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1、开关电源基础知识,装逼人：沈力 2018.12.14,目录,一、概述 二、开关电源的工作原理 三、开关电源的主要参数 四、开关电源常用的拓扑 五、开关电源的应用,一、概述,电源定义是利用电能变换技术将市电或者电池中的电通过一次电路转换为适合各种用电对象应用的二次电能的装置，利用电子线路反馈技术实现输出电压稳定。分交流稳压电源和直流稳压电源或者工频电源和高频电源。 开关电源是相对于线性电源讲述的 1、线性电源概念： 线性电源是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后得到脉冲直流电，然后经过滤波电路得到有微小纹波的直流电压。要达到高精度的直流电压必须经过稳压电路进行稳压。,2、开关电
2、源概念： 通过电路控制电子开关器件进行不断导通和关断，让电子开关管对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换。开始在输入端把交流电整流成直流电，再在高频振荡电路的作用下通过开关管控制电流的通断转换为高频的交流电，提供给变压器进行变压，输出稳定的低压直流电压。,变压器的磁芯与其工作的频率的平方成反比，频率越高铁心就越小。增大频率这样就可以大大减小变压器的体积，是电源整体的体积和重量都减小。,3、开关电源与线性电源的比较,二、开关电源的工作原理,工作原理 交流电源输入经整流滤波得到直流电。 通过高频PWM信号控制开关管，将直流电转换为高频的交流电，也叫逆变电路。加到变压器初级。
3、 变压器副边耦合高频交流，再整流滤波成直流电。 输出部分的电压再通过一定的反馈电路给控制电路，控制PWM波的占空比，形成闭环回路，已达到稳压输出的目的。 特点 开关电源的特点是体积小、重量轻，功耗小、效率高，稳压范围宽，电路应用形式灵活多样。,1、开关电源的结构框图,2、开关电源分类 按驱动方式分类：自激式开关电源和他激式开关电源 按拓扑结构分类：隔离式开关电源和非隔离式开关电源 按控制方式分类： 脉宽调制变换器（驱动波为方波）：PWM、PFM和脉冲调频调宽式三种 谐振式变换器（驱动波为正弦波）：ZCS、ZVS两种 按转换形式分类： a、AC/DC:（整流电源） 单相半波整流电路 单相全波整流
4、电路 单相桥式整流电路 倍压整流电路 三相半波可控整流电路 三相桥式全控整流电路,b、DC/DC:（斩波电源） 、BUCK电路：降压斩波电路，入出极性相同 、BOOST电路：升压斩波电路，入出极性相同 、BUCK-BOOST电路：升降压斩波电路，入出极性相反，电感传送 、CUK电路：升降压斩波电路，入出极性相反，电容传送 启动方式分类：软开关启动和硬开关启动,三、开关电源的主要参数,4、电网电压调整率 在额定负载范围内，输入电压在允许电压范围内变化，引起输出电压的变化量与输出额定电压的百分比，即稳压电源输出电压的相对变化量。 5、负载调整率 在规定的源电压范围内，负载电流从空载到满载的变化。引
5、起输出电压的变化量与输出额定电压的百分比称负载调整率，即输出电压最大相对变化量。 6、纹波系数 在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo的比值 7、响应时间 负载电流突然变化时稳压器的输出电压从开始变化到新的稳定值时的一段调整时间。 8、启动冲击电流 输入电压按规定的是时间间隔接通和关断，输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。,9、输出过冲 当电源启动时，输出电压将上升到某一电压值V1，再经电源的反馈回路调整到稳定的输出电压值V0，则输出过冲就是（V1-V0）/V0100%。同理，当电源断开时就会出现输出欠冲。 10、保持时间 开关电源从输入切断电源开始到其输出电
6、压下降到稳定值外（一般为输出电压下限）的时间。一般ms级。 11、电气保护 输入过电压、欠电压保护，输出过电压、欠电压保护，输出过电流保护，输出短路保护，雷击浪涌，电池反接保护。 12、EMI（电磁干扰） 电源工作时，电路中的开关管、变压器处在高频开关状态，电压电流在快速的跳变就会产生很大的干扰噪音。而EMI电路主要就是阻止这些干扰噪音串入电网影响其他电子设备，也防止一部分电网的干扰噪音进入电源造成干扰。,四、开关电源常用的拓扑,1、BUCK电路 主要原件是由可控开关管，续流二极管，电感，电容，负载组成。入出极性相同。,2、BOOST电路 主要原件是由可控开关管，续流二极管，电感，电容，负载组
7、成。入出极性相同，开关管与负载并联。,3、BUCK-BOOST电路 主要原件是由可控开关管，续流二极管，电感，电容，负载组成。入出极性相反。,4、CUK电路 主要原件是由可控开关管，续流二极管，电感，电容，负载组成。入出极性相反。,五、开关电源的应用,1、发展方向 在当下高新科技领域，开关电源向高频，小轻薄，高效低功耗，低噪音抗干扰，模块化。基础技术领域方面要求新器件，新工艺，新材料和新方法。 2、应用领域 电力系统的应用,在工业上应用，焊接和切割，数控机床，冶金工业，电解铝等。,在交通运输，海陆空运输电源动力离不开开关电源。,在电机调速中的应用 在生活中的应用，冰箱、空调、洗衣机、电视等。 在电子装置用电源，充电器，通信领域 在风能、太阳能发电中的应用 环境保护中的应用， 在低碳生活的今天，电动汽车以及充电桩的领域日新月异。,THANK YOU!,