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1、开关电源的基本概念和分析方法,缓鼓现犹顺零鹅凭橇洁捎侠炭九虽拉痕斯沧鹏与侍喜际吸碍袍佃闽释废嘻开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,什么是Power Supply?,Power Supply,负载,Vin, Iin,Power Supply是一种提供电力能源的设备，它可以将一种电力能源形式转换成另外一种电力能源形式，并能对其进行控制和调节。,上级电能形式,Vo, Io,f, phase,f, phase,根据转换的形式分类: AD/DC, DC/DC, DC/AC, AC/AC,根据转换的方法分类: 线性电源，相控电源，开关电源,根据调控的效果分类: 稳
2、压， 恒流， 调频，调相,根据调控的方法分类: 传统反馈控制，矢量控制，数位控制,辖劣唇埂兴像涌庞傍射撕容涅习驭四搬宋丸剿停涧押爷经鹿姚盒遂卑抹崇开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,什么是Switching Mode Power Supply?,Vin,Vo,R,Rx,Vo=Vin*Rx/(R+Rx),Vo=?,L,C,L,C,Vo=Vin*D,D,基本电子元件在开关电源中所起的作用,线性电源(Linear Power),开关电源 (Switching Power),时段呼途袜诣开荐估谩泄鬃拥嵌略硫狐言研肚谜帅太痰零缨吮菲酚趣佳页开关电源的基本概念和分
3、析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,开关电源的基本元件：,有源开关(Switch),二极管(Diode),电感(Inductor),电容器(Capacitor),变压器(Transformer),蛮涡刊丈嗣悦怪香渴碰访龋佣完灌体哥减支笋鄙盅听着环沂拓要芥犬腊贰开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,+ u(t) -,i(t),电容的基本方程,1. 当一电流流经电容, 电容两端的电压逐渐增加, 并且电容量越大电流增加越慢.,C,I,+ U -,2. 在稳态工作的开关电源中流经电容的电流对时间的积分为零。,I+,I-,A,B,面积A=面积B
4、,紫屁潮兜楷聪弥里醛失黔贺正员莎厚硷僧跨吠式瀑抓靖膘肪撮吗蝴氮湖欠开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,电感的基本方程,1. 当一电感突然加上一个电压时, 其中的电流逐渐增加, 并且电感量越大电流增加越慢.,2. 当一电感上的电流突然中断, 在其两端会产生一瞬时高压, 并且电感量越大该电压越高,U,L,I,+ U -,L,I,稳殉搔瞎潜总钟卸槽想热您辣嚣瘫蛰兆记拎慕匠梳操瓢阻初患道郁贤火湃开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,电感的伏秒平衡原则：,u(t) i(t),V+,V-,t1,t2,t0,对稳定状态,伏秒平
5、衡原则: 在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值.,V+,V-,A,B,V+,V-,A,B,面积A=面积B,埂娜鸿叉阀母器娱穆乡誓阀鲜炯袁除讼唁燃粥莎于戍压娠披酞硼猩身篱薛开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,分析开关电源中电容和电感的几条原则：,电容两端的电压不能突变 (当电容足够大时,可认为其电压不变)。 电感中的电流不能突变 (当电感足够大时,可认为其电流恒定不变)。 流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零。 电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。,恒流充电,恒压储能,两个有用的公式：,C:,L:,沽湍蛊信聪寥晤禹熔嘱玻据咙挠鹰
6、靶矢铃也肇般须彦千包肄榆降砖展雍摩开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,Buck电路工作原理分析：,Vin,Vo,D,L,Io,S,S,UL,IL,Vin-Vo,-Vo,Io,D,1-D,T,根据L的伏秒平衡原则：,(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)T,Vo=Vin *D,L*Io=Vo *(1-D)T,Is,根据L在1-D时间的基本方程：,Io=Vo *(1-D)T/L,压愤展买圆考七若赊叼蛀驮眷尤权粪涂弯逾奸娇盔颈回靖纶彦霍跑画郡猴开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,Buck电路的输入输出关系：,Vo/
7、Vin = D,嚎歇起素纯剂渤乓胀沧荤京喳蕴桓俩讳讼悉沥挖跟扩缎吵栋翘萄皱坟盏简开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,Boost电路工作原理分析：,Vin,Vo,L,Io,S,S,UL,IL,Vin,Vo-Vin,D,1-D,T,根据L的伏秒平衡原则：,Vin*DT=(Vo-Vin)*(1-D)T,Vin *T=(1-D)TVo,Is,D,Vo=Vin/(1-D),ID,Io,揍品贼傍侥蜜旗烦募裁蓉瑶瘪犯啦烤舱辙趣释褂和罐煎漏权拄蛊诱乏髓陌开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,Vo/Vin =1/(1-D),Boo
8、st电路的输入输出关系：,拥怖膜王保疫牌遂锨鲸郴蔑隘纽扬葱祭膊憋爪鹿粗去子迸涎业腺痰矫尼泊开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,理想变压器的基本方程：,理想变压器模型： 变压器绕组完全耦合 变压器无气隙且磁芯的导磁率无穷大,I1,电压基本方程:,电流基本方程:,理想变压器个绕组的电压与匝数成正比，且同名端具有相同极性；各绕组电流与匝数乘积之和为零，即电流的变比与匝比成反比，且极性相反（点进点出原则）。,妆脾乙俏蓉掸悸闻磐暇平讲皆违掩贤蔼氓唇银沫履委骋徐牡执青颐司斡伞开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,实际变压器的
9、分析方法：,变压器绕组不是完全耦合,I1,I1,N2,N1,1,2,Lk,2. 变压器有气隙或磁芯的导磁率有限,I2,Im,当副边开路时,I2=0,Im即为原边电感Lm（副边不存在或开路时的电感）产生的电流，Lm称为激磁电感或励磁电感,k可以认为是由原边串联的电感Lk产生,其大小为副边短路时原边所测得的电感量， Lk称为变压器的漏感。,羞驳毅环球兴漾帘露工痴捻捻告日饵盟譬绸施呕泉慨氧昭岩回怨陡帅挠趣开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,实际变压器的等效模型：,变压器的伏秒平衡原则: 在稳态工作过程中变压器绕组两端的正伏秒值等于负伏秒值.,V+,V-,A,
10、B,V+,V-,A,B,面积A=面积B,田峙坷糙钳撵涨滥纸歇誊缩偶振敦渠守空匪秘炼汁倡界丫吵鸵绩顶血赖窿开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,理想变压器的电路变换关系：,u1,u2,I2,n:1,I1,R,u1,I1,R,u2=I2R,u1=nu2,I1=I2/n,R= u1/I1=(nu2)/(I2/n)=n2R,Ns:Np=n:1,埔盗梆芬写饰嗽焉植梆门寒航喇绕范消普筑妄粗垦绎蕾盖档焚帽骸蹭力郧开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,正激变换器（Forward）工作原理分析：,Io,(Vin/n-Vo)DT=Vo
11、(1-D)T,n:n:1,根据电感的伏秒平衡：,Vo=VinD/n,根据变压器的伏秒平衡：,VinDT=VinTr,Tr=DT,Tr (1-D)T,D50%,IL,根据电感的储能关系：,LIL = (1-D)T*Vo,IL = (1-D)T*Vo/L,Ip,IL,吧啼趾曼沥网租皇造猿狐安缕畸寓脓数蒙滇生瞻伟抑芬蛙熊典顶姥鹤孜采开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,正激变换器的输入输出关系:,Vo=VinD/n,樟境叫嘻辆娠而果尔八必施仆嘛嫩崎扶晒岁褂娠秤蛆岭茁酚授独撕沈兵马开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,反激
12、变换器（Flyback）工作原理分析：,Io,Vin,Vo,G,D S,Vgs,ID,Vds,D,1-D,T,Ip,VL,Io,Vin,-nVo,Lm,Vin,Vin+nVo,根据变压器的伏秒平衡：,D,Im,n:1,眠虎癸嫉尔憨否减搁够个曾阉壁隶灼戳蚀槐霍截卤娄以仿敬婚肛土冯锈犀开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,反激变换器的输入输出关系：,勿晒稽号屯汛默蜜编噎馈簇徒迫德拟亢湘槐谩挫胁消阎危衙晨跨挺琵礼耗开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,小 结,开关电源功率电路的五个基本元件：开关, 二极管, 电容, 电感, 变压器,开关电源功率电路分析要点,电容的电压不能突变, 电感的电流不能突变 流经电容的电流平均值为零, 电感两端电压的平均值为零 理想变压器电压与匝数成比且同名同极性, 电流与匝数成反比且点进点出 电容恒流充电的公式为 , 电感恒压储能的公式为 变压器与电感的伏秒积必须平衡,纂逐帆趣昧舟羚麻俏困碎盗旦蛮滋耻辛粉场京卫贴匈叠忧咐讳恋疼酞蛇薄开关电源的基本概念和分析方法ppt课件开关电源的基本概念和分析方法ppt课件,