开关电源培训资料.ppt

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1、开关电源知识学习学习目的：本次学习作为一个基础知识讲解，旨在使大家对开关电源的原理加深认识，熟悉电源的指标和测试，以及了解电源的可靠性等知识。2017年12月目录1.开关电源基本原理1.1名词解释1.2开关电源基本原理1.3常用开关电源类别1.4开关电源和线性电源区别2.常用电气指标即测试方法2.2最大输入电流2.8输出纹波即杂音2.14绝缘阻抗2.3启动冲击电流2.9瞬态响应2.15效率2.4交调测试2.10开机延时2.5电压调整率2.11输出电压动态响应2.6负载调整率2.12保护电路3.电源可靠性1.1名词解释纹波纹波电压，是指输出直流电压中含有的交

2、流成分。直流电压本来应该是一个固定的值，但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输出电压也是有波纹的。纹波电压通常用有效值或峰值表示尖脉冲指电压或者电流的短暂突变，开关电源中的高速开关电路会产生尖峰脉冲电压。常见的脉冲形状有矩形脉冲，方波脉冲，尖脉冲，锯齿脉冲，阶梯脉冲，间歇正弦脉冲等等，尖脉冲电压具有突变性和不连续性！1.1名词解释效率：有效功率/总功率。消耗功率=输出端各电压（接负载）*电流，总和为有效功率总功率=工作电压*电

3、流一般开关电源的效率能达到80%以上，比传统的线性稳压电源提高近一倍占空比：在一串理想的脉冲周期序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。方波的占空比为50%，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5个周期。占空比是电源适应负载大小的结果，负载大，占空比就高。1.2开关电源基本原理开关电源的基本工作原理是：用一个半导体功率器件（功率晶体管或功率场效应管）作为开关，该器件不断地重复开启和关断，使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波，该方波经过电感、电容等组成的滤波器滤波之后便得到了另一个直流电压。在一个开关周期内，开关管导通的时间占整个周期的比

4、例称为导通占空比D。很明显，当开关周期不变时，导通占空比越大，负载上获得的直流电压越大。这就是PWM在开关电源中的应用。1.3.1按稳压控制方式：脉冲宽度调制方式(PWM)，脉冲频率调制方式(PFM)，混合调制方式。1.3.2按变压器激励方式分：反激式、正激式1.3.3按开关器件与负载电路的连接方式：串联式开关电源并联式开关电源变压器耦合开关电源（常用）1.3常用开关电源电路分类1.3.1按稳压控制方式分类（1）脉冲宽度调制方式（PWM)。其主要特点是开关频率不变,通过改变脉冲宽度来调节占空比,实现稳压目的。其核心是脉宽调制器（常用型）（2）脉冲频率调制方

5、式(PFM)。其特点是将脉冲宽度固定,通过改变开关频率来调节占空比,实现稳压的目的。其核心是脉频调制器。（3）混合调制方式：是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变的方式。1.3.1PWM和PFM波形比较1.3.2按变压器激励方式分反激式凡是在开关管截止期间向负载提供能量的统称反激变换器。主要应用于小功率电源（100W以下）变压器主要作用为电压变换和储能。2.正激式用于中大功率电源（500W）左右，变压器作为电压变换，输出有一个储能电感，开关管导通时,释放能量。图二1.3.3.1串联调整型开关电源1.3.3按开关管与负载的连接方式分Ui原理框图下图是串

6、联式开关电源的最简工作原理图。Ui是开关电源的工作电压，通过控制开关K不停地“接通”和“关断”在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压Uo。1.3.3.1串联式开关电源的工作原理下式中Ton为控制开关K接通的时间，T为控制开关K的工作周期。改变控制开关K接通时间（Ton）与关断时间（Toff）的比例，就可以改变输出电压Uo的平均值Ua。占空比用D来表示，即：或1.3.3.1串联式开关电源的工作原理下图是串联式开关电源输出电压的波形，由图中看出，控制开关K输出电压Uo是一个脉冲调制方波，脉冲幅度Up等于输入电压Ui，脉冲宽度等于控制开关K的接通时间Ton，

7、由此可求得串联式开关电源输出电压Uo的平均值Ua为：1.3.3.1串联式开关电源特点串联型开关电源具有带负载能力较强、开关管和续流二极管所承受的峰值电压较低电路结构简单，工作效率很高，因此其在输出功率控制方面应用很广。串联式开关电源的缺点是输入与输出共用一个地，容易产生EMI干扰和地板带电，当输入电压为市电整流输出电压的时候，容易引起触电，对人身不安全。1.3.3.2并联式开关电源的工作原理原理框图Ui24v1.3.3.2并联式开关电源的工作原理如图所示：a是并联式开关电源的最简工作原理图，图b是并联式开关电源输出电压的波形。图a中Ui是开关电源的工作电压

8、，L是储能电感，K是控制开关，R是负载。图b中Ui是开关电源的输入