第1課開關(guān)電源的設(shè)計(jì)課件

1、電源總的概述的說明問題：電源根據(jù)組織結(jié)構(gòu)分哪幾類？各起什么作用？ 分為線形電源、PWM控制的開關(guān)電源、高諧振開關(guān)電源。2022/7/28電源的基本概念問題什么是“離線”開關(guān)電源？什么是差模噪聲？什么是共模噪聲？我們在設(shè)計(jì)電源時(shí)，輸入保險(xiǎn)絲是怎樣選擇的？浪涌限制一般采用哪些元器件？2022/7/28問題的解答1“離線”開關(guān)電源： 直接由交流電源供電，不用體積龐大的50-60Hz低頻隔離變壓器，而線形電源通常采用這種變壓器。差模噪聲： 涉及任何兩個(gè)電源端和輸出端之間的高頻電磁噪聲的分量，如在火線與中線輸入端之間或在正極與負(fù)極輸出端之間可以測得 。2022/7/28問題的解答2共模噪聲： 兩條共電線

2、端一起與大地（參考地）公共端之間出現(xiàn)的電磁噪聲，對于某些醫(yī)療器械要求電源線與大地公共端之間地回路電流是要嚴(yán)格控制的，一般不允許在火線與地之間有超過0.01uF的電容，這在許多安全標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。 保險(xiǎn)絲： 為了最佳的保護(hù)，電源輸入處使用的保險(xiǎn)絲應(yīng)取最小的額定值，此值應(yīng)該在最低電源輸入電壓時(shí)能可靠承受浪涌電流和電源的最大工作電流 ，一般取額定功率0.6-0.7。浪涌限制 一般用晶閘管、負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻等。2022/7/28電源在產(chǎn)品中占重要角色電源是各種電子設(shè)備中不可或缺的一部分，它是各種電壓和電流的源泉。首先只有電源正常工作，才能談上其他設(shè)備正常工作。優(yōu)秀合格的電源，可以避免其他電子設(shè)備的

3、干擾（保護(hù)自己被干擾）；良好的電源在任何設(shè)備中都不會(huì)干擾其他設(shè)備（保護(hù)干擾其它設(shè)備）；防止自身的干擾（相互）。2022/7/28從市場的角度設(shè)計(jì)電源電源方案的選擇： 采用何種工作方式反激、正激、推挽、半橋、全橋等；產(chǎn)品的工作環(huán)境： 主要考慮溫度、濕度和灰塵等（例如銷往海南的電源和銷往黑龍江的就不一樣，一個(gè)是注意溫度和濕度，另一個(gè)要注意溫度和干燥防塵）；產(chǎn)品的保護(hù)方面考慮。2022/7/28從設(shè)計(jì)的角度設(shè)計(jì)電源問題提出：你作為一名電源工程師設(shè)計(jì)一款手機(jī)充電器（IN：90V，OUT：12V3A），你將怎樣考慮設(shè)計(jì)此電源呢？（大約思考15分鐘的時(shí)間，可以討論）在能滿足技術(shù)指標(biāo)的情況下，選擇自己熟悉的

4、元件（KA3844B、UC2845、TOP221227等）；輸出負(fù)載（留有5%的余量、紋波控制在1%以下）；2022/7/28從設(shè)計(jì)的角度設(shè)計(jì)電源對噪聲抑制的控制電路，采用共模（高頻150K以上，高導(dǎo)磁）還是差模（150K以下，磁通密度大）；結(jié)構(gòu)空間的選擇： 主要考慮體積小、形狀不同（怪異）、元器件擺放位置的差異、散熱的需求、耐壓安規(guī)的需求。保護(hù)電路：過壓、過流、欠壓、提示等；電源的拓?fù)湫问健?022/7/28內(nèi)容小結(jié)作為設(shè)計(jì)工程師重點(diǎn)考慮的因素： 成本、重量和尺寸、功率大?。ㄗ陨硐牡哪芰浚幔?、輸入和輸出特性（交流/直流？紋波要求？輸出多少路？電源的隔離情況？）2022/7/28三種最長

5、用的電源電路降壓電路（Buck）；2022/7/28Buck電路原理的分析左邊的Vin經(jīng)S變成矩形波，并由DLC濾波器輸出；當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，電流經(jīng)S、L到負(fù)載，輸出平均直流電壓Vo；當(dāng)S截至?xí)r，D上負(fù)下正，是由L感應(yīng)的電壓所至，由于沒有能量補(bǔ)充，所以電感IL是下降的；所以：Vo=（Ton/T）Vin=D Vin課后作業(yè)：請找出計(jì)算Buck電路中的電感L值的公式。2022/7/28Boost電路原理圖升壓電路（Boost）2022/7/28Boost電路原理說明Q導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓Vin全部加在電感上，這時(shí)IL=IC，IC是線性增長的，同時(shí)在L上儲(chǔ)存能量，R全靠C放電；Q截止時(shí)，L磁能轉(zhuǎn)換為自感電壓，

6、電壓的極性與原來電流方向相同，這時(shí)L上的電壓為左負(fù)右正，L上的自感電壓和Vin相加為輸出電壓Vo，所以Vo高于Vin，這個(gè)高電壓經(jīng)D一部分為R供電，另一部分為C充電，當(dāng)在導(dǎo)通時(shí)再補(bǔ)給L，這里的D是阻礙C的輸出電壓給Q短路燒壞Q，這里的C在設(shè)計(jì)時(shí)要求大點(diǎn)，用CLC濾波，紋波更小。這里的：Vo=（Ton+Toff）/Toff）*Vin 又因Ton+Toff=T，所以：Vo/Vin=1/（1-D） 2022/7/28計(jì)算Boost電路L公式計(jì)算L的公式很多，我們列出一個(gè)： L=Vin2*Ton/0.2Po=Vin2*Ton/0.2Io*Vo 也有人用： L=Vin*Ton/0.2Ii2022/7/2

7、8反轉(zhuǎn)式變換器圖2022/7/28反轉(zhuǎn)式變換器原理說明定義： 所謂反轉(zhuǎn)式，就是輸入電壓的正負(fù)極性顛倒后輸出。原理是怎樣的？ 1、當(dāng)開關(guān)管Q導(dǎo)通Ton時(shí)，輸入的直流電壓Vi全部加在電感L兩端，電感上的電壓是上正下負(fù)，電感中的電流方向是由上向下流的，在原來的基礎(chǔ)上線性增加，此時(shí)的電感儲(chǔ)存能量；2、當(dāng)開關(guān)管Q截止Toff時(shí)，電感中的磁能變成電能，電感L兩端相當(dāng)于一個(gè)電源變壓器的繞組兩端一樣向外供電，電感中的電流方向與原來方向相同，仍由上向下流動(dòng)，但電壓極性是上負(fù)下正，這個(gè)負(fù)電壓，通過二極管D整流和電容器C2濾波后，輸出負(fù)的直流電壓加在負(fù)載RL上。 這里的二極管起到阻礙作用。2022/7/28輸出直流

8、電壓Vo計(jì)算輸出電壓為： Vo/Vi = -d/1-d2022/7/28電源的技術(shù)指標(biāo)線形電源： 工作在線形放大區(qū)內(nèi)；紋波?。浑娐繁容^簡單； 效率低，3560%； 形式比較簡單，只能用在降壓環(huán)境下；開關(guān)電源： 效率高。7095%； 形式多種多樣，升壓、降壓、升降壓等； 適用范圍廣，40V480V； 小巧輕便。2022/7/28上述兩種電源的重要參數(shù)提供能量的范圍： U 輸出電壓、I 輸出電流、P 輸出功率。穩(wěn)定度： 變化量 / 輸出量 = 調(diào)整率 紋波的大?。?（0.51）%綜合功能的要求： 保護(hù)、過壓、過流等；2022/7/28開關(guān)電源的組成1輸入部分（濾波、整流、穩(wěn)壓）：2022/7/28開關(guān)電源的組成2PWM控制部分 主要包括：取樣、供電、輔助供電、開關(guān)2022/7/28開關(guān)電源的組成3輸出（濾波、整流、穩(wěn)壓）：2022/7/28典型電路的組成整流：