《开关型稳压电源》PPT课件

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1、第5章开关型稳压电源5.1概述5.2功率因数校正基本电路5.3零电压过渡(ZVT)单相有源功率因数校正电路5.4谐振型三相有源功率因数校正电路5.5PWM型直流变换器5.6谐振型直流变换器5.7并联均流技术5.8通信用DUM23高频开关组合电源5.1概述5.1.1开关型稳压电源的组成开关型稳压电源通常由输入滤波电路、工频整流电路、功率因数校正电路、直流变换器和输出滤波器等部分组成，如图5-1所示。图5-1开关型稳压电源的基本组成工频整流器的主要作用是将交流输入电压变换为直流电压。该整流器通常采用单相或三相桥式整流电路，为了使输入电压比较平稳

2、，输出端还必须加入滤波电容。功率因数校正电路的主要作用是：通过升高整流器输出的直流电压，迫使交流输入电流与交流输入电压的波形及相位基本相同，从而使功率因数接近于1。该电路通常采用直流升压变换器。直流变换器的主要作用是将功率因数校正电路输出的直流高压变换为通信和其他电子设备所需的电压。常用的直流变换器有单端变换器、推挽变换器和桥式变换器等。输出滤波器的主要作用是衰减直流变换器输出电压中的高频分量，降低输出纹波电压，从而满足通信和其他电子设备的要求。输出滤波器也采用LC低通滤波器。5.1.2开关型稳压电源与其他稳压电源比较目前，通信和其

3、他电子设备采用的稳压电源主要有线性稳压电源、相控型稳压电源和开关型稳压电路。线性稳压电源中，调整元件串联在负载回路中，其作用就像一只可变电阻，输入电压或负载变化时，串联调整元件的压降改变，从而使输出电压稳定不变。当输入电压过高时，串联调整管的功耗很大，因此效率很低。当输入电压波动范围为±20%时，5V稳压器的典型效率只有35%，输入电压波动范围小于±16%时，典型效率也只能达到50%。线性稳压器的主要优点是电路比较简单，稳压精度较高，输出纹波电压也较低。近年来，推出的低压差(输入和输出电压之差很低的)线性稳压器，不仅具有线性稳压器的全部优点

4、，而且效率也有明显提高，目前已广泛应用于小功率低电压的电子设备中。相控型稳压电源的基本工作原理是：当输入电压或负载变化时，改变晶闸管的导通角，可使输出电压稳定不变。与线性稳压电源相比，由于调整元件(晶闸管)工作于开关状态，所以功耗较小，效率也较高，通常可达到70%。要求输入和输入隔离时，相控型稳压电源的输入端必须加入工频变压器。由于工作频率很低(50Hz)，所以变压器的体积和重量都很大，同时输出端的电滤波电感和滤波电容的体积和重量也很大。5.2功率因数校正基本电路5.2.1功率因数的基本定义功率因数(PF)是指交流输入有功功率P与视在功率

5、S的比值，即式中：r为基波因数，即基波电流有效值I1与电网电流有效值IR之比；IR为电网电流有效值；I1为基波电流有效值；VL为电网电压有效值；cosφ为基波电流与基波电压的位移因数。在线性电路中，无谐波电流、电网电流有效值IR与基波电流有效值I1相等，基波因数r=1，所以，功率因数PF应为：PF=cosφ5.2.2无功率因数校正电路的开关电源存在的主要问题在无功率因数校正的开关电源中，交流输入电压经整流后，直接加到滤波电容器两端。只有交流输入电压高于滤波电容两端电压时，滤波电容才开始充电，因此输入电流波形为宽度很窄的脉冲

6、，如图5-2所示，这种电流的谐波分量很大，输入总谐波失真可高达100%~130%。图5-2单相桥式整流电路输入电压和电流的波形功率因数较低的开关电源存在许多问题，主要有：(1)谐波电流污染电网，干扰其他用电设备，造成测量仪表产生较大的误差，还会使电动机产生较大的噪声。(2)在输入功率一定的条件下，输入电流有效值较大，因此必须增大输入熔断器、断路器和电源线的规格。(3)特别应当指出，通信用开关型电源通常都采用三相五线制供电，三相基波电流可分别由下列各式表示：Ia1=Im1sinωtIb1=Im1sin(ωt-120°)Ic1=Im1sin(

7、ωt+120°)三次谐波电流可分别由下列各式表示：Ia3=Im3sin3ωtIb3=Im3sin(3ωt-360°)Ic3=Im3sin(3ωt+360°)由此可知，三相电流的三次谐波分量是同相位的，同理，三相电流的六次、九次等谐波分量也是同相位的。由于三相电流都流过中线，当功率因数为1时，流过中线的电流为零；当功率因数很低时，中线内的电流很大。由于中线无过流保护装置，所以，中线有可能因过热而着火。5.2.3功率因数校正的基本方法在开关型电源中，功率因数校正的基本方法有两种：无源功率因数校正和有源功率因数校正。采用无源功率因数校正法时，

8、应在开关电源输入端加入电感量很大的低频电感，以便减小滤波电容充电电流的尖峰。这种校正方法比较简单，但是校正效果不很理想，通常经无源功率因数校正后，功率因数可达到0.