentwaveformsBuckBoostBUCK-BUST(FLYBACK)變換器原理圖BUCK-BUST(FLYBACK)變換器工作狀態(tài)BUCK-BUST(FLYBACK)變換器工作原理當(dāng)電路中的開(kāi)關(guān)S關(guān)閉時(shí),電流就會(huì)流經(jīng)電感L,並將能量?jī)?chǔ)存于其中,由于電壓極性的關(guān)系,二級(jí)體D是在逆向偏壓狀態(tài),此
6、時(shí)負(fù)載電阻RL上就沒(méi)有電壓輸出.當(dāng)開(kāi)關(guān)S打開(kāi)時(shí),由于磁場(chǎng)的消失,電感L呈逆向極性,二級(jí)體D為順向偏壓,環(huán)路中則有Ic感應(yīng)電流產(chǎn)生,因此負(fù)載RL上的輸出電壓極性正好和輸入電壓極性相反,由于開(kāi)關(guān)ON/OFF的作用,使得電感器的電流交替地在輸入與輸出間,連續(xù)不斷的改變其方向,不過(guò)這二者電流都是屬于脈動(dòng)電流形式.所以該變換器電路中,當(dāng)開(kāi)關(guān)是在導(dǎo)通周期時(shí),能量是儲(chǔ)存在電感器裏,反之,當(dāng)開(kāi)關(guān)是在打開(kāi)周期時(shí)能量會(huì)轉(zhuǎn)移至負(fù)載上.IsolatedForwardDC-DC變換器拓補(bǔ)3.IsolatedForwardIdealtransferfunction
7、PeakdraincurrentPeakdrainvoltageAveragediodecurrentsDiodevoltages(vrm)IsolatedForward工作原理由于該轉(zhuǎn)換器中使用的隔離元件是一個(gè)真正的變壓器,因此為了獲得正確有效的能量轉(zhuǎn)移,必須在輸出端有電感器,作為次級(jí)感應(yīng)的能量?jī)?chǔ)存元件.而變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組有相同的極性.當(dāng)電晶體Q1在ON時(shí),初級(jí)繞組漸漸會(huì)有電流流過(guò),并將能量轉(zhuǎn)移至輸出,且同時(shí)經(jīng)由順向偏壓二級(jí)體D2,儲(chǔ)存與電感器L中,此時(shí)的二級(jí)體D3為逆向偏壓狀態(tài).當(dāng)Q1換成OFF狀態(tài)時(shí),變壓器的繞組電壓會(huì)反
8、向,D2二級(jí)體此時(shí)就處于逆向偏壓的狀況,此時(shí)與飛輪二級(jí)體D3則為順向偏壓,在輸出回路上有導(dǎo)通電流流過(guò),並經(jīng)由電感器L,將能量傳導(dǎo)至負(fù)載上.變壓器上的第三個(gè)繞組與D1互相串聯(lián)在一起,可達(dá)到變壓器消磁的作用,如
