电力电子装置课件第2章.pdf

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1、高频开关电源第2章高频开关电源2.1高频开关电源概述1、高频开关电源发展状况高频开关电源概述发展过程发展概况、基本组成线性电源---开关电源---高频开关线性电源单端反激式开关电源电力电子器件工作在线性放大区域。开关电源工作原理、典型电路、专用控制芯片、高频变压器的设计电力电子器件工作在开关模式，一般指小功率AC-DC、DC-DC。高频开关电源实用技术高频软开关、功率因数校正、电磁兼容性设计线性稳压电源原理示意图开关电源原理框图15:39电力电子装置及系统电力电子装置及系统高频开关电源高频开关电源2.1高频开关电源概述

2、2.1高频开关电源概述2、高频开关电源的基本组成2、高频开关电源的基本组成输入浪涌电流抑制输入环节输入整流滤波、输入浪涌电流抑制、瞬态电压抑制、线路滤波器–产生原因功率变换电路及高频变压器合闸瞬间，输入滤波电容充电产生很大的浪涌电流。控制策略–常用抑制方法–PWM电压控制模式限流电阻加并联开关；–PWM峰值电流控制模式负温度系数热敏电阻NTC；小功率场合，可直接在线路中串接电阻。电力电子装置及系统电力电子装置及系统高频开关电源高频开关电源2.1高频开关电源概述2.1高频开关电源概述2、高频开关电源的基本组成2、高频开关电源

3、的基本组成控制策略——PWM电压控制模式控制策略——PWM峰值电流控制模式PT误差放大器DCLOCKV1D2UTrefinVEAeVCLOCKVoutPWMR锁存器Or误差放大器振荡器OSCD比较器TLVeV1DSVref2outVV振荡器eeVRSCoVEAPWMSrOSCoutROVPWM输出比较器TLSC锁存器rVout(a)图2.3电压模式控制原理图(b)VSLATCHOUTPUTPTRSCo误差放大器DCLOCKV1Dref2Ve(a)VoutEAPWMR锁存器OVr(b)R比较器T1LVeffSVout图2.5电流

4、控制模式原理图T2C振荡器OSCRSCCoCffRC(a)(b)图2.4电压前馈模式控制原理图电力电子装置及系统电力电子装置及系统1高频开关电源高频开关电源2.2单端反激式开关电源2.2单端反激式开关电源1、基本关系式i1i2Dio2、自激型单端反激开关电源RCCPT*NN12工作原理UinL1L2RLUUND*oo2ibT通,i1流过N1U1、Uf(Nf)ib增加i1增加T饱连续工作模式:PWMCToUN1Din1和,i1线性上升,Czcd的存在，ib随时间下降T进入放大区，Wj1图2.6单端反激电源i1受控减小

5、Uf反向ib进一步减小使T很快截止。2不连续工作模式：P1LI11maxT2TR临界工作状态：UUTL222oinon2LTnUPUTinonUo1D0oUnU2LT1RLNi0UUU1T关断时:2ceinoit()it()N2fUinU0111b1反激变换器——开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感UnU2PLi001（变压器）中，当开关管关断时再将磁能变为电能传送到负载。22UiD图2.7自激型单端反激电路工作原理图单端变换器——变压器磁通仅在单方向变化。电力电子装置及系

6、统2P0L1电力电子装置及系统高频开关电源高频开关电源2.2单端反激式开关电源2.2单端反激式开关电源自激型单端反激开关电源的实用电路3、他激型单端反激开关电源辅助电源：他激型用UC3842芯片为控制电路、1.87检测电路、fRCtt驱动电路等供电；8一般为多路输出电源。74652315自激反激稳压电力电子装置及系统电力电子装置及系统高频开关电源高频开关电源2.2单端反激式开关电源2.2单端反激式开关电源UC3842组成的小型充电器4、单端反激开关电源变压器设计实例给定条件电路形式：RCC电路，双极性开关管；输入电

7、压：350~640VDC；输出电压及电流：+20V、0.2A三组，±12V、0.3A一组；输出功率：P2=∑V2×I2＝15.6W，如效率为0.75，则P0≈20W；开关频率f＝33KHz，取tonmax＝12.5μs，Dmax＝tonf＝0.41；变压器次级输出电压幅值20V组V21，考虑整流二极管压降和采用三端稳压器，取24V；12V组V22,考虑整流二极管压降和采用三端稳压器，取16V；辅助绕组VAUX取16V;正激绕组VF取5V。电力电子装置及系统电力电子装置及系统2高频开关电源高频开关电源2.2单端反激式开关电源2.2

8、单端反激式开关电源4、单端反激开关电源变压器设计实例4、单端反激开关电源变压器设计实例临界电感L1min初级峰值电流V2D2TV2t23502(12.5106)2按开关管截止期间变压器储存能量完全释放考虑：L11on15.8(mH