開關(guān)電源電路原理.ppt

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1、開關(guān)電源的基本概念和分析方法什么是PowerSupply?PowerSupply負載Vin,IinPowerSupply是一種提供電力能源的設(shè)備，它可以將一種電力能源形式轉(zhuǎn)換成另外一種電力能源形式，并能對其進行控制和調(diào)節(jié)。上級電能形式Vo,Iof,phasef,phase根據(jù)轉(zhuǎn)換的形式分類:AD/DC,DC/DC,DC/AC,AC/AC根據(jù)轉(zhuǎn)換的方法分類:線性電源，開關(guān)電源什么是SwitchingModePowerSupply?有源開關(guān)(Switch)二極管(Diode)電感器(Inductor)電容器(Capacitor)電阻器(Resi

2、stor)開關(guān)電源(SwitchingPower)開關(guān)工作主動控制功率流向與流量單向?qū)щ姳粍涌刂乒β柿飨蛞噪娏餍问絻δ芤噪妷盒问絻δ懿辉诠β驶芈分谐霈F(xiàn)線性電源(LinearPower)線性工作控制功率流量單向?qū)щ姳粍涌刂茷V波等輔助作用濾波等輔助作用消耗功率調(diào)節(jié)電壓VoVinVoRxVo=Vref*Rx/(R+Rx)Vo=?CLCVo=Vin*DD基本電子元件在開關(guān)電源中所起的作用線性電源(LinearPower)開關(guān)電源(SwitchingPower)開關(guān)電源的基本元件：有源開關(guān)(Switch)二極管(Diode)電感(Inductor)

3、電容器(Capacitor)變壓器(Transformer)+u(t)-i(t)電容的基本方程1.當一電流流經(jīng)電容,電容兩端的電壓逐漸增加,并且電容量越大電流增加越慢.CI+U-2.在穩(wěn)態(tài)工作的開關(guān)電源中流經(jīng)電容的電流對時間的積分為零。I+I-AB面積A=面積B+u(t)-i(t)電感的基本方程1.當一電感突然加上一個電壓時,其中的電流逐漸增加,并且電感量越大電流增加越慢.2.當一電感上的電流突然中斷,在其兩端會產(chǎn)生一瞬時高壓,并且電感量越大該電壓越高ULI+U-LI電感的伏秒平衡原則：u(t)i(t)V+V-t1t2t0對穩(wěn)定狀態(tài)伏秒平衡

4、原則:在穩(wěn)態(tài)工作的開關(guān)電源中電感兩端的正伏秒值等于負伏秒值.V+V-ABV+V-AB面積A=面積B分析開關(guān)電源中電容和電感的幾條原則：電容兩端的電壓不能突變(當電容足夠大時,可認為其電壓不變)。電感中的電流不能突變(當電感足夠大時,可認為其電流恒定不變)。流經(jīng)電容的電流平均值在一個開關(guān)周期內(nèi)為零。電感兩端的伏秒積在一個開關(guān)周期內(nèi)必須平衡。恒流充電恒壓儲能兩個有用的公式：C:L:Buck電路工作原理分析：VinVoDLIoSSULILVin-Vo-VoIoD1-DT根據(jù)L的伏秒平衡原則：(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)TVo=Vin*

5、DL*ΔIo=Vo*(1-D)TIs根據(jù)L在1-D時間的基本方程：ΔIo=Vo*(1-D)T/LBuck電路的輸入輸出關(guān)系：Vo/Vin=DBoost電路工作原理分析：VinVoLIoSSULILVinVo-VinD1-DT根據(jù)L的伏秒平衡原則：Vin*DT=(Vo-Vin)*(1-D)TVin*T=(1-D)TVoIsDVo=Vin/(1-D)IDIoVo/Vin=1/(1-D)Boost電路的輸入輸出關(guān)系：理想變壓器的基本方程：理想變壓器模型：變壓器繞組完全耦合變壓器無氣隙且磁芯的導(dǎo)磁率μ無窮大I1N1N2u1u2I2電壓基本方程:N2

6、N1φ電流基本方程:理想變壓器個繞組的電壓與匝數(shù)成正比，且同名端具有相同極性；各繞組電流與匝數(shù)乘積之和為零，即電流的變比與匝比成反比，且極性相反（點進點出原則）。實際變壓器的分析方法：變壓器繞組不是完全耦合I1I1N2N1φ1φ2LkLm2.變壓器有氣隙或磁芯的導(dǎo)磁率μ有限I2Im當副邊開路時I2=0Im即為原邊電感Lm（副邊不存在或開路時的電感）產(chǎn)生的電流，Lm稱為激磁電感或勵磁電感Φk可以認為是由原邊串聯(lián)的電感Lk產(chǎn)生,其大小為副邊短路時原邊所測得的電感量，Lk稱為變壓器的漏感。實際變壓器的等效模型：理想變壓器漏感Lk激磁電感Lm在穩(wěn)態(tài)

7、工作過程中變壓器繞組兩端的正伏秒值等于負伏秒值.V+V-ABV+V-AB面積A=面積B正激變換器（Forward）工作原理分析：Ion:n:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVin2VinTrΔILIpIL正激變換器的輸入輸出關(guān)系:Vo=VinD/n反激變換器（Flyback）工作原理分析：IoVinVoGDSVgsIDVdsD1-DTIpVLIoVin-nVoLmVinVin+nVoDn:1反激變換器的輸入輸出關(guān)系：小結(jié)開關(guān)電源功率電路的五個基本元件：開關(guān),二極管,電容,電感,變壓器開關(guān)電

8、源功率電路分析要點電容的電壓不能突變,電感的電流不能突變流經(jīng)電容的電流平均值為零,電感兩端電壓的平均值為零理想變壓器電壓與匝數(shù)成比且同名同極性,電流與匝數(shù)成反比且點進點出電容恒流