開關(guān)電源及其技術(shù)指標(biāo).ppt

1、第一章是開關(guān)電源及其技術(shù)指標(biāo)，1.1開關(guān)電源及其發(fā)展方向，1什么是開關(guān)電源，2電能轉(zhuǎn)換電源，*同時具備以下三個條件的電源，稱為開關(guān)電源。1電源，*產(chǎn)生電能的電源：將其它能源轉(zhuǎn)換成電能，3開關(guān)電源，*線性電源*相控電源*開關(guān)電源，*轉(zhuǎn)換電能的電源：轉(zhuǎn)換電能形式，電路中的開關(guān)、電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)；高頻時，電路中的電力電子器件工作在高頻，而不是接近工頻的低頻；DC，輸出功率是DC，而不是交流。即利用新型自關(guān)斷器件，通過功率轉(zhuǎn)換技術(shù)制成的高頻開關(guān)DC穩(wěn)壓電源。與線性穩(wěn)壓電源相比，它具有效率高、體積小、重量輕等突出優(yōu)點；但也存在電路復(fù)雜、紋波大、干擾大等缺點。4離線開關(guān)轉(zhuǎn)換器是一種

2、交流/DC轉(zhuǎn)換器。交流輸入整流后，通常需要DC/DC轉(zhuǎn)換。由于變頻器中高頻變壓器的隔離，它被稱為離線，這并不意味著變頻器與市電線路無關(guān)。5傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源技術(shù)，6開關(guān)電源的發(fā)展動力，7我國的發(fā)展需要體積小、重量輕、效率高、性能好的新型電源，這已成為開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的強大動力。*是一款線性穩(wěn)壓電源，采用串聯(lián)晶體管來調(diào)節(jié)電壓和連續(xù)控制。技術(shù)成熟，已生產(chǎn)出大量的集成調(diào)節(jié)模塊。*具有穩(wěn)壓性能好、輸出紋波小、使用可靠的優(yōu)點；然而，需要大而重的電力頻率變壓器和大而重的濾波器。*調(diào)節(jié)管工作在線性放大狀態(tài)，功率損耗大，效率低，需要增加一個大的散熱器。2.高可靠性，雙開關(guān)電源的發(fā)展方向，1。小型化、輕量化和高頻化。

3、通用輸入電壓，4。擴大輸出電壓范圍，5。提高輸入端的功率因數(shù)，6。要求安全，7。增加分布式結(jié)構(gòu)，(1)使用無源濾波器，三種相關(guān)技術(shù)，1 .專用集成控制電路。軟開關(guān)技術(shù)。4.計算機輔助設(shè)計技術(shù)。抑制高次諧波，(2)有源濾波器，(1)高可靠性，(2)可維護(hù)性，(4)對開關(guān)電源的要求，*平均故障間隔時間(MTBF)用作衡量開關(guān)電源可靠性的標(biāo)志。一些電源模塊的MTBF50為500，000小時。*降低損耗、提高效率和改善散熱條件是提高開關(guān)電源可靠性的基本方法。加強生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制，確保良好的電絕緣和機械強度也非常重要。*在沒有特殊工具的情況下，及時診斷故障位置并排除故障是一種良好可維護(hù)性的衡量標(biāo)準(zhǔn)。*

4、可分為現(xiàn)場維護(hù)和車間維護(hù)。*現(xiàn)場維護(hù)要求在電力系統(tǒng)運行時，迅速移除故障模塊，更換新模塊，并方便地將新模塊投入運行。3.體積小，重量輕；4.提高市場競爭力；*車間維護(hù)是電源本身的維護(hù)，有時對于低功率模塊不再進(jìn)行維修。電子設(shè)備的小型化，對電源的要求。*降低電源生產(chǎn)成本，*降低電源使用成本，5與其他課程的關(guān)系和內(nèi)容，1基礎(chǔ)課程，*電路分析*電力電子技術(shù)*電子技術(shù)*控制理論基礎(chǔ)，2相關(guān)課程，*軟開關(guān)轉(zhuǎn)換技術(shù)，3課程內(nèi)容，主要討論交流/DC和DC/DC開關(guān)變換器，*電源的發(fā)展方向和技術(shù)指標(biāo)，*開關(guān)電源的控制電路， *磁性器件設(shè)計，*電源基本電路設(shè)計，*電力電子電路仿真技術(shù)，*電子設(shè)備電磁兼容技術(shù)，*電力

5、電子器件自動故障診斷技術(shù)，*開關(guān)電源熱設(shè)計，*開關(guān)電源有源功率因數(shù)校正技術(shù)，(1) p這樣，可以降低主電路裝置的電壓電平，并且可以降低成本。*確定要遵循的國家安全標(biāo)準(zhǔn)。*當(dāng)開關(guān)電源功率大于5kW時，應(yīng)選擇三相輸入。這樣，可以避免電網(wǎng)三相之間的不平衡，同時可以減少主電路中的電流，降低損耗。(2)輸入電壓，*國內(nèi)民用交流電源電壓三相為380伏，單相為220伏。*目前，開關(guān)電源廣泛采用國際通用電壓范圍，即單相85265伏，涵蓋了世界各地各種民用電源標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電壓，但對電源設(shè)計提出了更高的要求。*當(dāng)輸入電壓為DC時，情況很復(fù)雜，可能從24v到600v。*輸入電壓指標(biāo)通常包括兩個方面：額定值和變化范圍。

6、*輸入電壓范圍的下限影響變壓器比率，上限決定主電路元件的電壓等級。*輸入電壓變化范圍太寬，這使得有必要在設(shè)計中留出太多余量，從而造成浪費。它應(yīng)該在滿足實際需求的前提下盡可能小。*輸入電壓變化范圍一般為10%，有時考慮到接線和其他因素，需要-15%和10%。(3)輸入頻率，(4)輸入電流，*中國家用和工業(yè)用電頻率為50Hz，400Hz交流電(通常為115伏單相或三相電源)常用于航空、航天和船舶。整流后* 400赫茲交流電壓的脈動頻率遠(yuǎn)高于電源頻率，因此連接到整流電路的濾波電容可以大大降低。*輸入電流通常包括額定輸入電流和最大輸入電流。*輸入電流是輸入開關(guān)、端子、保險絲和整流橋的設(shè)計基礎(chǔ)。*額定輸

7、入電流是指額定條件下輸入電壓、輸出電壓和輸出電流的電流，最大值出現(xiàn)在輸入電壓的下限、輸出電壓的上限和輸出電流的上限。當(dāng)使用三相輸入時，每相的相電流有時會失效，因此應(yīng)取平均值。(6)漏電流，(7)效率和(5)沖擊電流是指當(dāng)輸入電壓在規(guī)定的時間間隔內(nèi)接通或斷開時，輸入電流在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前經(jīng)過的最大瞬時電流。*流經(jīng)輸入側(cè)地線的電流主要通過開關(guān)電源中靜噪濾波器(或電磁干擾濾波器)的旁路電容泄漏。*一般，規(guī)定為0.5毫安*是電源的一項重要技術(shù)指標(biāo)，一般定義為電源輸出功率與電源輸入有功功率之比。*通常給出額定輸入電壓、額定輸出電壓和額定輸出電流條件下的效率。*提高效率意味著電源的功率損耗降低，可以降低電

8、源的溫升，提高可靠性，節(jié)約能源。(8)輸入功率因數(shù)，*影響電源效率的因素，與開關(guān)頻率相關(guān)的損耗，包括開關(guān)器件的開關(guān)損耗、變壓器的鐵損、電感的鐵損和吸收電路的損耗。電路中的導(dǎo)通損耗，包括開關(guān)器件的導(dǎo)通損耗、變壓器的銅損耗、電感的銅損耗和線路損耗。其他損失，包括控制回路損失、冷卻系統(tǒng)損失等。一般來說，具有較高輸出電壓的電源的效率高于具有較低輸出電壓的電源的效率，這與輸出側(cè)的整流二極管的導(dǎo)通狀態(tài)壓降與輸出電壓的比率有關(guān)。*指輸入電壓額定和輸出功率額定時輸入相移功率因數(shù)和失真因數(shù)(失真功率因數(shù))的乘積，即：* PFD為基波電流與基波電流和諧波總有效值之比。*是電壓和基波電流之間相位差的余弦值。其中*

9、THD也稱為諧波電流失真。目前，保護(hù)電網(wǎng)環(huán)境和減少諧波污染的要求越來越高，許多國家和地區(qū)都頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格規(guī)定了電氣設(shè)備的輸入諧波和功率因數(shù)。2輸出參數(shù)，(1)輸出電壓，*輸出電壓通常給出兩個內(nèi)容：額定值和調(diào)節(jié)范圍。*輸出電壓的上限與cal有關(guān)*在多通道輸出電源中，如果一個通道的輸出電流增加，其他通道的輸出電流也會減少，這應(yīng)該解釋。(3)電壓穩(wěn)定(電流穩(wěn)定)精度，*通常以正負(fù)誤差帶的形式給出。*影響電源電壓穩(wěn)定精度的主要因素有輸入電壓變化、輸出負(fù)載變化、溫度變化和元件老化等。*準(zhǔn)確度可通過以下指標(biāo)進(jìn)行評估：負(fù)載調(diào)節(jié)率和輸入電壓調(diào)節(jié)率。a指當(dāng)輸入電壓恒定且輸出負(fù)載電流變化時，開關(guān)電源提供穩(wěn)

10、定輸出電壓的能力。b、測試方法：待被測開關(guān)電源在額定輸入電壓和額定負(fù)載下穩(wěn)定后，測量其輸出電壓U0，然后測量其輕載輸出電壓U1(如5%I0N)，可按下式計算。a指的是當(dāng)輸入電壓改變且輸出負(fù)載電流保持不變時，開關(guān)電源提供穩(wěn)定輸出電壓的能力。測試方法：待被測開關(guān)電源在額定輸入電壓和額定負(fù)載下熱穩(wěn)定后，測量其輸出電壓U0，然后在低輸入電壓(如90% Ui)和高輸入電壓(如110% Ui)下測量其輸出電壓U01和U02，可按下式計算。*影響精度的相關(guān)因素有：基準(zhǔn)源精度、檢測電路精度、控制電路中運算放大器的精度、(5)紋波、(4)電源輸出特性，*電源輸出特性與電源應(yīng)用領(lǐng)域的工藝要求有關(guān)，如某些場合的恒壓

11、限流。*在設(shè)計中，需要根據(jù)輸出特性要求確定主電路和控制電路的形式。*典型的輸出電壓紋波波形如下圖所示，根據(jù)頻段可分為三類：高頻噪聲，即圖中峰值遠(yuǎn)高于開關(guān)頻率；開關(guān)頻率紋波，指開關(guān)頻率附近的頻率分量，即圖中的鋸齒分量；低頻紋波是指頻率低于開關(guān)頻率的分量，即低頻波動。(6)動態(tài)響應(yīng)，*輸出電壓紋波通常有以下量化方法：紋波系數(shù)，輸出電壓中交流分量與DC分量的總有效值之比定義為紋波系數(shù)。不能反映振幅高但有效值小的峰值噪聲的含量和影響。由于紋波包含1赫茲以下至幾十兆赫的頻率成分，頻帶非常寬，因此很難精確測量。峰峰值電壓值是測量紋波電壓的峰峰值，可以反映幅值高但有效值小的峰值噪聲含量，但不能反映紋波有效值

12、的大小，不夠全面。振幅是根據(jù)三個頻率分量測量的。這種方法最直觀、最詳細(xì)，用示波器直接測量也很容易。*當(dāng)輸出電壓在受到外部因素干擾后恢復(fù)到其穩(wěn)態(tài)值時，會有一個過沖和恢復(fù)時間(有時，也可以測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性)。(7)溫度系數(shù)，*超調(diào)量一般為5%UO，恢復(fù)時間為510郝秒(當(dāng)多臺機組并聯(lián)時，時間會更長)。*恢復(fù)時間與電源的開關(guān)頻率、電壓反饋環(huán)路的響應(yīng)速度、電流的瞬態(tài)變化幅度和輸出濾波電路的容量有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度上升1度時，輸出電壓的變化與輸出電壓的比值，單位為1/。3。輔助功能，(1)過流保護(hù)，(2)過壓保護(hù)，*是一種電源負(fù)載保護(hù)功能，以避免過載輸出電流(包括輸出短路)對電源和負(fù)載造成損壞。*過電流給定

13、值一般為額定值的1100%。*是輸出端子間過電壓的負(fù)載保護(hù)功能，過電壓給定值一般定義為輸出電壓的1100%。*當(dāng)輸出電壓可變時，注意不要在過壓給定值內(nèi)誤操作。(3)輸出欠壓保護(hù)是當(dāng)輸出電壓降至標(biāo)稱值以下時停止電源供應(yīng)的保護(hù)功能。(4)過熱4、絕緣，(1)絕緣電阻，*電源輸入端與外殼之間，輸入端與輸出端之間，一般用500伏兆歐表測量，且電阻大于50 m .*輸出端與外殼之間，使用100伏兆歐表，且電阻應(yīng)大于10k。(2)絕緣耐壓，符合各種安全標(biāo)準(zhǔn)。三個結(jié)構(gòu)規(guī)定，(1)形狀條件，(2)外形尺寸，(3)安裝條件，(4)外殼材料，(5)冷卻條件，(6)界面位置，(7)文字提示位置，(8)重量，體積，四個環(huán)境條件，(1)溫度，(2)濕度，使用濕度范圍一般設(shè)定為20%，保存濕度范圍為18%。(4)抗振性、(5)抗沖擊性、(6)其它抗塵性、抗腐蝕性和抗藥物性、(1.3)開關(guān)電源的組成和分類、(1)組成，*如果是DC/DC轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，則不需要輸入整流和濾波部分。*整個電源系統(tǒng)可分為主電路和控制電路。*主電路由三個環(huán)節(jié)組成：輸入整流濾波、功率轉(zhuǎn)換和輸出整流濾波。*應(yīng)用電路、降壓電路、升壓電路、短路電路、2。交流/DC開關(guān)電源，脈寬調(diào)制，兩種開關(guān)電源的分類，1。DC/DC開關(guān)電源，*工作模