開(kāi)關(guān)電源基本原理

1、LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材SPS SPS 基本原理基本原理講師講師: : 袁信江袁信江二零零九年三月二零零九年三月LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材一一. . 基本元件介紹及概論基本元件介紹及概論目錄目錄: :二二. . 基本交換式電源轉(zhuǎn)換器電路基本交換式電源轉(zhuǎn)換器電路三三. . 隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器四四. . 回授與脈寬控制回授與脈寬控制(PWM)(PWM)電路電路五五. . 保護(hù)電路保護(hù)電路六六. . 實(shí)例介紹實(shí)例介紹LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.1 1.1 電阻

2、電阻一一. . 基本元件介紹基本元件介紹表示符號(hào)表示符號(hào)或者或者R RR RR=U/IR=L/S 為電阻率為電阻率電阻在電源中的應(yīng)用是什麼？電阻在電源中的應(yīng)用是什麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.2 1.2 電容電容一一. . 基本元件介紹基本元件介紹表示符號(hào)表示符號(hào)C C 沒(méi)有極性沒(méi)有極性C=Q/UC C 有極性有極性特性特性:1.:1.電壓電壓不能突變不能突變, ,2.2.通通高高頻頻, ,阻阻低低頻頻3.3.作用為作用為濾波濾波, ,儲(chǔ)能儲(chǔ)能主要參數(shù)主要參數(shù):1.:1.容量容量 2 2.DF.DF值值 3.3.漏電流漏電流 4 4.ESR.ESR電容在

3、電源中的應(yīng)用是什麼？電容在電源中的應(yīng)用是什麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.3 1.3 電感電感一一. . 基本元件介紹基本元件介紹表示符號(hào)表示符號(hào)L L特性特性:1.:1.電流電流不能突變不能突變, ,2.2.通通低低頻頻, ,阻阻高高頻頻3.3.作用為作用為濾波濾波, ,儲(chǔ)能儲(chǔ)能主要參數(shù)主要參數(shù):1.:1.感量感量 2 2.Q.Q值值 3.3.DCRDCR值值4 4. .漏感漏感電感在電源中的應(yīng)用是什麼？電感在電源中的應(yīng)用是什麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.4 1.4 二極體二極體一一. . 基本元件介紹基本元件介紹

4、表示符號(hào)表示符號(hào)D D特性特性:1.:1.單向?qū)▎蜗驅(qū)? ,主要參數(shù)主要參數(shù):1.:1.V VF F值值 2 2. .漏電流漏電流 3.3.反向耐壓反向耐壓 4 4. .最大電流最大電流二極管在電源中的應(yīng)用是什麼？二極管在電源中的應(yīng)用是什麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.5 1.5 三極體三極體一一. . 基本元件介紹基本元件介紹表示符號(hào)表示符號(hào)或者或者Q QQ QPNPPNPNPNNPNc cb be ec cb be e主要參數(shù)主要參數(shù):1.:1.放大倍數(shù)放大倍數(shù) 2.2.CECE極最大電流極最大電流 3.3.CECE極最大耐壓極最大耐壓 特性特性:

5、1.:1.基極控制基極控制, ,三極管的開(kāi)關(guān)及抗幹?jǐn)_如何實(shí)現(xiàn)？三極管的開(kāi)關(guān)及抗幹?jǐn)_如何實(shí)現(xiàn)？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.6 MOSFET1.6 MOSFET一一. . 基本元件介紹基本元件介紹表示符號(hào)表示符號(hào)Q QD DG GS S特性特性:1.G:1.G極控制極控制, ,主要參數(shù)主要參數(shù):1.:1.V VDSDS 2. 2.R RDS(ON)DS(ON) 3.3.V VGSGS 開(kāi)關(guān)電源為什麼要應(yīng)用開(kāi)關(guān)電源為什麼要應(yīng)用Mosfet 好處好處在那裡在那裡?LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.7 1.7 變壓器變壓器一一. .

6、基本元件介紹基本元件介紹表示符號(hào)表示符號(hào)T T主要參數(shù)主要參數(shù):1.:1.n= N1:N2n= N1:N2 變壓器作用是什麼？變壓器作用是什麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材1.8 1.8 運(yùn)放運(yùn)放一一. . 基本元件介紹基本元件介紹表示符號(hào)表示符號(hào)V1V1V2V2VoVo特性特性:1.V1V2, V:1.V1V2, VO O = = HIGHHIGH 2.V1V2, V 2.V1V2, VO O = = LOWLOW 比較器在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用是什比較器在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用是什麼？麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材某公司設(shè)計(jì)流程某公

7、司設(shè)計(jì)流程工廠的開(kāi)發(fā)流程如何？工廠的開(kāi)發(fā)流程如何？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Fly-back 工工 作作 原原 理理Step1:Ton 工作情形介紹你了解在你了解在Ton情形下各主要器情形下各主要器件的工作波形嗎？件的工作波形嗎？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Fly-back 工工 作作 原原 理理Step2:Toff 工作情形介紹你了解在你了解在Toff情形下各主要器情形下各主要器件的工作波形嗎？件的工作波形嗎？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Forward 工工 作作 原原 理理Step1:T

8、on 工作情形介紹你了解你了解DT機(jī)種上在機(jī)種上在Ton情形情形下各主要器件的工作波形嗎？下各主要器件的工作波形嗎？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Forward 工工 作作 原原 理理Step2:Toff 工作情形介紹你了解你了解DT機(jī)種在機(jī)種在Toff情形下情形下各主要器件的工作波形嗎？各主要器件的工作波形嗎？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材常常 用用 元元 件件 介介 紹紹電解電容：1.ESR值；V=R(ESR）*I 使用50/100KHz 測(cè)試,通常 使用Cp模式。2.靜態(tài)電容值; 使用120Hz 測(cè)試,其它電容使用 1KHz

9、,30pF以下 使用10KHz.。3.LC 值，測(cè)試其漏電流越低越好。單位為uA.4.DF(dissipation factor-散逸因數(shù),損失角tan ) 越小越好 使用1KHz 測(cè)試 ，容量越小，測(cè)試頻率要求越高，單位為%.5.IR，使用DC測(cè)試 60S 單位為Gohm。 容量誤差：F+/-1;G+/-2;J+/-5;K+/-10;M+/-20;Z+80- 20%.電解電容應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中的那些位置電解電容應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中的那些位置?LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材常常 用用 元元 件件 介介 紹紹SMD電阻：1.RCWV(Rated Continous wo

10、rking voltage)=rated power*nominal resistance or Max resistance。2.靜態(tài)電阻值; 其誤差表示B：+/-0.1%;D：+/-0.5%;其它同 上述電容誤差。3.Terminal Strength(0.5KG/10S,彎折度：60%)高( 60%)尺寸尺寸大大小小重量重量重重輕輕穩(wěn)定度穩(wěn)定度高高普通普通電路電路簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單較復(fù)雜較復(fù)雜漣波漣波小小大大電磁干擾電磁干擾小小大大輸入電壓范圍輸入電壓范圍范圍較小, 不可做直 流輸入范圍較小, 不可做直 流輸入范圍較大, 可做直流 輸入范圍較大, 可做直流 輸入裝配容易度裝配容易度 因變壓器很重,

11、 無(wú)法裝在P CB 上因變壓器很重, 無(wú)法裝在P CB 上零件輕巧, 均可裝在 P C B 上零件輕巧, 均可裝在 P C B 上了解開(kāi)關(guān)電源的好處嗎？對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)是什麼？了解開(kāi)關(guān)電源的好處嗎？對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)是什麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Vout100V10A10A =50%Types of Power Supply approach approachVin =83%0Vout50V6A10AVout100VControl the on/off duty to get steady output看下他們的工作區(qū)別在那裡？看下他們的工作區(qū)別在那裡？LITE

12、ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Linear power supply VS Switching power supplyLinear power supply VS Switching power supplyITEMLINEAR P.SSwitching P.S1.EfficiencyLow(40%50%)High(70%80%)2.DimensionsLarge(power,magnetic component)Small3.CIRCUITSimpleComplicated4.ReliabilityHighLower5.WeightHeavyLight6.Ripple

13、SmallLarger7.ResponseFastSlower8.CostCheapExpensive9.EMI/RFINonYes(Use filter and shielding to reduce)11.ApplicationLittle (10W)Free12.Input Vac ratingNarrowWide英文版的優(yōu)缺點(diǎn)比較，要看得懂才英文版的優(yōu)缺點(diǎn)比較，要看得懂才行！不然那天面試可能就是這個(gè)題行！不然那天面試可能就是這個(gè)題目！目！LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Types of switching power suppliesThe energy

14、transfer takes place at the switch The dot winding arrangementreveals the FLYBACK.1:NThe energy transfer takes place at the switch These two diodes reveals theBUCK-derived arrangement.Soft-recovery are better choicesif Schottky cant be used.Ultra-fastFly-backForwardBridgeThe energy transfer takes pl

15、ace at the switch These two diodes reveals theBUCK-derived arrangement.Soft-recovery are better choicesif Schottky cant be used.看看三者之間的差異常是什麼？看看三者之間的差異常是什麼？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材+C bulk+Universal InputEMIFilterR sensePulse WidthModulatorOutputVoltage &CurrentshapingGalvanic isolationI s

16、enseEnergy ConversionEnergy ManagementFrom 85 to 285VACduty-cycle modulatorHigh-voltage switch (es)EnergyconversionEnergymanagementTypical FLY-BACK architecture看下那個(gè)環(huán)節(jié)你不太明白？看下那個(gè)環(huán)節(jié)你不太明白？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材315.4U882.7U1.450M2.017M2.585M300.0M200.0M100.0M0Skip cyclecurrent limitMax peakcurre

17、ntEnergy conversionMixed solutionsCycle skipping in standbySkip mode operation in standby.Skip mode: when the S.P.S into light or no loadCharacteristic:It increase the Toff to decrease the switching cycle and decrease the switching loss. EPS2.0少不了它少不了它!LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Input/Output pop

18、ular specRequirement:*.Line regulation *.Output regulation 3% 5%*.Output Vripple 16.6mS)*.Efficiency (65%)*.Protection:OVP,OCP,OLP,SCP, LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材Feedback loopRegulate the output voltage and response speed from here. V reference了解一下控制回路？了解一下控制回路？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材3.

19、1 3.1 概論概論三三. . 隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器 一般由降壓轉(zhuǎn)換器衍生出來(lái)之電路一般由降壓轉(zhuǎn)換器衍生出來(lái)之電路, ,則有以下則有以下幾種主要方式幾種主要方式: :1.1.順向式轉(zhuǎn)換器順向式轉(zhuǎn)換器(Forward Converter)(Forward Converter)2.2.半橋式轉(zhuǎn)換器半橋式轉(zhuǎn)換器(Half-Bridge Converter)(Half-Bridge Converter)3.3.全橋式轉(zhuǎn)換器全橋式轉(zhuǎn)換器(Full-Bridge Converter)(Full-Bridge Converter)4.4.推挽式轉(zhuǎn)換器推挽式轉(zhuǎn)換器(Push-Pul

20、l Converter)(Push-Pull Converter) 而而 返馳式轉(zhuǎn)換器返馳式轉(zhuǎn)換器(Flyback Converter)(Flyback Converter)則由升則由升降兩用型轉(zhuǎn)換器推衍而得降兩用型轉(zhuǎn)換器推衍而得. .你認(rèn)為那種拓?fù)渥詈?？你認(rèn)為那種拓?fù)渥詈?？LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材3.7 3.7 各種轉(zhuǎn)換器電路之優(yōu)缺點(diǎn)比較各種轉(zhuǎn)換器電路之優(yōu)缺點(diǎn)比較三三. . 隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器電路轉(zhuǎn)換器電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)順向式順向式變壓器銅損小變壓器銅損小,溫升溫升少少;輸出漣波小輸出漣波小成本相對(duì)高成本相對(duì)高返馳式

21、返馳式成本低成本低,輸出功率小輸出功率小,漣漣波大波大半橋式半橋式輸入電壓高輸入電壓高,輸出漣輸出漣波小波小,適合在適合在115/230V之系統(tǒng)之系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,電電晶體流過(guò)電流晶體流過(guò)電流大大LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材3.7 3.7 各種轉(zhuǎn)換器電路之優(yōu)缺點(diǎn)比較各種轉(zhuǎn)換器電路之優(yōu)缺點(diǎn)比較三三. . 隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器隔離型高頻直流電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器電路轉(zhuǎn)換器電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)推挽式推挽式電晶體流過(guò)電流小電晶體流過(guò)電流小,變壓器利用率高變壓器利用率高,變壓器鐵心易變壓器鐵心易飽和飽和,電晶體承電晶體承受電壓高受電壓高全橋式全橋式效率較高效率較高

22、,輸出功率輸出功率大大,漣波小漣波小成本高成本高,電路結(jié)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜構(gòu)復(fù)雜LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材4.1 4.1 回授電路回授電路四四. . 回授與脈寬控制回授與脈寬控制(PWM)(PWM)電路電路V1V2 a . a .雙回授雙回授了解下了解下431用法！用法！LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材4.1 4.1 回授電路回授電路四四. . 回授與脈寬控制回授與脈寬控制(PWM)(PWM)電路電路V1 b . b .單回授單回授Ref321+-IC150LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材4.2 4.2

23、脈寬控制脈寬控制(PWM)(PWM)電路電路四四. . 回授與脈寬控制回授與脈寬控制(PWM)(PWM)電路電路PWM IC PWM IC 各各PinPin之功能之功能1.1.誤差放大誤差放大2.2.補(bǔ)償補(bǔ)償3.OCP (3.OCP (大于大于1V 1V 動(dòng)作動(dòng)作) )4.4.鋸齒波振盪鋸齒波振盪(OSC)(OSC)5.GND5.GND6.6.方波輸出方波輸出7.Vcc7.Vcc8.+5V 8.+5V 基準(zhǔn)電源基準(zhǔn)電源LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材5.1 SCP 5.1 SCP 動(dòng)作原理動(dòng)作原理五五. . 保護(hù)電路保護(hù)電路a.a.當(dāng)輸出出現(xiàn)當(dāng)輸出出現(xiàn)short

24、short 時(shí)時(shí), ,一次側(cè)會(huì)觸發(fā)一次側(cè)會(huì)觸發(fā)OCP OCP 動(dòng)作動(dòng)作電路電路,PWM IC 3Pin ,PWM IC 3Pin 大于大于1V,1V,使使SPS SHUT DOWN,SPS SHUT DOWN,一一般能般能 Auto-recovery.Auto-recovery.b.b.當(dāng)輸出出現(xiàn)當(dāng)輸出出現(xiàn)short short 時(shí)時(shí), ,二次側(cè)會(huì)觸發(fā)二次側(cè)會(huì)觸發(fā)OCP OCP 動(dòng)作動(dòng)作電路電路, ,使輸出使輸出SHUT DOWN,SHUT DOWN,一般是單組保護(hù)一般是單組保護(hù), ,且能且能 Auto-recovery.Auto-recovery.LITE ONSPS SPS 基本原理訓(xùn)練教材基本原理訓(xùn)練教材五五. . 保護(hù)電路保護(hù)電路5.2 OCP(OLP) 5.2 OCP(OLP) 動(dòng)作原理動(dòng)作原理iR0VOR1R2R3abLITE ONSPS S