第二章开关电源基本电路设计ppt课件.ppt

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1、第二章开关电源基本电路设计§2.1输入回路设计一输入滤波电路的设计*AC/DC变换器中一般采用电容输入型的整流电路*电容的作用进行平滑滤波，减少直流电压中的交流成分。*电容一般都是电解电容*电容量的大小由输出保持时间和直流输出电压要求的纹波大小决定*电容中的纹波电流大小对电源寿命有很大影响*电容中的纹波电流大小要求在电容允许值范围内1电容量大小的影响（2）电容量太大（1）电容量太小*滤波后的直流电压的脉动就会比较大，为了得到所要求的输出电压，需要过大的占空比调节范围和过高的闭环增益。*滤波后的直流电压最小值也比较小，要求高频变压器原副边匝比变小，并使开关管中的电流增加，输出整流二极

2、管的反向电压增加。*充电电流脉冲宽度变窄，幅值增大，导致输入功率因数降低、EMI增加。*过高的输入电流（有效值），使得输入整流二极管和滤波电容损耗增加。2电容量的选择方法（1）根据经验Idc输入回路平均电流P后级电路的输入功率Ud电容上的平均电压（2）估算*单相全桥或全波整流电路*三相全桥整流电路A.明确线电压有效值（3）经验计算B.明确线电压峰值C.整流滤波后，直流电压的最大脉动值：单相输入三相输入D.整流滤波后的直流电压：为保证直流电压最小值符合要求，每个周期电容所提供的能量为：式中A单相输入时取1，三相输入时取3。又因为，每半个周期输入滤波电容所提供的能量为：可推出：以上公式

3、中电容的单位为法拉、电压的单位为伏特、能量W的单位为焦耳、功率的单位为瓦特。（4）需要注意的问题*如电容量大，可采用多个并联；*如要求电容耐压较高，可采用多个串联；*电容存在串联等效电阻ESR和串联等效电感ESL，由于要吸收变换器回馈的高频脉冲电流，电容上的直流电压会产生高频尖峰电压；*为了抑制产生的高频尖峰电压，可在电解电容两端并联无极性小容量高频电容；*如最后选定电容量C，则整流滤波后的最小直流电压为：3纹波电压4改进方法*改为LC滤波电路，通过L的储能，减轻电容的负担，同时可改善网侧功率因数。t整流电路非导电时间，如50赫兹交流全波整流约为7ms。*单纯的电容滤波电路，滤波电

4、容充放电电流大、寿命短、可靠性差、网侧功率因数低；二启动冲击电流抑制电路设计1.原因*一般都采用电容输入型滤波电路，交流输入接通瞬间，要对电容充电，而此时电容两端电压为零，将产生很大的瞬间充电电流。*该电流的大小与合闸瞬间交流电压的相位及输入滤波回路的内阻有关。*当在正弦峰值时合闸，产生的瞬间充电电流最大，滤波电容的容量决定了该电流持续时间的长短。*当多台电源并联时，更为严重，会对电网产生很大冲击，使其他设备无法正常工作，甚至跳闸。①保护输入回路中的断路器、熔断器、整流桥②减小对其他设备的影响③提高电源自身的寿命和可靠性*必须采取措施，限制合闸瞬间的电流冲击，以达到下列目的：*在交

5、流电压最大值时，冲击电流最大不超过交流输入电流的5倍。(1)限流电阻的计算r输入回路的等效电阻*在滤波电容充电回路中短时间串联限流电阻2.抑制方法和原则(2)限制时间的确定*单相（3~5）RC*三相（2~3）RC是输入电容充电结束的必要时间(1)串联普通电阻3.典型电路*用时间继电器，上电后通过限流电阻给滤波电容充电，设定时间到后，继电器常开触点闭合，限流电阻被短路。*用继电器，上电后通过限流电阻给滤波电容充电，同时检测滤波电容两端电压，并以此决定继电器常开触点闭合时刻。特点产生的直流压降低，功耗小，机械触点。(2)串联功率热敏电阻(3)注意*电阻应选耐功率冲击性能较强的，如水泥电

6、阻；*功率热敏电阻冷态时，阻值大，符合抑制要求；*功率热敏电阻热稳态时，阻值小，功耗低；特点不需要其他辅助电路。*用多支并联，耐功率冲击性能会有明显提高。*也可用单向可控硅代替继电器特点功耗小，无机械触点，但有1V左右的压降，会产生一定的功耗。(1)防止电源输入侧串入噪声，保护开关电源。(2)抑制开关电源产生的噪声反馈到输入电源（电网）中，危害其他设备。三输入EMI滤波器1.作用2.传导噪声传导噪声由差模噪声和共模噪声构成(1)差模噪声~相线与中线间存在的干扰信号(2)共模噪声~相线与地和中线与地间存在的EMI信号特征二者大小相等、相位相反，如电网电压的瞬时波动。特征二者大小相等，

7、相位相同，如雷电等。(1)基本结构3.基本结构*一般，由若干支电容和电感构成。*L1、L2两只线圈内电流产生的磁通相互抵消，不使磁环达到磁饱和状态，从而使电感值保持不变，对相线或中线对地所形成的共模干扰具有抑制作用；*L1、L2—共模电感线圈/共模扼流圈，绕在同一磁芯上，匝数相同，绕向相反。*即L1与CY1、L2与CY2分别构成低通滤波器，可抑制电源线上存在的共模噪声。(2)CxCY*Cx分为X1和X2两类，X1等级的电容用于峰值电压大于1200V的场合，X2等级的电