電源基本原理培訓(xùn)(finishi)課件

一、何為電源？電源就是電力變換的一個(gè)場(chǎng)所，它主要是將入力變換成為所需要的出力。如下圖示：電源入力出力一、何為電源？電源就是電力變換的一個(gè)場(chǎng)所，電源入力1二、電源的特點(diǎn)（1）1、效率高；電源的電力變換促使電力的利用率高達(dá)70-95%，對(duì)于環(huán)保、節(jié)能意義重大。2、高穩(wěn)定性；電源最基本的要求是穩(wěn)定，它能給主機(jī)板提供相對(duì)穩(wěn)定的電壓及電力輸出。3、電源輸出不間斷；電源能在市電發(fā)生瞬斷時(shí)能在小于10ms時(shí)間內(nèi)重新供電。二、電源的特點(diǎn)（1）1、效率高；2、高穩(wěn)定性；3、電源輸出不2二、電源的特點(diǎn)（2）4、能在特殊環(huán)境下工作；電源能在高溫（85℃）、低溫（-20℃

）水中等惡劣的環(huán)境下工作。5、造價(jià)低；對(duì)于普及性比較高的電子設(shè)備其本身造價(jià)就較低。6、體積小、重量輕。大規(guī)模集成電路的發(fā)展，促使電源體積也在減小，如某些移動(dòng)設(shè)備。二、電源的特點(diǎn)（2）4、能在特殊環(huán)境下工作；5、造價(jià)低；6、3三、電源的基本分類(lèi)絕緣方式絕緣型（我司目前機(jī)板均為此類(lèi)型）非絕緣型入出力變換降壓型（如入力380V，出力15V）升壓型（入力5V，出力12V）反轉(zhuǎn)型（入力+5V，出力-5V）升降壓型（入力5V，出力3-12V）三、電源的基本分類(lèi)絕緣方式絕緣型（我司目前機(jī)板均為此類(lèi)型）非4四、電源的基本構(gòu)成（1）ICFilterInOutICABCDEFHHA：濾波器B：一次整流濾波回路C：PFCD：平滑濾波回路E：衰減回路F：降壓平滑變換回路及DC/DC變換H：IC控制回路四、電源的基本構(gòu)成（1）ICFilterInOutICABC5四、電源的基本構(gòu)成（2）A、濾波器濾波器是由電感L和電容C組成，主要作用是濾除市電中的噪音，為機(jī)板提供比較平滑的入力。主要有Π、Y型濾波等。四、電源的基本構(gòu)成（2）A、濾波器濾波器是由電感L和6四、電源的基本構(gòu)成（3）B、一次整流濾波回路一次整流濾波回路主要是由整流和濾波兩部分構(gòu)成。整流的作用是將雙向的電壓轉(zhuǎn)化為單向，然后經(jīng)過(guò)濾波成為比較平滑的直流整流回路分為半波整流、全波整流和橋式整流。而橋式整流主要用于對(duì)電壓及電力要求較高的機(jī)板，有時(shí)甚至用到雙橋整。當(dāng)橋式整流中的二極管擊穿后，回路中有較大的電流，OPEN保險(xiǎn)絲保護(hù)回路。四、電源的基本構(gòu)成（3）B、一次整流濾波回路一次整流7四、電源的基本構(gòu)成（4.1）C、PFCPowerFactorCorrection的簡(jiǎn)稱，提高功率利用率回路。是電源高效率使用的主要原因它的基本電壓是380VDC，由于PFC回路存在，使得電源的電力轉(zhuǎn)換率高達(dá)90%。PFC回路主要是由IC、FET及半波整流二極管組成。由于FET會(huì)將集電結(jié)和發(fā)射結(jié)高電阻所產(chǎn)生的電力損失轉(zhuǎn)化為熱量釋放，所以FET會(huì)加散熱片進(jìn)行散熱，在大電力的機(jī)板有時(shí)候甚至?xí)枚鄠€(gè)FET。四、電源的基本構(gòu)成（4.1）C、PFCPowerF8四、電源的基本構(gòu)成（4.2）以上為PFC的基本構(gòu)成回路。由控制IC輸入脈沖波形，經(jīng)過(guò)FET轉(zhuǎn)化后在經(jīng)過(guò)二極管整流就成為PFC的基本電壓波形。一次整流濾波后PFC四、電源的基本構(gòu)成（4.2）以上為PFC的基本構(gòu)成回9四、電源的基本構(gòu)成（4.3）假設(shè)輸入為110V,整流濾波后的電壓近似為140V.制御IC輸出固定頻率脈沖波形使開(kāi)關(guān)管動(dòng)作,電壓疊加并經(jīng)過(guò)再次整流及濾波后變成PFC的電壓.380V√2110VIC四、電源的基本構(gòu)成（4.3）假設(shè)輸入為110V,整流10四、電源的基本構(gòu)成（4.4）PFC電壓的三種主要狀況：１、0V。主要是由整流及整流之前的回路中的損壞造成；2、140V。這個(gè)故障主要是由于PFC的FET未動(dòng)作造成，損壞器件主要為FET及控制IC；3、380V。這個(gè)電壓及為正常的電壓?！鵓FC是做為故障檢測(cè)的一個(gè)重要點(diǎn)，因其處于回路的中間狀況。檢測(cè)PFC的電壓就可知是PFC的前段還是后段回路出現(xiàn)異常。四、電源的基本構(gòu)成（4.4）PFC電壓的三種主要狀況11四、電源的基本構(gòu)成（5.1）以上電壓衰減降壓回路，其波形變化如下:UpUsUpUsICD、降壓衰減回路:四、電源的基本構(gòu)成（5.1）以上電壓衰減降壓回路，其12四、電源的基本構(gòu)成（5.2）UpUsIC以上Up/Us=Np/Ns,即電壓比等于變壓器線圈匝數(shù)比。控制IC輸出脈沖信號(hào)控制FET開(kāi)關(guān)管動(dòng)作，從而電流緩慢流過(guò)線圈，Up產(chǎn)生。P級(jí)線圈振蕩，S級(jí)線圈也震蕩，產(chǎn)生Us。四、電源的基本構(gòu)成（5.2）UpUsIC以上Up/U13四、電源的基本構(gòu)成（5.3）此時(shí)IC控制FET進(jìn)行ON/OFF的操作，F(xiàn)ET的ON/OFF控制分為PWM、FM，即分別為脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制。UpUsICFET四、電源的基本構(gòu)成（5.3）此時(shí)IC控制FET進(jìn)行O14四、電源的基本構(gòu)成（5.4）PWM及FMPWM為脈寬調(diào)制，即保持開(kāi)關(guān)頻率不變，1/f=T為定值，只改變開(kāi)關(guān)管ON時(shí)寬度的控制方法。FM為脈頻調(diào)制，即保持開(kāi)關(guān)管ON時(shí)寬度不變，改變操作頻率1/f=T為可變，以控制輸出電壓的方式?！鵓DP主要使用PWM調(diào)制方式。四、電源的基本構(gòu)成（5.4）PWM及FMPW15四、電源的基本構(gòu)成（5.5）PWM及FM波形變化如下：TtONtOFFTtONtOFFtONtOFFT’⑴⑵⑶⑴正常狀態(tài)下的波形周期TON/OFF時(shí)間分別為tON/tOFF

⑵通過(guò)控制tON大小來(lái)改變電壓的大小，1/f=T為定值⑶通過(guò)控制T的大小來(lái)改變電壓的大小，tON為定值四、電源的基本構(gòu)成（5.5）PWM及FM波形變化如下16四、電源的基本構(gòu)成（5.6）PWM波形變化如下：TtONtOFFVi1tONtOFFTVi2tONtONtOFFTVo2TtOFFVo1Vo四、電源的基本構(gòu)成（5.6）PWM波形變化如下：Tt17四、電源的基本構(gòu)成（5.8）如上圖示，我們可知，如果原脈沖中tON=tOFF，一次輸入100V電壓，經(jīng)過(guò)調(diào)制后tON=1/3tOFFVorms=100/4=25V如果原脈沖中tON=tOFF，一次輸入200V電壓，經(jīng)過(guò)調(diào)制后tON=1/7tOFFVorms=200/8=25V※這就是為什么PDP電源可以使用110-220V的寬電壓的原因。四、電源的基本構(gòu)成（5.8）如上圖示，我們可知，18四、電源的基本構(gòu)成（5.9）但是,簡(jiǎn)單的回路并不能滿足電源高穩(wěn)定性。因此便會(huì)在如圖所示的兩個(gè)地方之一追加濾波電容以減少開(kāi)關(guān)管損耗UpUsICFET12四、電源的基本構(gòu)成（5.9）但是,簡(jiǎn)單的回路并不能滿19四、電源的基本構(gòu)成（5.10）1被稱為電流諧振型變換器，而2被稱為電壓諧振型變換器。選擇兩種變換器可以減少因FET導(dǎo)通及斷開(kāi)瞬間所產(chǎn)生的損耗。UpUsICFET12四、電源的基本構(gòu)成（5.10）1被稱為電流諧振型變換20四、電源的基本構(gòu)成（5.11）FET在ON和OFF的瞬間由于電阻的產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生電力的損失,這些損耗也會(huì)降低FET的壽命。為了避免此類(lèi)損失，所以出現(xiàn)了電壓或電流振蕩器。VDSIDP損P損GDSIDVDS四、電源的基本構(gòu)成（5.11）FET在ON和OFF的21四、電源的基本構(gòu)成（5.12）VDSIDP損P損VDSID1、電流振蕩型VDSID2、電壓振蕩型正常狀態(tài)FET波形四、電源的基本構(gòu)成（5.12）VDSIDP損P損VDSID122四、電源的基本構(gòu)成（6）F、DC/DC變換+-+-FETLZDC（2）升壓型1、DC/DC變換主要分為降壓型和升壓型兩種，也可叫做串聯(lián)型和并聯(lián)型。2、圖中線圈L即扼流圈，顧名思義它的主要作用是扼制電流增長(zhǎng)。當(dāng)FETON的剎那，電路為了向電容C充電在瞬間會(huì)有一個(gè)大于正常10倍以上的浪涌電流通過(guò)。L是為了減小浪涌對(duì)電路的沖擊，使得電流緩慢地增大。但是根據(jù)能量守恒定律，浪涌的電流的能量仍然沒(méi)有消失而轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。因此L會(huì)形成一個(gè)與原電源方向相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)能進(jìn)行供電，并與原電源一起共同作用于FET，巨大的能量會(huì)使FETSHORT。為防止這種情況，會(huì)如圖追加ZD，已進(jìn)行分壓，與L形成回路，這樣既保護(hù)電路也不會(huì)耗能+-+-FETLZDC（I）降壓型+-四、電源的基本構(gòu)成（6）F、DC/DC變換+-+-F23四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)1.1）過(guò)電壓保護(hù)回路一般電源都設(shè)計(jì)有過(guò)電壓保護(hù)回路。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電壓狀況時(shí)，首先要保護(hù)負(fù)載一般所有的過(guò)電壓設(shè)置中都裝有5V輸出的過(guò)電壓電路。一但發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，立刻停止電源的振蕩。一旦過(guò)電壓保護(hù)回路啟動(dòng)后，再重新使整體電源恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，就要先使電源達(dá)到OFF狀態(tài)。四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)1.1）過(guò)電壓保護(hù)回路24四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)1.2）基本電路：ZDRPCDiPCTrRRC過(guò)電壓保護(hù)回路一般采用穩(wěn)壓二極管檢測(cè)型。當(dāng)檢測(cè)部位電壓大到ZD的齊納電壓的穩(wěn)壓值時(shí)，二極管有電流流過(guò)。四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)1.2）基本電路：ZDRPC25四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)2）過(guò)電流保護(hù)回路當(dāng)輸出端子操作錯(cuò)誤或負(fù)載裝置毀損時(shí)，就會(huì)經(jīng)常發(fā)生過(guò)電流現(xiàn)象，此時(shí)為保護(hù)回路需設(shè)置過(guò)電流保護(hù)回路過(guò)電流因素消除，一般會(huì)回復(fù)到先前狀態(tài)。但多輸出則以執(zhí)行斷路者居多。一般執(zhí)行過(guò)電流檢測(cè)的元器件與控制IC搭配，其控制IC設(shè)置了過(guò)電流保護(hù)用誤差放大器，以保持同步。四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)2）過(guò)電流保護(hù)回路當(dāng)輸26四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)3）浪涌抑制回路四、電源的基本構(gòu)成（補(bǔ)3）浪涌抑制回路27五、關(guān)于本培訓(xùn)主講：楊萍編導(dǎo)：吳林林輔導(dǎo)：橋本文明在此非常感謝PEDJM-SD的橋本文明先生，感謝他在順德所給予的教誨。他給予的教誨使我受益頗深。在此也特別感謝喜歡我的朋友們。我這篇電源基本原理培訓(xùn)希望各位喜歡，都給我頂上！五、關(guān)于本培訓(xùn)主講：楊萍編導(dǎo)：吳林林輔導(dǎo)：橋本文明在28演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！29一、何為電源？電源就是電力變換的一個(gè)場(chǎng)所，它主要是將入力變換成為所需要的出力。如下圖示：電源入力出力一、何為電源？電源就是電力變換的一個(gè)場(chǎng)所，電源入力30二、電源的特點(diǎn)（1）1、效率高；電源的電力變換促使電力的利用率高達(dá)70-95%，對(duì)于環(huán)保、節(jié)能意義重大。2、高穩(wěn)定性；電源最基本的要求是穩(wěn)定，它能給主機(jī)板提供相對(duì)穩(wěn)定的電壓及電力輸出。3、電源輸出不間斷；電源能在市電發(fā)生瞬斷時(shí)能在小于10ms時(shí)間內(nèi)重新供電。二、電源的特點(diǎn)（1）1、效率高；2、高穩(wěn)定性；3、電源輸出不31二、電源的特點(diǎn)（2）4、能在特殊環(huán)境下工作；電源能在高溫（85℃）、低溫（-20℃

）水中等惡劣的環(huán)境下工作。5、造價(jià)低；對(duì)于普及性比較高的電子設(shè)備其本身造價(jià)就較低。6、體積小、重量輕。大規(guī)模集成電路的發(fā)展，促使電源體積也在減小，如某些移動(dòng)設(shè)備。二、電源的特點(diǎn)（2）4、能在特殊環(huán)境下工作；5、造價(jià)低；6、32三、電源的基本分類(lèi)絕緣方式絕緣型（我司目前機(jī)板均為此類(lèi)型）非絕緣型入出力變換降壓型（如入力380V，出力15V）升壓型（入力5V，出力12V）反轉(zhuǎn)型（入力+5V，出力-5V）升降壓型（入力5V，出力3-12V）三、電源的基本分類(lèi)絕緣方式絕緣型（我司目前機(jī)板均為此類(lèi)型）非33四、電源的基本構(gòu)成（1）ICFilterInOutICABCDEFHHA：濾波器B：一次整流濾波回路C：PFCD：平滑濾波回路E：衰減回路F：降壓平滑變換回路及DC/DC變換H：IC控制回路四、電源的基本構(gòu)成（1）ICFilterInOutICABC34四、電源的基本構(gòu)成（2）A、濾波器濾波器是由電感L和電容C組成，主要作用是濾除市電中的噪音，為機(jī)板提供比較平滑的入力。主要有Π、Y型濾波等。四、電源的基本構(gòu)成（2）A、濾波器濾波器是由電感L和35四、電源的基本構(gòu)成（3）B、一次整流濾波回路一次整流濾波回路主要是由整流和濾波兩部分構(gòu)成。整流的作用是將雙向的電壓轉(zhuǎn)化為單向，然后經(jīng)過(guò)濾波成為比較平滑的直流整流回路分為半波整流、全波整流和橋式整流。而橋式整流主要用于對(duì)電壓及電力要求較高的機(jī)板，有時(shí)甚至用到雙橋整。當(dāng)橋式整流中的二極管擊穿后，回路中有較大的電流，OPEN保險(xiǎn)絲保護(hù)回路。四、電源的基本構(gòu)成（3）B、一次整流濾波回路一次整流36四、電源的基本構(gòu)成（4.1）C、PFCPowerFactorCorrection的簡(jiǎn)稱，提高功率利用率回路。是電源高效率使用的主要原因它的基本電壓是380VDC，由于PFC回路存在，使得電源的電力轉(zhuǎn)換率高達(dá)90%。PFC回路主要是由IC、FET及半波整流二極管組成。由于FET會(huì)將集電結(jié)和發(fā)射結(jié)高電阻所產(chǎn)生的電力損失轉(zhuǎn)化為熱量釋放，所以FET會(huì)加散熱片進(jìn)行散熱，在大電力的機(jī)板有時(shí)候甚至?xí)枚鄠€(gè)FET。四、電源的基本構(gòu)成（4.1）C、PFCPowerF37四、電源的基本構(gòu)成（4.2）以上為PFC的基本構(gòu)成回路。由控制IC輸入脈沖波形，經(jīng)過(guò)FET轉(zhuǎn)化后在經(jīng)過(guò)二極管整流就成為PFC的基本電壓波形。一次整流濾波后PFC四、電源的基本構(gòu)成（4.2）以上為PFC的基本構(gòu)成回38四、電源的基本構(gòu)成（4.3）假設(shè)輸入為110V,整流濾波后的電壓近似為140V.制御IC輸出固定頻率脈沖波形使開(kāi)關(guān)管動(dòng)作,電壓疊加并經(jīng)過(guò)再次整流及濾波后變成PFC的電壓.380V√2110VIC四、電源的基本構(gòu)成（4.3）假設(shè)輸入為110V,整流39四、電源的基本構(gòu)成（4.4）PFC電壓的三種主要狀況：１、0V。主要是由整流及整流之前的回路中的損壞造成；2、140V。這個(gè)故障主要是由于PFC的FET未動(dòng)作造成，損壞器件主要為FET及控制IC；3、380V。這個(gè)電壓及為正常的電壓?！鵓FC是做為故障檢測(cè)的一個(gè)重要點(diǎn)，因其處于回路的中間狀況。檢測(cè)PFC的電壓就可知是PFC的前段還是后段回路出現(xiàn)異常。四、電源的基本構(gòu)成（4.4）PFC電壓的三種主要狀況40四、電源的基本構(gòu)成（5.1）以上電壓衰減降壓回路，其波形變化如下:UpUsUpUsICD、降壓衰減回路:四、電源的基本構(gòu)成（5.1）以上電壓衰減降壓回路，其41四、電源的基本構(gòu)成（5.2）UpUsIC以上Up/Us=Np/Ns,即電壓比等于變壓器線圈匝數(shù)比。控制IC輸出脈沖信號(hào)控制FET開(kāi)關(guān)管動(dòng)作，從而電流緩慢流過(guò)線圈，Up產(chǎn)生。P級(jí)線圈振蕩，S級(jí)線圈也震蕩，產(chǎn)生Us。四、電源的基本構(gòu)成（5.2）UpUsIC以上Up/U42四、電源的基本構(gòu)成（5.3）此時(shí)IC控制FET進(jìn)行ON/OFF的操作，F(xiàn)ET的ON/OFF控制分為PWM、FM，即分別為脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制。UpUsICFET四、電源的基本構(gòu)成（5.3）此時(shí)IC控制FET進(jìn)行O43四、電源的基本構(gòu)成（5.4）PWM及FMPWM為脈寬調(diào)制，即保持開(kāi)關(guān)頻率不變，1/f=T為定值，只改變開(kāi)關(guān)管ON時(shí)寬度的控制方法。FM為脈頻調(diào)制，即保持開(kāi)關(guān)管ON時(shí)寬度不變，改變操作頻率1/f=T為可變，以控制輸出電壓的方式?！鵓DP主要使用PWM調(diào)制方式。四、電源的基本構(gòu)成（5.4）PWM及FMPW44四、電源的基本構(gòu)成（5.5）PWM及FM波形變化如下：TtONtOFFTtONtOFFtONtOFFT’⑴⑵⑶⑴正常狀態(tài)下的波形周期TON/OFF時(shí)間分別為tON/tOFF

⑵通過(guò)控制tON大小來(lái)改變電壓的大小，1/f=T為定值⑶通過(guò)控制T的大小來(lái)改變電壓的大小，tON為定值四、電源的基本構(gòu)成（5.5）PWM及FM波形變化如下45四、電源的基本構(gòu)成（5.6）PWM波形變化如下：TtONtOFFVi1tONtOFFTVi2tONtONtOFFTVo2TtOFFVo1Vo四、電源的基本構(gòu)成（5.6）PWM波形變化如下：Tt46四、電源的基本構(gòu)成（5.8）如上圖示，我們可知，如果原脈沖中tON=tOFF，一次輸入100V電壓，經(jīng)過(guò)調(diào)制后tON=1/3tOFFVorms=100/4=25V如果原脈沖中tON=tOFF，一次輸入200V電壓，經(jīng)過(guò)調(diào)制后tON=1/7tOFFVorms=200/8=25V※這就是為什么PDP電源可以使用110-220V的寬電壓的原因。四、電源的基本構(gòu)成（5.8）如上圖示，我們可知，47四、電源的基本構(gòu)成（5.9）但是,簡(jiǎn)單的回路并不能滿足電源高穩(wěn)定性。因此便會(huì)在如圖所示的兩個(gè)地方之一追加濾波電容以減少開(kāi)關(guān)管損耗UpUsICFET12四、電源的基本構(gòu)成（5.9）但是,簡(jiǎn)單的回路并不能滿48四、電源的基本構(gòu)成（5.10）1被稱為電流諧振型變換器，而2被稱為電壓諧振型變換器。選擇兩種變換器可以減少因FET導(dǎo)通及斷開(kāi)瞬間所產(chǎn)生的損耗。UpUsICFET12四、電源的基本構(gòu)成（5.10）1被稱為電流諧振型變換49四、電源的基本構(gòu)成（5.11）FET在ON和OFF的瞬間由于電阻的產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生電力的損失,這些損耗也會(huì)降低FET的壽命。為了避免此類(lèi)損失，所以出現(xiàn)了電壓或電流振蕩器。VDSIDP損P損GDSIDVDS四、電源的基本構(gòu)成（5.11）FET在ON和OFF的50四、電源的基本構(gòu)成（5.12）VDSIDP損P損VDSID1、電流振蕩型VDSID2、電壓振蕩型正常狀態(tài)FET波形四、電源的基本構(gòu)成（5.12）VDSIDP損P損VDSID151四、電源的基本構(gòu)成（6）F、DC/DC變換+-+-FETLZDC（2）升壓型1、DC/DC變換主要分為降壓型和升壓型兩種，也可叫做串聯(lián)型和并聯(lián)型。2、圖中線圈L即扼流圈，顧名思義它的主要作用是扼制電流增長(zhǎng)。當(dāng)FETON的剎那，電路為了向電容C充電在瞬間會(huì)有一個(gè)大于正常10倍以上的浪涌電流通過(guò)。L是為了減小浪涌對(duì)電路的沖擊，使得電流緩慢地增大。但是根據(jù)能量守恒定律，浪涌的電流的能量仍然沒(méi)有消失而轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。因此