开关电源的结构和基本原理.ppt

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1、高频开关电源设计青岛科技大学总目录第一章概论(1课时)第二章开关电源的基本原理(2课时)第三章开关电路的PWM控制原理(2课时)第四章电路拓扑的使用选择(2课时)第五章元器件的实用选择(2课时)第六章软开关新技术(2课时)高频开关电源设计自动化与电子工程学院电子信息科学与技术教研室21世纪4一、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。1.1.1电源是什么？1.1电源及开关电源电源常用的连接方式串联线性电源

2、高频开关电源1.1.2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61.1.3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

3、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。1.2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。图1-3晶体管串联式线性稳压电源1.2.1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。图1-4晶体管串联式开关稳压电源随着电力电子技术的发展，大功

4、率开关晶体管、快恢复二极管及其它元器件的电压得到很大的提高，这为取消稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了一步。图1-5无工频变压器的开关电源原理框图10A：一次电源产品的图片（AC/DC）常见开关电源图片11B：工业电源产品的图片—标准产品（AC/DC）12C：工业电源产品的图片（AC/DC）13E：工业电源产品的图片（AC/DC）14F：二次电源产品的图片（DC/DC）--标准转换类FullBrickHalfBrickHalfBrick1/4B

5、rick1/8Brick15G：二次电源产品的图片（DC/DC）彩电开关稳压电源1.3开关稳压电源的特点1.3.1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可得到多路

6、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。1.3.2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。二、开关电源的基本工作原理功能：通过高频开关技术将输入较高的交流电压(

7、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。共轭滤波器整流滤波开关调整管储能元件脉冲整流滤波取样电路比较放大基准220V交流电压输入功能：将220V交流电压转换为电路所需要的各种稳定的直流电。2.1高频开关电源的基本结构图2-1高频变压器开关电源基本功

8、能框图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。S1C10.1uL2220V市电至整流滤波电路F1T2.5AC020.1u2.2.1、进线抗电磁干扰电路（EMI）2.2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图2-2EMI原理图3.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