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1、开关电源设计 基础理论,重庆山外山科技有限公司技术中心年度知识培训,开关电源设计,1、开关电源基本原理概述,2、常见的拓扑结构及优缺点,3、关键性元器件的选型,4、现有电源总结,什么是开关电源,开关电源概念：泛指，电路中有电力 电子器件工作在高频开关 状态的直流电源。开关电源定义：用半导体器件作为开关，将一种形式的电源转换为另一种形式的电源，转换时有闭环控制系统的变换器。,精心设计 打造一流,常见的开关电源,手机充电器,台式机电脑电源,笔记本电源,工业用电源,万能充电器,精心设计 打造一流,各个组成部分及功能,精心设计 打造一流,实际图片,MOS管,输入防浪涌电流,功率变压器,输入整流桥,EM
2、I滤波,输出整流,EMI滤波,输出滤波电解,输入滤波大电解,精心设计 打造一流,开关电源的分类,调制方式：PWM,PFM,双模调制 开关 方式：硬开关,软开关 隔离特性：非隔离，隔离非隔离：BUCK,BOOST,BUCK-BOOST隔离：反激,正激,半桥,全桥,谐振等,开关电源的分类,兢兢刻业 打造一流,BUCK电路：,基本PWM变换拓扑,以占空比工作的开关管Tr，二极管D1、电感L和电容C组成的BUCK变换电路，将电压Vs转换为电压Vo。buck电路仅可用于输出电压低于输入电压的场合。,精心设计 打造一流,BUCK电路,优点是：效率高、可以输出大 电流、静态电流小。,缺点是：输出脉动和开关噪
3、音较大、成本相对较高。,BUCK,精心设计 打造一流,BOOST电路：,基本PWM变换拓扑,以占空比工作的开关管T，二极管D1、电感L和电容C组成的BOOST变换电路，将电压Vs转换为电压Vo。boost电路适用于，输出电压始终高于输入电压。,精心设计 打造一流,BOOST电路,优点是：对电源的电磁干扰小，驱动电路简单,缺点是：输出纹波较大，只能升压，不能降压,BOOST,精心设计 打造一流,反激变换：,基本PWM变换拓扑,凡是在开关管截止期间向负载提供能量的统称反激变换器。主要应用于小功率电源（100W以下）变压器主要作用为电压变换和储能。,兢兢刻业 打造一流,反激变换器电路,优点是：能提供
4、多路直流输出，输入电压波动时，有较稳定的输出，转换效率高,缺点是：输出纹波较大，输出电压和负载调整率较差等缺点。,反激变换器,精心设计 打造一流,正激变换器：,基本PWM变换拓扑,用于中大功率电源（500W）左右，变压器作为电压变换，输出有一个储能电感，开关管截止时释放能量。下图为双关正激的电路，功率可做得更大一些。,精心设计 打造一流,正激变换电路,优点是：电压的输出范围大。改变输出电压极性是非常方便的。,缺点是：输出纹波较大，输出电压和负载调整率较差等缺点。,正激变换,兢兢刻业 打造一流,半桥电路：,基本PWM变换拓扑,C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线接变压器T1的原边绕组，
5、故称半桥变换器，可做大功率电源，输入开关管电压应力较低，输出全波整流效率高。,兢兢刻业 打造一流,半桥变换,优点是：能提供多路直流输出，输入电压波动时，有较稳定的输出，转换效率高,缺点是：由于变压器漏感的存在，易损坏开关管。磁芯利用率不高。变压器的磁芯容易饱和。,半桥变换,主要元器件选择,精心设计 打造一流,开关电源的主要元器件,开关管：开关电源中的开关要求开关速度快，损耗小快速渡过线性放大区。目前主要使用的是三极管，MOS管，他们各有特点。,精心设计 打造一流,开关电源的主要元器件,电感：是电路的储能器件，一般与电容组成滤波电路；电感的电流不会突变；是磁性元件，会出现饱和现象。,精心设计 打
6、造一流,开关电源的主要元器件,电容：和电感一样都是储存和传递电能的器件，主要吸收电路纹波，使输出的电压平滑稳定。电容的串联电阻ESR越大，发热越严重，寿命越短。,精心设计 打造一流,开关电源的发展方向,低噪声、抗干扰和模块化。,高频、高可靠、低损耗,由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。,精心设计 打造一流,自我总结,1、提高可靠性2、提高工作效率3、添加过压保护4、开关管过热保护5、电池电压低限保护,精心设计 打造一流,谢谢观赏,
