《同步整流開關電源》課件

《同步整流開關電源》ppt課件目錄contents同步整流開關電源概述同步整流開關電源的電路結(jié)構(gòu)同步整流開關電源的工作原理同步整流開關電源的性能指標同步整流開關電源的設計與優(yōu)化同步整流開關電源的實驗與測試CHAPTER同步整流開關電源概述01同步整流開關電源是一種采用整流管代替整流二極管的新型直流輸出電源。定義利用同步整流技術，通過控制整流管的通斷來調(diào)整輸出電壓的大小。工作原理定義與工作原理同步整流開關電源的特點由于采用整流管代替整流二極管，減少了能量損失，提高了電源效率。能夠提供較低的輸出電壓和較大的輸出電流，滿足各種設備的需要。由于采用了高頻率的開關技術，減小了電源體積和重量。由于結(jié)構(gòu)簡單，減少了故障發(fā)生的概率，提高了電源的可靠性。高效率低電壓、大電流體積小、重量輕可靠性高如CPU、GPU等高功耗設備，需要穩(wěn)定的低電壓大電流供電。計算機硬件設備如基站、路由器等通信設備，需要高效、可靠的電源供應。通信設備如數(shù)控機床、機器人等自動化設備，需要大功率、高效率的電源。工業(yè)自動化設備如衛(wèi)星、火箭等航空航天設備，需要高可靠性、高穩(wěn)定性的電源。航空航天領域同步整流開關電源的應用場景CHAPTER同步整流開關電源的電路結(jié)構(gòu)02負責接收和濾波輸入的電能，確保電源的穩(wěn)定輸入。輸入電路逆變電路輸出電路將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，是開關電源的核心部分。負責輸出穩(wěn)定的直流電，通常包含濾波和穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。030201主電路結(jié)構(gòu)用于調(diào)節(jié)輸出電壓，確保其穩(wěn)定。電壓控制環(huán)用于限制電流，防止過載。電流控制環(huán)產(chǎn)生控制信號，調(diào)節(jié)逆變電路的工作狀態(tài)。PWM控制器控制電路結(jié)構(gòu)驅(qū)動芯片產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動逆變電路工作。隔離變壓器實現(xiàn)控制電路與主電路的電氣隔離，確保安全。驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)

保護電路結(jié)構(gòu)過流保護檢測電流，當電流過大時切斷電源。過壓保護檢測電壓，當電壓過高時切斷電源。溫度保護檢測溫度，防止過熱導致設備損壞。CHAPTER同步整流開關電源的工作原理03矩形波驅(qū)動變壓器，將電能轉(zhuǎn)換為磁能，并通過變壓器輸出。輸出端整流器將變壓器輸出的交流電壓整流為直流電壓輸出。輸入直流電壓通過開關管進行高頻脈沖調(diào)制，形成脈沖寬度調(diào)制的矩形波。工作過程矩形波，脈沖寬度調(diào)制。輸入電壓波形直流電壓，平滑且穩(wěn)定。輸出電壓波形矩形波，脈沖寬度調(diào)制。開關管波形工作波形開關管截止狀態(tài)輸入電壓截止，變壓器初級線圈電流為零，磁能釋放到輸出端。開關管導通狀態(tài)輸入電壓通過開關管加到變壓器初級線圈，電能轉(zhuǎn)換為磁能。整流器工作狀態(tài)整流器將變壓器輸出的交流電壓整流為直流電壓輸出。工作狀態(tài)CHAPTER同步整流開關電源的性能指標04指電源能夠提供的穩(wěn)定直流電壓值。輸出電壓通常采用PWM（脈沖寬度調(diào)制）或PFM（脈沖頻率調(diào)制）方式進行調(diào)節(jié)。電壓調(diào)節(jié)通常要求在±5%以內(nèi)，以保證負載的正常工作。電壓精度輸出電壓123指電源能夠提供的穩(wěn)定直流電流值。輸出電流為保護電源和負載，通常設置最大輸出電流的限制。電流限制表示負載電流變化對輸出電壓的影響，要求越小越好。負載調(diào)整率輸出電流效率：表示電源轉(zhuǎn)換效率，即輸出功率與輸入功率之比。高效率：可降低散熱需求，減小體積和重量，提高電源可靠性。效率與負載電流、輸入電壓的關系：通常在一定范圍內(nèi)達到最高效率。效率功率密度表示單位體積內(nèi)所能提供的功率，是評價電源輕量化和高集成度的重要指標。提高功率密度有助于減小電源體積和重量，滿足便攜式設備的需求。功率密度與散熱性能、電路拓撲結(jié)構(gòu)的關系在提高功率密度的同時，需要考慮散熱性能和電路拓撲結(jié)構(gòu)的影響。功率密度CHAPTER同步整流開關電源的設計與優(yōu)化05同步整流開關電源應具備高效率，以減少能源浪費和散熱需求。高效性電源設計應保證穩(wěn)定運行，避免輸出電壓波動和電路振蕩。穩(wěn)定性選用優(yōu)質(zhì)元器件，合理設計電路，確保電源的可靠性和穩(wěn)定性?？煽啃詢?yōu)化電路和元件布局，減小電源體積，便于攜帶和應用。小型化設計原則根據(jù)負載需求，確定同步整流開關電源的輸出電壓和電流。1.確定輸出電壓和電流根據(jù)設計需求選擇合適的開關管和整流管，如MOSFET、IGBT等。2.選擇開關管和整流管根據(jù)開關電源的工作原理，設計主電路和控制電路，包括輸入濾波、開關管驅(qū)動、輸出濾波等部分。3.設計主電路和控制電路根據(jù)實際測試結(jié)果，調(diào)整電路參數(shù)，確保電源性能達標。4.調(diào)整參數(shù)和測試設計步驟如PID控制、模糊控制等，提高電源的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)精度。1.采用先進的控制算法2.優(yōu)化元件布局和布線3.強化散熱設計4.模塊化和標準化設計合理安排元件位置和布線，減小電磁干擾和信號延遲。針對高效率電源的散熱問題，采用有效的散熱措施，如增大散熱面積、采用熱管技術等。將電源劃分為若干個模塊，實現(xiàn)模塊化和標準化設計，便于維修和升級。優(yōu)化方法CHAPTER同步整流開關電源的實驗與測試0603實驗步驟搭建同步整流開關電源實驗平臺，調(diào)整相關參數(shù)，記錄實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果。01實驗目的驗證同步整流開關電源的工作原理和性能特點，探究其關鍵參數(shù)對性能的影響。02實驗原理基于同步整流技術，通過調(diào)整開關電源的電路參數(shù)，觀察其對輸出電壓、電流和效率的影響。實驗方法010204測試設備電源供應器：提供穩(wěn)定的直流輸入，模擬不同負載條件下的工作狀態(tài)。電壓表和電流表：測量同步整流開關電源的輸出電壓和電流。功率計：測量同步整流開關電源的效率。數(shù)據(jù)采集器和計算機：記錄和分析實驗數(shù)據(jù)。03效率分析隨著負載的增加，同