PWM开关电源.ppt

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1、正负12伏电流模式控制PWM开关电源的研究目录第一章绪论第二章开关电源基础第三章单端反激式开关电源设计第四章模块及控制电路设计第五章整体电路设计3一、绪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。电源是什么？1.1课题背景电源常用的连接方式串联线性电源高频开关电源线性电源与开关电源的区别串联线性电源：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

2、轻、体积小。输入开关管K负载RL储能元件图1-2开关电源模型图输入电源调整管负载RL图1-1串联线性电源模型图开关稳压电源的优点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

3、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。开关电源技术发展趋势和要求沿着几个方向不断发展:高效低功耗智能化高集成

4、8开关电源的分类：1.按转换类型分:DC-DC和AC-DC。2.按驱动方式分:自激式与他激式。3.按DC-DC变换器的工作方式分两类：隔离型有通/通方式、通/断方式、中心抽头方式、半桥方式和全桥方式、谐振方式;非隔离型有降压型(buck)、升压型(boost)、极性反转型(buck-boost)、开关电容型以及谐振型。4.按控制方式分:脉冲宽度控制方式(PWM)与脉冲频率控制方式(PFM)。5.按过流保护方式分:输出电流检测方式与开关电流检测方式。二、开关电源基础功能：通过高频开关技术将输入较高的交流电压(

5、AC)转换为电子或电器设备工作所需要的直流电压(DC)。中心思想：用提高工作频率等手段来提高电源的功率密度，进而达到减少变压器的体积和重量的目的。采用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率，典型的开关电源效率为70%-80%，稳定原理：依赖对脉冲宽度的改变来实现输出电压的稳定，称做脉宽调制PWM。开关电源的PWM控制原理可用图3.1的电路说明。它由开关管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。图3.1开关型稳压电源原理图PWM控制基本原理三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，

6、去控制开关管的通断。为了稳定输出电压，按电压负反馈方式引入反馈。设输出电压增加，FVO增加，比较放大器的输出Vf减小，比较器方波输出的toff增加，开关管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。电流控制PWM开关电源的优点电压调整率非常好，可与线性稳压电源相媲美。回路稳定性好，负载响应快。固有的逐个脉冲幅值检测及限流，简化了过载保护和短路，大大提高了工作可靠性。降低高频功率开关变换电路的功率损耗，提高开关电源的效率。具有良好的并联运行能力。三、单端反激式开关电源设计单端反激式开关电源电路单端反激式变压器

7、型开关电源工作原理开关管饱和导通，开关管电流在开关变压器初级产生上正下负的自感电动势，次级产生上负下正的互感电动势。整流二极管D截止，由电容器C放电形成负载电流。VTDRL（a)基本电路Ce1++e2VT+_RL(b)开关管饱和导通DCT开关管截止，变压器初级电流中断，于是在初级绕组产生反方向的自感电动势（上负下正），次级互感电动势也反一个方向。次级互感电动势使整流二极管D导通，开关变压器次级电流一方面流入负载，另一方面向电容器C充电储能，以便开关管再次导通时向负载释放能量。e1′_+IRLCVTD（c)开

8、关管截止T_+e2'VTDRL（a)基本电路C两级EMI电路图四、模块及控制电路设计4.1EMI滤波器工作原理对50Hz低频而言，电容呈开路，而电感则呈短路。因此，50Hz电流可以顺利通过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。4.2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