开关电源的结构和基本原理-上课.ppt

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1、高频开关电源设计青岛科技大学高频开关电源的结构和基本原理3一、概述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稳压电源高频开关电源1.1.2串联稳压电源与开关电源的区分串联线性稳压电源：电源调整管工作在放大状态。开关电源：电源调整管工作在开关状态的电源。是具有高功率密度的电源。输入电源调整管负载RL串联稳压电源输入开关管K负载RL储能元件开关电源51.1.3开关电源的分类：按变换方式可分为下列四大类：（1）：第一

2、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。但目前只将前两类称为开关电源，而将后两类分别称为逆变器和变频器。开关电源逆变器变频器6A：一次电源产品的图片（AC/DC）常见开关电源图片7B：工业电源产品的图片—标准产品（AC/DC）CPCISeriesofLambda8C：工业电源产品的图片（AC/DC）HWSSeriesofLambda9E：工业电源产品的图片（AC/DC）10F：二次电源产品的图片（DC/DC）--标准转类FullBrickHalfBrickHalfBrick1

3、/4Brick1/8Brick11G：二次电源产品的图片（DC/DC）彩电开关稳压电源1.2直流稳压电源的发展直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的串联式线性转换方法设计制作的电源，其效率低，损耗大，温升高。图1-1晶体管串联式线性稳压电源随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、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1-3无工频变压器的开关电源原理框图1.3无工频变压器开关稳压电源的优点：1.效率高。一般在70～80%以上。2.体积

4、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。无工频变压器开关稳压电源的不足之处：1.输出纹波较大，约有10～1

5、00mV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、开关电源工作原理通过高频开关技术将输入的较高的交流电压(AC)转换为PC电脑工作所需要的较低的直流电压(DC)开关电源的中心思想：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PC电源效率为70%-75%，而相应的线性稳压电源的效率仅有50%左右。输出电压的稳定则:依赖对脉冲宽度的改变来实现，这就叫做脉宽调制P

6、WM。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压2.1高频变压器开关电源的结构图2-1高频变压器开关电源基本功能框图直流电压输出A.电路组成：B.作用：双向滤波（一方面避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路，另一方面，防止开关电源对电网造成污染。）S501C5010.1uL502220V市电至整流滤波电路F501T2.5AC5020.1u2.2.1、进线抗电磁干扰电路EMI2.2输入共轭滤波及整流C.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

7、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。S501C5010.1uL502220V市电至整流滤波电路F501T2.5AC5020.1uF501T2.5AS501C5010.1uL502220V市电至整流滤波电路C5020.1u输入220V交流电压的检测220V交流输入交流电压500V档正常值:220V±15%(187V~253V)共轭滤波器220V交流电压整流滤波后直流电压的检测直流电压500V档来自共轭滤波器的220V交流电压正常值为300V左右电路中Q为开关管，工