《高频开关电源》PPT课件

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1、高频开关电源王丽琼2一、概论将电网或电池的一次电能，转换为符合电子设备要求的二次电能，这样的变换设备便是电源。电源是一切电子设备的心脏，没有电源，电子设备就不可能工作。电源及开关电源电源常用的连接方式串联线性电源高频开关电源串联线性电源与开关电源的区分串联线性电源：电源调整管工作在放大状态;效率低，损耗大，温升高。开关电源：电源调整管工作在开关状态的电源;具有高功率密度、重量轻、体积小。输入开关管K负载RL储能元件开关电源模型图输入电源调整管负载RL串联线性电源模型图4开关电源的分类：按变换方式可分为下列四大类：（1）：第一大类：AC/DC开关电源；（2）：第二大类：DC/DC开

2、关电源；（3）：第三大类：DC/AC开关电源；（4）：第四大类：AC/AC开关电源。开关电源逆变器变频器按开关管和输出之间是否有变压器隔离可分为下列两大类：（1）：第一大类：无变压器的非隔离式；（2）：第二大类：有变压器的隔离式。直流稳压电源直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的稳压电源是采用串联式线性转换方法设计制作的。晶体管串联式线性稳压电源直流稳压电源的发展当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压大电流、高效率、重量轻、体积小的方向发展。在这种要求面前首先得到发展的是晶体管串联式开关稳压电源。晶体管串联式开关稳压电源图中输入回路的作用是将交流输入电

3、压整流滤波变为平滑的高压直流电压；功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉冲电压；整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压；开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，来控制功率开关器件的驱动脉冲的宽度，从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。从框图中可见，由于高频变压器取代了笨重的工频（50HZ）变压器，从而使稳压电源的体积和重量大大减小。开关稳压电源的特点优点1.效率高。一般在70～90%以上。而相应的线性稳压电源的效率仅有50%左右。2.体积小、重量轻，随着频率的提高，收效更显著。3.稳压范围广，一般交流输入80～265V，负载作大

4、幅度变化时，性能很好。4.噪声低，声频在20kHz以上时，已是人耳听不到的超声波，而开关电源的工作频率一般都大于此频率；5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电流、高压小电流；一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、反号等输出；6.电压维持时间长，为了适应交流停电时，计算机、现代自动化控制设备电源转换的需要，开关电源可在几十毫秒内保证仍有电压输出。7.可靠性大，当开关损坏时，也不会有危及负载的高电压出现。开关稳压电源的不足之处1.输出纹波较大，约有10～100mV的峰峰值；2.脉冲宽度调制式的电路中，电压、电流变化率大；3.控制电路比较复杂，对元器件要求高；4.动态

5、响应时间至少要大于一个开关周期，不如串联式晶体管线性稳压电源。2.作用：双向滤波避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路；防止开关电源对电网造成污染。S1C1L2220V市电至整流滤波电路FUC02进线抗电磁干扰电路（EMI）输入共轭滤波及整流1.电路组成：由一个线圈和两个电容组成EMI原理图工作原理：对高频干扰信号而言，电容呈短路，而电感则呈开路。高频干扰被电容短路。对50Hz低频而言，电容呈开路，而电感则呈短路。因此，50Hz市电可以顺利通过。S1C10.1uL220V市电至整流滤波电路FUC20.1uFUS1C1L220V市电至整流滤波电路C2由一个全桥（由四个二极管组成）

6、和两个高压电解电容组成。把220V交流市电转换成400V左右的直流电。高压整流滤波电路1.电路组成：单相桥式整流电路整流电路工作原理当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。滤波电路滤波的基本概念：利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分

7、的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。电容滤波电路单相桥式电容滤波整流电路。在负载电阻上并联了一个滤波电容C。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。滤波原理若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。电容滤波波形图所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管