第1課開關(guān)電源的設(shè)計課件

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)計電源時，輸入保險絲是怎樣選擇的？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，這在許多安全標準中都有規(guī)定。 保險絲： 為了最佳的保護，電源輸入處使用的保險絲應(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（保護自己被干擾）；良好的電源在任何設(shè)備中都不會干擾其他設(shè)備（保護干擾其它設(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，一個是注意溫度和濕度，另一個要注意溫度和干燥防塵）；產(chǎn)品的保護方面考慮。2022/7/28從設(shè)計的角度設(shè)計電源問題提出：你作為一名電源工程師設(shè)計一款手機充電器（IN：90V，OUT：12V3A），你將怎樣考慮設(shè)計此電源呢？（大約思考15分鐘的時間，可以討論）在能滿足技術(shù)指標的情況下，選擇自己熟悉的

4、元件（KA3844B、UC2845、TOP221227等）；輸出負載（留有5%的余量、紋波控制在1%以下）；2022/7/28從設(shè)計的角度設(shè)計電源對噪聲抑制的控制電路，采用共模（高頻150K以上，高導磁）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。保護電路：過壓、過流、欠壓、提示等；電源的拓撲形式。2022/7/28內(nèi)容小結(jié)作為設(shè)計工程師重點考慮的因素： 成本、重量和尺寸、功率大?。ㄗ陨硐牡哪芰?，散熱）、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S導通時，電流經(jīng)S、L到負載，輸出平均直流電壓Vo；當S截至時，D上負下正，是由L感應(yīng)的電壓所至，由于沒有能量補充，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導通時，輸入電壓Vin全部加在電感上，這時IL=IC，IC是線性增長的，同時在L上儲存能量，R全靠C放電；Q截止時，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L上的電壓為左負右正，L上的自感電壓和Vin相加為輸出電壓Vo，所以Vo高于Vin，這個高電壓經(jīng)D一部分為R供電，另一部分為C充電，當在導通時再補給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)計時要求大點，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計算Boost電路L公式計算L的公式很多，我們列出一個： 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極性顛倒后輸出。原理是怎樣的？ 1、當開關(guān)管Q導通Ton時，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，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，此時的電感儲存能量；2、當開關(guān)管Q截止Toff時，電感中的磁能變成電能，電感L兩端相當于一個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，但電壓極性是上負下正，這個負電壓，通過二極管D整流和電容器C2濾波后，輸出負的直流電壓加在負載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計算輸出電壓為： Vo/Vi = -d/1-d2022/7/28電源的技術(shù)指標線形電源： 工作在線形放大區(qū)內(nèi)；紋波小；電路比較簡單； 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、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：