开关电源设计技术ppt

2020-11-21 10:33字体:
  

  开合电源策画身手.ppt_电力/水利_工程科技_专业原料。开合电源策画身手 1 线性电源 瑕疵:功用低,体积大,重量大。 所长:电道简易,骚扰小。 2 开合电源发扬趋向 ? 高牢靠性 ? 高功率密度 ? 低待机功耗 ? 高功率因数 3 开合电源基

  开合电源策画身手 1 线性电源 瑕疵:功用低,体积大,重量大。 所长:电道简易,骚扰小。 2 开合电源发扬趋向 ? 高牢靠性 ? 高功率密度 ? 低待机功耗 ? 高功率因数 3 开合电源基础拓朴 ? BUCK 降压变换器 非远隔电源运用,规范运用如MC34063,LM2576等。 4 开合电源基础拓朴 ? BOOST 升压变换器 非远隔电源运用,规范运用如MC34063等。 5 开合电源基础拓朴 ? BUCK BOOST 极性反转折换器 非远隔电源运用,规范运用如MC34063等。 6 开合电源基础拓朴 ? FLYBACK 单端反激变换器 元件少,本钱低,小功率电源运用很普通,输出功率小 于70W。 7 开合电源基础拓朴 ? FORWARD 单端方激变换器 运用于200W以下的电源。 8 开合电源基础拓朴 ? 2 SWITCH FORWARD 双管正激变 换 开合管电压应力下降,输出功率可能到达400~500W, 但驱动较庞大。 9 开合电源基础拓朴 ? ACTIVE CLAMP FORWARD 有源钳位正激变换器 能很好地告竣无损汲取,能到达电源较高功用 的央求 ,但调试困苦,较少运用。 10 开合电源基础拓朴 ? PUSH PULL 推挽变换器 开合管电压应力大(Vin),且容易显示磁通不均衡现 象,目前较少运用。 11 开合电源基础拓朴 ? HALF BRIDGE 半桥变换器 通过串联电容C3可能自愿删改,避免磁心饱和 。应 用斗劲普通。但C1和C2体积太大,影响电源体积。 12 开合电源基础拓朴 ? FULL BRIDGE 全桥变换器 运用于大功率电源,负责斗劲庞大。 13 功率因数校正 Power Factor Correction (PFC) ? 为什么要举行功率因数校正? ? 何如告竣功率因数校正? 14 功率因数校正(PFC) ? 为什么要举行功率因数校正? 有功功率、无功功率、视正在功率之间的干系 :S= P2 ? Q2 S——视正在功率,VA P——有功功率,W Q——无功功率,var φ 角为功率因数角,它的余弦(cosφ )是有功功率与视 正在功率之比即cosφ =P/S称作功率因数。 15 功率因数校正(PFC) ? 无PFC的规范电道和线 功率因数校正(PFC) ? 无PFC的电道对电网的影响 (1)下降发电机有功功率的输出。 (2)下降输、变电兴办的供电才能。 (3)酿成线道电压亏损增大和电能损耗的推广。 (4)酿成线道高谐波成份。 ? 无PFC的电道对元件遴选的影响 1、共模电感 2、整流二极管 3、低级滤波电容 17 功率因数校正(PFC) ? 升高功率因数的本事 一类是无源功率因数校处死; 另一类是有源功率因数校处死,它是通过正在电网和电 源装备之间串联插入功率因数校正装备,此中单相 BOOST电道因具有用率高、电道简易、本钱低等所长 而取得普通运用,并称之为有源功率因数校正(APFC )电道。正在有源功率因数校正负责芯片中,其品种繁 众,有峰值电流负责法、均匀值电流负责法等。 18 无源功率因数校正 ? 瑕疵 (1)功率因数不高。 (2)因为事业正在工频,央求电感量大, 电感体积就大。(3)事业范畴窄,必要开合心换。 19 功率因数校正(PFC) ? PFC的告竣 Vin ? di ? I LPK L dt Ton I LPK ? Ton L ? Vin I inpk ? 1 2 ? I LPK 从上式可能看出, 正在正弦半波内,只须 Ton是常数,Ip将和Vin 成线性干系,以是Ip的 均匀值也将是正弦波, 从而告竣PFC成效。 20 功率因数校正(PFC) ? 公司应用的PFC芯片LT1249 21 开合电源策画本事 ? 单端反激电源策画 1、确定编制央求:Vacmax、 Vacmin、Vo、Io、Po、η 2、凭据输出央求遴选反应电道和偏置电压Vb: TL431或稳压管 Vb保举 15V 22 开合电源策画本事 3、凭据输入电压和Po确定输入电容Cin。 保举 2uF~3uF/ W 23 开合电源策画本事 4、凭据输入电压确定反射输出电压Vor和钳位齐纳二极管电压Vclo。 设定反射电压: Vor=135V 应用200V钳位齐纳二极管, Vclo =200V P6KE200A 24 开合电源策画本事 5、按所期望的事业形式和电流波形设定低级电流波形参数Kp。 对付通用输入(AC85V~265V)设定Kp=0.4。 25 开合电源策画本事 26 开合电源策画本事 6、凭据Vmin和Vor确定 Dmax 保举设定: Dmax <0.4。 7、策动低级峰值电流Ip 毗连形式(Kp≤ 1) IP ? ??1 ? ? I AVG KP 2 ? ? ? ? D MAX 不毗连形式(Kp≥ 1)I P ? 2 ? I AVG D MAX 27 开合电源策画本事 8、策动低级有用值值电流Irms 毗连形式(Kp≤ 1) Irms ? IP ? DMAX ? ( K 2 P 3 ? KP ? 1) 不毗连形式(Kp≥ 1) Irms ? DMAX ? I 2 P 3 28 开合电源策画本事 9、凭据互换输入电压Vac,Po和η遴选开合元件(PI) 10、策动变压器低级电感Lp 毗连形式 LP ? I 2 P ? KP 106 ? PO ? ??1 ? KP ?2 ?? ? ? f sm in ? Z ? ?1??? ?? ? 不毗连形式 LP ? 106 ? PO I 2 P 2 ? fsmin ? Z ? ?1 ??? ?? ? 29 开合电源策画本事 11、凭据fs和Po遴选磁芯和骨架,并从磁芯骨架产物目 录中确定Ae,Le,Al,和Bw。 以上数据查外取得。 12、设定低级绕组层数L和次级绕组圈数Ns。 ? 起初时用L=2 ? 起初时每伏输出电压,用Ns=0.6匝~0.8匝/ V ? L和 Ns可能调节 30 开合电源策画本事 13、策动低级绕组匝数Np和偏置绕组匝数Nb。 策动低级匝数: NP ? NS ? VOR VO ? VD 策动偏置绕组匝数 : NB ? NS ? VB ? VDB VO ? VD 校核最大磁通密度Bm和气隙长度,可能调节L和Ns 或磁芯/骨架。 31 开合电源策画本事 14、策动次级峰值电流Isp。 I SP ? IP ? NP NS 15、策动次级有用值电流Isrms。 毗连形式(大) I srm s ? ISP ? (1 - DMAX)? ( K 2 P 3 ? KP ? 1) 不毗连形式: Isrms ? I SP ? 1 - DMAX 3? KP 凭据上面策动结果确定次级绕组导线 开合电源策画本事 16、确定次级和偏置绕组最大反向峰值电压PIVs,PIVb。 次级绕组最大反向峰值电压PIVs PIVS ? VO ? ? ??VMAX ? ? NS NP ???? 偏置绕组最大反向峰值电压PIVb PIVB ? VB ? ? ??VMAX ? ? NB NP ???? 33 开合电源策画本事 17、确定次级整流管和偏置绕组整流管。 整流管额定反向耐压:Vr≥ 1.25× PIVs 整流管额定电流:Id ≥3×Io 34 开合电源策画本事 18、确定次级输出电感L和滤波电容C。 次级输出电感L:采用3.3uH 滤波电容:低ESR 众电容并联应用 35 开合电源策画本事 19、确定输入整流桥 额定反向电压: VR ? 1.25? 2 ? VACMAX 额定有用值电流:ID ≥ 2×IACRMS I ACRMS ? ? ? PO VACMIN ? PF 无功率因数电道时PF取0.5。 36 单端反激电源规范波形 ? 次级整流二极管波形 37 单端反激电源先容 ? 单端反激 动画演示: topology.swf 38 变压器策画 ? 软磁磁芯特色:较高的导磁率,低 的矫顽力,高的电阻率。 导磁率高,正在必定的线圈匝数时,通过不大的激 磁电流就能有较高的磁感受强度,线圈就能承袭较高 的外加电压,所以正在输出必定功率央求下,可减轻磁 芯体积。磁芯矫顽力低,磁滞回环面积小,则铁耗也 小。高的电阻率,则涡流小,铁耗小。 39 变压器策画 磁性原料的磁化弧线 : 磁化弧线寻常来说诟谇线个特色:磁饱和形势及磁 滞形势。即当磁场强度H足够大时,磁化强度M到达一个确定的饱和 值Ms,赓续增大H,Ms连结稳定;以及当原料的M值到达饱和后, 外磁场H下降为零时,M并不收复为零,而是沿MsMr弧线转折。 动画演示: magnetic 40 变压器策画 ? 变压器的紧要效用: 电气远隔; 磁耦合传送能量; 变比区别,到达升压或降压。 ? 为什么己方策画变压器 紧要是涉及的参数太众,如:功率,电压,电流,频率, 温度,电感量,变比,泄电感,磁原料参数、铜损耗, 铁损耗 等 41 变压器策画 ? 独立绕组 42 变压器策画 ? 堆叠绕组 43 变压器策画 ? 变压器的机合 44 变压器策画 ? 变压器线径策动 以每平方毫米通过5A电流策动,研究趋肤效应,应用众股线 或铜带。 (互换电通过导体时,各个部门的电流密度不服均,导体内 部电流密度小,导体外外电流密度大——趋肤) ? 变压器加工图纸的央求 起初变压器电气职能标示无缺; 其次开始估算窗口面积,研究可成立性; 结果图纸无缺性和可阅读性(成立商能读懂)。 45 电源策画身手 ? 安规策画 安然间距,泄电流,阻燃原料遴选等。 ? 牢靠性策画 运用成熟电道,电子元件的选用,降额策画(电阻),热策画 等。 ? 可爱护性策画 轻易坐褥、维修等。 46 电源策画身手 ? PCB结构和走线技能 地线环道尽量小(举例:AD23次级地线走线 ) 变压器次级环道尽量小(环道等效电感感会折算到低级) 电容引脚走线 散热器的安置 电位器的安置。 47 电源策画身手 ? 开合电源的最佳摆设的流程 a ) 安置变压器或电感; b ) 摆设功率开合管电流环道; c ) 摆设输出整流器电流环道; d ) 把负责电道与互换功率电道衔接; e ) 摆设输入环道和输入滤波器; f ) 摆设输出负载环道和输出滤波器。 48 电源策画身手 ? 冗余备份身手 1、串联 2、并联 1+1 N+1 串联电阻身手 串联二极管身手 均流身手 (UC3902) 49 谢 谢! 50

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