版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
電源基礎(chǔ)知識(shí)介紹電源和通用芯片技術(shù)組內(nèi)容提要簡(jiǎn)介開關(guān)電源的原理開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)電源基本指標(biāo)測(cè)試簡(jiǎn)介廣義上來講,目前任何一個(gè)電子設(shè)備都需要一個(gè)直流電源來供電這個(gè)直流電源可以是電池或是一個(gè)電源(PowerSupply);大多數(shù)電源需要一個(gè)經(jīng)過輸入輸出濾波的,并且輸出是需要精確控制的,等等電源:把一種電能變換成所需要的電能形式的裝置。簡(jiǎn)介電源分類:1、電源按能量變換方向區(qū)分有以下四類:
AC/DC電源power;
DC/DC變換器converter;
DC/AC逆變器inverter;
AC/ACUPS/變頻器transducer;以上四類在通信系統(tǒng)中都有應(yīng)用,其中AC/DC電源與DC/DC變換器是應(yīng)用最廣的電源。簡(jiǎn)介2、按應(yīng)用環(huán)境區(qū)分:通信電源、工業(yè)電源、軍用電源、民用電源3、按結(jié)構(gòu)和功能區(qū)分:一次電源模塊、二次電源模塊、電源系統(tǒng)4、按設(shè)計(jì)原理區(qū)分:傳統(tǒng)的線性電源(包括單板內(nèi)使用的電壓調(diào)整器,利用開關(guān)管線性穩(wěn)壓)、現(xiàn)代開關(guān)電源(高頻DC/DC變換器)簡(jiǎn)介目前在我司數(shù)通產(chǎn)品上應(yīng)用的電源主要是AC/DC和DC/DC電源。不同點(diǎn)AC/DC電源的輸入電壓為交流;DC/DC電源的輸入電壓為直流,可以是電池或另外一個(gè)輸出為直流的電源;相同點(diǎn)輸出電壓都是經(jīng)過精密調(diào)整的直流電壓;采用的電壓變換技術(shù)基本都是PWM技術(shù);都可以根據(jù)客戶的需求,提供原副邊的高頻隔離等;簡(jiǎn)介線性電源開關(guān)電源DC/DC變換器開關(guān)電源的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)線性電源1.線性電源的一般定義利用功率三極管或MOSFET放大區(qū)工作特性,和反饋網(wǎng)絡(luò)控制其導(dǎo)通特性并依賴自身的損耗,保持輸出電壓穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換裝置。主要包括如下幾個(gè)功能單元:整流變換:將AC輸入電壓變換成為直流輸出電壓;濾波:平滑整流輸出中所含有的紋波電壓;電壓變換功能:將交流的輸入電壓轉(zhuǎn)換為另一種合適的直流電壓;調(diào)整:實(shí)現(xiàn)在輸入電壓變化、負(fù)載變化以及溫度變化時(shí),維持輸出恒定的功能;隔離:電源中原邊和副邊在電氣上的隔離;線性電源2):理想電源的特征
----穩(wěn)定的電壓輸出,(與輸入,負(fù)載,溫度及時(shí)間等的變化無關(guān));
----零輸出阻抗(對(duì)任何頻率);
----100%的變換效率;
----純凈的直流輸出波形(無噪音及紋波)等....線性電源雖然有很好的調(diào)整率,但實(shí)際上,輸出電壓是隨著輸入電壓、輸出負(fù)載、工作溫度的變化等變化的;這些變化量是可以測(cè)量的,如:負(fù)載調(diào)整率,源調(diào)整率,溫度變化率等;3、實(shí)際電源的特性線性電源4):線性電源的結(jié)構(gòu)框圖線性電源開關(guān)管功率損耗:Iox(Vg-Vo)輸入功率:Pin=VgxIo5.典型的線性電源電路線性電源6、線性電源的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):---實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、小功率變換成本低廉
---低輸出紋波與噪音
---極好的電壓與負(fù)載調(diào)整率
---快速響應(yīng)時(shí)間
---無高頻開關(guān)紋波EMI
缺點(diǎn):---功率密度不高,大功率體積大
---低效率
---消耗鋼材
---保持時(shí)間短、控制特性不好線性電源7、線性電源典型應(yīng)用AC/DC電源 桌面辦公小功率終端設(shè)備(Adapter,10w-20w):電話、MODEM、隨身聽、ISDN話機(jī)。。。DC/DC線性變換 小功率變換,電流一般小于3A,功率損耗一般建議小于2W;電路簡(jiǎn)單,占用單板面積小,典型器件:LM7805、LT1084、LT1085、等。 超低壓差電壓變換,例如使用LT1764、MIC29302,壓降滿足0.5V以上即可以輸出穩(wěn)定電壓。 利用線性變換降低開關(guān)電源的紋波,給紋波敏感電路(例如敏感模擬電路)供電,抑制開關(guān)紋波的干擾。線性電源8、線性電壓調(diào)整器的設(shè)計(jì)考慮因素:壓差輸出電流損耗功率輸入電壓范圍線性電源9、線性電壓調(diào)整器的設(shè)計(jì)實(shí)例開關(guān)電源開關(guān)電源定義:利用功率半導(dǎo)體器件使變壓器工作在高頻開關(guān)狀態(tài)(飽和導(dǎo)通或截止),利用L、C儲(chǔ)能并通過PWM控制獲得需要的電壓的裝置。1、開關(guān)電源的缺點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):---高效率、體積小;---高功率密度;---寬的輸入電壓范圍及帶載能力;---更多的功能,等.
缺點(diǎn):---高噪音及EMI;---慢響應(yīng)時(shí)間;---較差的調(diào)整率,etc.開關(guān)電源2、開關(guān)電源與線性電源的優(yōu)缺點(diǎn)比較內(nèi)容電源優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)線性電源電路簡(jiǎn)單體積大、重量大輸出紋波和噪聲小效率低源調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率高功率密度低動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快開關(guān)電源效率高EMI和紋波噪聲大功率密度高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度相對(duì)較慢輸入電壓范圍和負(fù)載范圍寬調(diào)整率較低電源的功能多開關(guān)電源3、開關(guān)電源和線性電源的典型指標(biāo)比較指標(biāo)線性電源開關(guān)電源源調(diào)整率(%)0.02~0.050.05~0.1負(fù)載調(diào)整率(%)0.02~0.10.1~1.0輸出紋波(mV)0.5~2.0mVrms25~150mVp-p輸入電壓范圍(%)±10±50效率(%)40~6060~80(92)功率密度(W/in3)0.52.3(100)動(dòng)態(tài)響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間(us)0.5100~300保持時(shí)間(ms)232開關(guān)電源4、開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)開關(guān)電源5、DC/DC變換器原理框圖開關(guān)電源6、常用隔離DC/DC變換器拓?fù)浼肮ぷ髟斫榻B反激變換器適用與小功率應(yīng)用場(chǎng)合,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;噪聲較大;控制性能較難優(yōu)化;開關(guān)電源反激式工作波形波形開關(guān)電源單端正激變換:適用與中大功率應(yīng)用場(chǎng)合;噪聲小,控制性能容易優(yōu)化;被廣泛應(yīng)用;類型:諧振復(fù)位;三繞組復(fù)位;有源復(fù)位等開關(guān)電源正激式工作波形波形開關(guān)電源非隔離的DC/DC變換器基本的無隔離變換器拓樸
Buck變換器
Boost變換器
Buck/boost變換器
Basi
Cuk
變換器
Cuk
變換器
Sepic變換器
Zeta變換器開關(guān)電源
Buck(降壓)變換開關(guān)電源
Buck電路的特點(diǎn):
1)Vo是Vs在Ts內(nèi)的平均值,因此Vo總比Vs小。變換器可以看作是低通電壓斬波器。
2)輸入電流是脈動(dòng)的,紋波大;輸出電流是連續(xù)的,紋波小。
3)應(yīng)該避免工作在斷續(xù)狀態(tài),以防止開關(guān)管承受過高電壓,及續(xù)流二極管承受過大電流。開關(guān)電源Boost升壓變換器開關(guān)電源
Boost電路的特點(diǎn)1)輸入電流紋波小,輸出電流紋波大。開關(guān)管、二極管的電流總是脈動(dòng)的。過大的電壓、電流應(yīng)力容易損壞器件。2)連續(xù)方式下,紋波電流隨電感的增大而變小。3)在BOOST電路中,不能空載,否則輸出電壓很高,有可能損傷電路中器件。開關(guān)電源Buckboost變換器開關(guān)電源
Buck-Boost電路的特點(diǎn)1)輸出電壓與輸入電壓反相。2)電壓增益隨d變化,可以升壓也可以降壓。3)輸入輸出電流都是脈動(dòng)的,在應(yīng)用時(shí)需要加濾波器,以減少電磁干擾,電路較復(fù)雜。4)由于大電流脈動(dòng),所以需要考慮開關(guān)管的電壓應(yīng)力和二極管的電流應(yīng)力。開關(guān)電源7、AC/DC開關(guān)電源實(shí)例開關(guān)電源AC/DC開關(guān)電源實(shí)例(續(xù))上面電路是一個(gè)典型的反激變換器,具有輸入電壓范圍寬(92V-270V)、體積小、電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn);主要用于筆記本電腦、手機(jī)充電器、以及其他小功率設(shè)備。開關(guān)電源8、DC/DC開關(guān)電源實(shí)例開關(guān)電源DC/DC開關(guān)電源實(shí)例(續(xù))控制功能端CNT(又名ON/OFF、Remote、Enable):通過對(duì)CNT端高低電平的控制,實(shí)現(xiàn)模塊輸出有效的使能。分正邏輯和負(fù)邏輯,分別對(duì)應(yīng)高、低電平使模塊輸出有效;輸出調(diào)整功能(TRM):模塊通常允許±10%的輸出電壓調(diào)整,通過改變輸出電壓反饋回路中分壓比,實(shí)現(xiàn)輸出電壓的微調(diào)。通過TRIM端并聯(lián)電阻,來改變反饋回路的分壓值。根據(jù)調(diào)節(jié)誤差放大器輸入電壓采樣值或參考電壓值的不同方式,可分為正邏輯和負(fù)邏輯兩種模式。輸出線路壓降補(bǔ)償(Sense):電源的輸出電壓反饋采樣一般都設(shè)計(jì)在輸出Pin上。在用戶板上當(dāng)負(fù)載線較長(zhǎng),負(fù)載電流大時(shí),導(dǎo)線上的壓降不可避免。為保證負(fù)載電壓為設(shè)定值,業(yè)界將采樣端從輸出Pin移到負(fù)載端的SensePin。設(shè)計(jì)中通過Vout與Sense間接一小電阻,作為線路壓降的分壓。以保證Sense端電壓近似于負(fù)載端電壓。Rs相對(duì)于R1、R2小很多,通常Rs取10Ω。缺陷是當(dāng)Vout接觸不良時(shí),負(fù)載電流流經(jīng)Rs,容易燒壞電阻Rs。開關(guān)電源9、非隔離DC/DC開關(guān)電源實(shí)例BUCK型開關(guān)電源開關(guān)電源非隔離DC/DC開關(guān)電源實(shí)例(續(xù))上面是一個(gè)我司單板最常用的一個(gè)BUCK降壓電路,控制器是TPS40071。Q2是同步整流開關(guān)管,對(duì)應(yīng)于前面提到的BUCK拓?fù)潆娐返亩O管D。開關(guān)電源10、開關(guān)電源其它常用功能介紹原邊CNT(ON/OFF)功能提供控制模塊關(guān)斷的邏輯功能原邊過溫保護(hù)(OTP)保護(hù)模塊工作于一定的溫度范圍內(nèi),自身保護(hù)的一種原邊欠壓保護(hù)(UVP)自我保護(hù)的一種,同時(shí)也是保證系統(tǒng)正常工作的一種電路原邊限流保護(hù)(OCP)模塊自身的保護(hù),保護(hù)在副邊電路發(fā)生故障時(shí),不使故障擴(kuò)大副邊過壓保護(hù)(OVP)保護(hù)用戶電路在模塊發(fā)生故障時(shí)不會(huì)損壞副邊電壓調(diào)整功能(TRIM端)根據(jù)客戶的需要適當(dāng)調(diào)高/降低模塊的輸出電壓副邊輸出電壓補(bǔ)償功能(SENSE)補(bǔ)償用戶端線路壓降,保證用戶電路端的電壓滿足要求開關(guān)電源11、開關(guān)電源的特征總結(jié)---效率和尺寸 高頻隔離、高開關(guān)頻率→高功率密度---開關(guān)模式運(yùn)行 高的di/dt和dv/dt,電路中的雜散參數(shù), 二極管的反向恢復(fù)等→高的輻射干擾,傳導(dǎo)干擾---開關(guān)干擾 傳導(dǎo)干擾:通過輸入輸出濾波器降低; 輻射干擾:通過金屬殼的屏蔽、PCB的布板等來解決;開關(guān)電源12、主要封裝對(duì)應(yīng)尺寸:(mm)1/4磚:57.9×36.8×12.7
半磚:61.0×57.9×12.73/4磚:87.6×61.0×12.7全磚:116.8×61.0×14.0開關(guān)電源13、電源模塊應(yīng)用主要參數(shù):輸入電壓范圍:48V36V~72V24V18V~36V
輸出電壓范圍:額定±1%輸出額定電流:應(yīng)用中超過該額定值,輸出電壓跌落,通常模塊設(shè)計(jì)中會(huì)有一定的裕度。輸出額定功率:該指標(biāo)與輸出電流相對(duì)應(yīng),在單板設(shè)計(jì)中,模塊功率降額通常為80%。輸出效率:同功率模塊,效率越低,發(fā)熱越嚴(yán)重。輸出紋波:≤50mV
負(fù)載調(diào)整率:±0.5%
電壓調(diào)整率:±0.2%電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1、輸入功率因數(shù)校正技術(shù)減少電力電子設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的污染
IEC-1000-3-2標(biāo)準(zhǔn)主電路方案:
---無源波形矯正技術(shù)
---有源波形矯正技術(shù)兩級(jí):BoostPFC前置級(jí)+DC/DC;
一級(jí):包含一級(jí)PFC與DC/DC電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2、低電壓高功率密度DC/DC變換技術(shù)無負(fù)載快速瞬態(tài)響應(yīng)特性要求用于電信的DC/DC模塊48V或24V輸入
5V、3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V、1.0V、12V、15V、18V、24V、28V、48V單路或多路輸出功率從10W到150W體積從全磚、半磚、1/4磚、1/8磚電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3、低電壓高功率密度DC/DC變換技術(shù)
有快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)要求,以超高速CPUdc/dc電源為代表的VRM(電壓調(diào)節(jié)器模塊)二類:非隔離VRM,隔離VRM
輸入:12V,24V,48V;
輸出:2.5V,2.0V,1.8V,1.5V,1.2V,1.0V;
負(fù)載:0Ato70A;
變化率:30A/us(present)to150A/us(future)
高的輸出調(diào)節(jié)特性電源基本指標(biāo)測(cè)試1、輸出電壓精度在額定輸入電壓和額定負(fù)載下,輸出電壓用電壓表測(cè)量,測(cè)量值與正常的額定值之間有一定的差別、這個(gè)差值用百分比來計(jì)算就是輸出電壓精度。Vo:由高精度的并進(jìn)過校正的直流電壓表所測(cè)得的輸出直流電壓;Vo(nominal):規(guī)定的標(biāo)稱輸入電壓.accuracy:精度電源基本指標(biāo)測(cè)試2、輸入調(diào)整率(源效應(yīng))額定的負(fù)載條件下,輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)、被測(cè)電源的輸出端亦發(fā)生相應(yīng)的微小變化。這個(gè)輸出電壓隨輸入電壓變化的百分比稱為輸入調(diào)整率。電源基本指標(biāo)測(cè)試3、負(fù)載調(diào)整率(負(fù)載效應(yīng)) 在額定輸入電壓條件下,空載或最小負(fù)載下的輸出電壓和滿載輸出電壓的差值與額定負(fù)載下輸出電壓的百分比。它表征了負(fù)載變化對(duì)電源輸出電壓的影響程度。這種變化用百分比表示如下:Vo:額定負(fù)載下測(cè)得的輸出電壓Vo1:在無負(fù)載情況下及最小負(fù)載下測(cè)得的輸出電壓注:許多開關(guān)
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2024年混凝土管樁購銷協(xié)議版B版
- 滬科版九年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)期末復(fù)習(xí)考點(diǎn) 第24章 圓知識(shí)歸納與題型突破(17類題型清單)
- 2024-2030年中國(guó)塑料中空成型機(jī)市場(chǎng)供需形勢(shì)分析及未來發(fā)展策略研究報(bào)告
- 2024年版土地中介合同(精練)3篇
- 2024全新股東合作協(xié)議書下載:企業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟與共同投資協(xié)議3篇
- 2024年三輪車維修保養(yǎng)及配件供應(yīng)協(xié)議3篇
- 2024年樁基施工項(xiàng)目合作合同書版B版
- 2025年昆明貨運(yùn)資格證試題答案解析
- 2024年特定借款權(quán)讓渡合同版B版
- 2025年陜西貨運(yùn)從業(yè)資格證考題500道
- 人教版數(shù)學(xué)六上第四單元《比》全單元教學(xué)設(shè)計(jì)
- 2024年下半年教師資格考試高中思想政治學(xué)科知識(shí)與教學(xué)能力測(cè)試試卷及答案解析
- LY/T 3371-2024草原生態(tài)狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范
- 2024年中華全國(guó)律師協(xié)會(huì)招聘5人歷年(高頻重點(diǎn)復(fù)習(xí)提升訓(xùn)練)共500題附帶答案詳解
- 供貨能力方案
- 四川2024年四川省公安廳招聘警務(wù)輔助人員186人筆試歷年典型考題及考點(diǎn)附答案解析
- 艾滋病性病的健康教育與行為干預(yù)
- 2023年12月遼寧大連甘井子區(qū)招考聘用社區(qū)工作者50人 筆試歷年典型考題及考點(diǎn)剖析附答案詳解
- 2024事業(yè)單位聘用合同書封面
- 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智慧樹知到期末考試答案章節(jié)答案2024年四川鐵道職業(yè)學(xué)院
- 妊娠期貧血課件
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論