電源基礎(chǔ)141110

1、大部分人理解的電源大部分人理解的電源大部分人理解的大部分人理解的LED驅(qū)動驅(qū)動什么是一般意義上的電源什么是一般意義上的電源 把把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源A.發(fā)電機能把機械能轉(zhuǎn)換成電能、干電池能把化學能轉(zhuǎn)換成電能；通過變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源； 電源電源分類分類A. 普通電源，可細分為：開關(guān)電源、逆變電源、穩(wěn)壓電源、通信電源、模塊電源、變頻電源、UPSUPS電源、定制電源、線性電源、等；B. 特種電源，可細分為：安防電源、高壓電源、醫(yī)療電源、軍用電源、航空航天電源、激光電源、等；常見的電源種類常見的電源種類1.1.線性穩(wěn)

2、壓器；線性穩(wěn)壓器；所謂線性穩(wěn)壓器，也就是我們俗話說的LDO，一般有這么兩種特點：傳輸元件工作在線性區(qū)，它沒有開關(guān)的跳變；僅限于降壓轉(zhuǎn)換，很少會看到升壓的應(yīng)用。2.2.開關(guān)開關(guān)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器傳輸器件開關(guān)(場效應(yīng)管)，在每個周期完全接通和完全切斷的狀態(tài)；里面至少包括一個電能儲能的元件，如：電感器或者電容器；多種拓撲（降壓、升壓、降壓-升壓等）線性電源和開關(guān)電源的效率對比：線性電源和開關(guān)電源的效率對比：線性電源和開關(guān)電源的散熱面積的對比：線性電源和開關(guān)電源的散熱面積的對比：開關(guān)電源：開關(guān)電源： 提高提高效率效率，降低熱，降低熱管理的設(shè)計難度。管理的設(shè)計難度。開關(guān)電源開關(guān)電源基本拓撲基本拓撲Buck ,

3、 降壓：Boost , 升壓：Buck-boost , 升降壓：Sepic , 升降壓：Forward, 正激其它拓撲：推挽，有源正激，雙管正激，半橋，全橋，移項全橋等Flyback, 反激：開關(guān)開關(guān)穩(wěn)壓器原理穩(wěn)壓器原理要怎么實現(xiàn)穩(wěn)壓？需要控制系統(tǒng)。當電壓上升的時候通過負反饋把它降低，當電壓下降的時候就把它升上去，這樣形成了一個控制的環(huán)路。PWM （脈寬控制方式）調(diào)制（脈寬控制方式）調(diào)制占空比：開通的時間Ton與開關(guān)周期T的比值，ton(開通時間) + toff(關(guān)斷時間) = T(開關(guān)周期)，占空比D=ton / T。但是，我們不能采用一個脈沖輸出！需要一種實現(xiàn)能量流動平穩(wěn)化的方法。通過很多

4、的脈沖，高頻地切換，將在開關(guān)接通期間存儲能量而在開關(guān)切斷時提供此能量的手段，從而實現(xiàn)平穩(wěn)的電壓。儲能元件儲能元件電感為電流不會突變電容為電壓不會突變簡化電源模型簡化電源模型 （Buck 電路）電路）原理分析：原理分析：1.狀態(tài)一：當S1閉合時，輸入的能量從電容C1，通過S1電感器L1電容器C2負載RL供電，此時電感器L1同時也在儲存能量，可以得到加在L1上的電壓為：Vin-Vo=L*di/dton。2.狀態(tài)二：當S2 關(guān)斷時，能量不再是從輸入端獲得，而是通過續(xù)流回路，從電感器L1存儲的能量電容C2負載RL二極管D1，此時可得式子：L*di/dtoff= Vo，最后我們可以得出Vo/Vin=D，

5、而Vo永遠是小于Vin的，因為占空比D1。各個各個器件的作用：器件的作用：1、輸入電容器(C1) 用于使輸入電壓平穩(wěn)；2、輸出電容器(C2) 負責使輸出電壓平穩(wěn)；3、箝位二極管(D1) 在開關(guān)開路時為電感器提供一條電流通路；4、電感器(L1) 用于存儲即將傳送至負載的能量。降壓電路分析降壓電路分析開關(guān)電源是一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)，我們可以把開關(guān)電源的電流比喻為水流，輸入電容就是一個高的蓄水池、輸出電容是一個小的蓄水池，把一小杯一小杯的水從大水池傳送到小水池，通過控制傳送的間隔時間和水杯的水量從而實現(xiàn)小水池固定的水量，當輸出的水量低了，就增加杯子的水量，當輸出的水量高了，就減少杯子的水量。 當開關(guān)開

6、通的時候，能量從輸入向輸出傳遞，電流是斜線上升的，好比模型里杯子的水往小水池傳送；當小水池的水偏高了，開關(guān)就關(guān)斷，這時電感、負載、二極管形成自然的續(xù)流回路，電流開始線性減少；當小水池的水低到一定程度后，重新開始開通開關(guān)；通過這樣高頻率的開通和關(guān)斷，就形成一個穩(wěn)定的輸出電壓。降壓電路分析降壓電路分析升壓電路分析升壓電路分析升壓轉(zhuǎn)換器也可以用水流的模型來比喻，和降壓轉(zhuǎn)換器不同的只是把低處的水流往高處傳送。我們可以用拓撲結(jié)構(gòu)圖和波形圖來分析。升壓電路分析升壓電路分析上圖就是升壓轉(zhuǎn)換器(Boost)的拓撲結(jié)構(gòu)，我們前面講過，電感L是一個儲能元件，當開關(guān)管導(dǎo)通的時候，輸入的電壓對電感充電，形成的回路是：

7、輸入Vi電感L開關(guān)管Q；當開關(guān)管關(guān)斷時，輸入的能量和電感能量一起向輸出提供能量，形成的回路是：輸入Vi電感L二極管D電容C負載RL，因此這時候輸出的電壓肯定就比輸入的電壓高，從而實現(xiàn)升壓。升降壓電路分析升降壓電路分析上圖就是升降壓轉(zhuǎn)換器(Buck-Boost)的拓撲結(jié)構(gòu). 狀態(tài)狀態(tài)一：一：開關(guān)管開通，二極管D反向截止，電感器儲能，電流回路為：輸入Vin 開關(guān)管Q電感器L；狀態(tài)二：狀態(tài)二：開關(guān)管關(guān)斷，二極管D正向?qū)ɡm(xù)流，電流回路為：電感器L電容C負載RL二極管D；輸出什么時候是升壓，什么時候是降壓呢？我們可以根據(jù)公式Vo=VinD/(1-D) 中知道，當D=0.5時，Vo=Vin；當D0.5時

8、，VoVin；當D0.5時，VoVin。而且我們可以看到，這種拓撲結(jié)構(gòu)我們很容易得到了負向的電壓，當某些場合不想用隔離變壓器拉抽頭的方式的時候我們可以用這種方式來實現(xiàn)負電壓。同步及非同步同步及非同步 同步是采用通態(tài)電阻極低的專用功率MOSFET，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術(shù)。它能大大提高DC/DC變換器的效率并且不存在由肖特基勢壘電壓而造成的死區(qū)電壓。功率MOSFET屬于電壓控制型器件，它在導(dǎo)通時的伏安特性呈線性關(guān)系。用功率MOSFET做整流器時，要求柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱之為同步整流。同步于非同步的選擇同步于非同步的選擇效率：效率： MOS

9、管導(dǎo)通損耗小，可以提高效率。成本成本 非同步的續(xù)流是二極管，它的價格比mos管便宜，而且不需要額外的控制電路，電路簡單的多，所以它無論是材料成本還是制作成本都要比同步的低，所以在要求效率不是很高的時候也可以選擇非同步?？煽啃钥煽啃?因為MOS 管不可能是理想的開關(guān)，它也是有開通時間和關(guān)斷時間的，所以如果上下兩個管子的死區(qū)時間沒有控制好，使上管的關(guān)斷時間和下管的開通時間有重疊，造成有直通現(xiàn)象，那么MOS管就會因電流過大而損壞。隔離與非隔離隔離與非隔離非隔離拓撲非隔離拓撲Forward, 正激Flyback, 反激：隔離隔離拓撲拓撲隔離與非隔離隔離與非隔離非非隔離：隔離：優(yōu)點：1.結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本較低；輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬。缺點：1.前后不隔離，如果用市電供電，人接觸電源的輸出端或地端可能有觸電危險。2.在下雨天打雷的時候，由于沒有隔離很有可能就會把整個電路的都會燒壞：只能升壓或降壓或極性轉(zhuǎn)換，輸出電壓不能與輸入相等隔離：隔離：優(yōu)點：1.保護人員、設(shè)備免遭感應(yīng)在隔離另一端的危險瞬態(tài)電壓損害2.去除隔離電路之間的接地環(huán)路以改善抗噪聲能力。3.在系統(tǒng)中輕松完成輸出接線，而不與主接地發(fā)生沖突。缺點：1.體積較大，或同等體積的功率較小正正激拓撲分析激拓撲分析單端正激變換器是由BUCK變換器派生而來的。反反激拓撲分析激拓撲