变换器电路分析ppt课件.ppt

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1、第4章BUCK变换器电路分析1、传统的转换方法设计制作的电源缺点其效率低，损耗大，温升高；加上多路电压输出难以实现。如图4-1所示的串联式线性稳压电源，就属此类。串联稳压电源主要缺点：串联稳压电源效率举例：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，如图4-2所示。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。由于它不需要工频变压器，故称无

2、工频变压器开关式直流稳压电源。它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了一步。图4-3是无工频变压器的开关电源的方框图。无工频变压器开关稳压电源，有如下的优点：（1）、效率高，一般在70～80%以上。（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输出以及

3、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）、可靠性高，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10～100mV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）、动态响应时间长，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。2、用高频变压器的开关电源结构概述这类电源的共同特点是具有高频变压器、直流稳压

4、是从变压器次级绕组的高频脉冲电压整流滤波而来。变压器原副方是隔离的，或是部分隔离的，而输入电压是直接从交流市电整流得到的高压直流。电路类型传输功率应用环境单端反激式变换器20～100W小型仪器、仪表，家用电器等电源，自动化设备中的控制电源单端正激式变换器50～200W小型仪器、仪表，家用电器等电源，自动化设备中的控制电源推换式变换器100～500Ｗ控制设备，计算机等电源半桥式变换器100～5000W焊机，超声电源，计算机电源等全桥式变换器500W～30kW焊机、高频感应加热，交换机等目前，用高频变压器的变换电路按其工作方式可分为五类，每类

5、传输的功率也不相同，应用环境也稍有不同，如下所示：4.2DC/DC变换的开关电源对于输入与输出电压不需隔离只用一个工作开关和L、D、C组成的变换器电路最基本的为如下三种：（1）降压变换器（buckconverter）；（2）升压变换器（boostconverter）；（3）降、升压变换器（buck-boostconverter）。1、Buckconvertera）电路拓扑b）工作波形图4-7Buckconverter（一）在开关VT导通期间（二）在开关VT截止期间（1）、电流连续的工作状态（2）、临界连续的工作状态（3）、电流断续的工作状

6、态(三)电感电流的平均值计算：（四）输出电压纹波值的计算：另一形式（电感）伏秒法则：it0tontoffBuck变换器中晶体管的实际波形（一）tontoffTQ1电压Buck变换器中晶体管的导通损耗(理想波形情况下）Buck变换器中晶体管的导通损耗(实际波形一情况下）Buck变换器变换效率举例(实际波形一情况下）Buck变换器中晶体管的实际波形（二）最差变换波形tontoffTQ1电压Buck变换器变换效率(实际波形二情况下）Buck变换器变换效率举例(实际波形二情况下）2、Buck变换器参数计算（1）、Buck变换器的工作频率选择（2）

7、、电感参数计算------通过研究电感的电流波形来达到目的ipkioitr电感参数计算的原则之一：“工程设计上电感电流应保持连续！”在这样的前提条件下：工程设计可以将电流纹波比r设定为0.2-0.4左右。r定义为：电流纹波峰峰值(ipk-itr)除以电流平均值io;工程也使用Kp=KRP，定义为：电流纹波峰峰值(ipk-itr)除以电流峰值ipk;电感参数计算公式：电感参数计算中的两个问题：A、L值在0.8IO-1.2IO变动时应保持不变？B、D的控制原理？……电流的直流分量影响L值吗？……电感可以承受的最大电流？……电感的最小电流限制？

8、D的控制原理电容参数计算的原则：“工程设计上电容必须满足输出纹波的要求！”理想电容