《开关电源预备知识》PPT课件.ppt

开关电源预备知识2 模拟电子技术基础 开关稳压电源 复习 串联型稳压电源 调整管工作在放大区 7 5开关稳压电源 7 5 1开关稳压电源基本原理 一 组成 调整管工作在开关状态 二 工作原理 调宽式 1 输入和输出之间接开关调整管和储能电路 调整管周期性开 关 将能量输入储能电路 经均衡滤波后成为电压输出 输出电压的大小 取决于调整管开关时间的长短 2 调整管的开关状态受脉冲电压的控制 脉冲电压则由方波发生电路产生 并经脉冲调宽电路调制后得到 3 取样比较电路将一部分输出电压和基准电压进行比较 当输出电压偏离正常值时 输出误差信号 对开关脉冲宽度进行调制 例如 输出电压升高 脉宽变窄 即占空比D减小 调整管开启时间缩短 输入储能电路的能量减小 输出电压降低 反之亦然 三 一个具体的开关稳压电源工作原理 储能电路 即续流滤波电路 储能电路组成 续流二极管储能电感储能滤波电容 四 储能电路 1 串联型 储能电感和负载相串联 V饱和导通时 VD截止 UI经V在L中产生电流iL向电容C充电 V截止时 L中的电流不能突变 产生左负右正 的自感电动势 VD导通 续流电流iZ向电容C充电 将L中的磁能转换为电容C中的电能 总之 调整管V导通期间 L储存磁能 并给电容C充电 同时向负载供电 调整管V截止期间 L释放磁能 转变为C的电能 同时向负载供电 根据储能电感的连接方式可分为 串联型并联型并联独立输出型 2 并联型 储能电感和负载相并联 V饱和导通时 VD截止 UI经V在L中产生电流iL L储能 V截止时 L中的电流不能突变 产生上负下正 的自感电动势 VD导通 续流电流iZ向电容C充电 将L中的磁能转换为电容C中的电能 总之 调整管V导通期间 L储存磁能 负载由电容C供电 调整管V截止期间 L释放磁能 转变为C的电能 同时向负载供电 并联型电路中 调整管承受的反峰电压为2UI 为串联型的两倍 3 并联独立输出型 通过续流电感的电磁耦合 实现隔离输出 电源输入端不使用变压器 实现多种电压输出 应用最多的一种电路形式 三极管V可使用功率场效应管 脉冲调宽 脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如TOP221 TOP227 7 5 2三端单片开关集成稳压器及其应用 一 TOPSwitch 简介 TOP221 TOP227 二 TOPSwitch 工作原理 详见P 215 216 三端器件 DIP 8或SMT 8封装 三 TOPSwitch的应用电路 并联独立输出型详见P 216 217 工作原理说明 1 单激型反激式开关电源 开关管导通时储能 开关管截止时 储能释放给负载 开关管和脉宽调制采用三端单片集成稳压器TOP221P 当221P内开关功率管导通时 N1上产生上正下负电压 N1储存能量 开关功率管截止时 N1上产生上负下正电压 N2产生上正下负电压 VD2导通 经C2 L C3滤波后提供 5V输出电压 UO1 UZ UF LED正向压降 2 N3上感应的交流电压经VD3整流 C4滤波 获 12V电压为IC2中的光电三极管供电 稳压原理 例UO1 IF LED正向电流 IC IC1控制电流 D 占空比 UO1 3 保护电路 R3 C1和VD1 4 自动启动时间控制 C50 83S 另一种并联独立输出型开关电源 开关由一个功率场效应管构成 兼脉冲发生 也称为单激型 脉宽调制等由集成电路 c3842完成 开关管导通时储能 开关截止时 储能释放给负载 称为单激型反激式 开关管导通时间长 传输电能多 变压器次级绕组输出电压高 电流大 用PWM控制功率开关管 就可以改变次级绕组输出的电压和电流 同时 使用闭环反馈可以稳定电压 电流或限制功率 单激型反激式电路结构及工作原理 D1 续流二极管 C 滤波电容 V导通时 电流I通过L1 电流逐渐增加 产生变化磁场 L1中自感电动势上正下负 在次级绕组L2产生感应电压为上负下正 D1截止L1 储能 V截止时L1中电流不能突变 产生自感电动势下正上负 经电磁耦合 在L2中产生感应电压为上正下负 D1导通 感生电流从D1 RL构成闭合回路 L1储能得到释放 三端单片脉宽调制开关集成稳压器综述 1 1994年一代TOPSwitch 型号 TOP100 104200 204 214209 210 封装 DIP8SMD 8 开关频率 100KHz 工作电压 110V230V DIP 8或SMT 8封装 2 1994年二代TOPSwitch 型号 TOP221 227 封装 TO 220 TOP221Y 227Y DIP8 TOP221P 224P SMD 8 TOP221G 227G 开关频率 100KHz 工作电压 85V 265V 三端器件 DIP 8或SMT 8封装 3 2000年初三代TOPSwitch FX灵活 Flexible 型号 TOP232 P G YTOP233 P G YTOP234 P G Y 封装 TO 220 7B有5个引脚 C 控制端M 多功能端S 源极F 开关频率选择D 漏极 若采用DIP8和SMD8封装时无F端 等效为四端器件 若M F端均接S极 相当于TOPSwitch 若F与S相接 开关频率 130KHz若F与C相接 开关频率 65KHz 控制原理 Uo 反馈电流Ic D Uo 4 2000年11月四代TOPSwitch GX 型号 TOP242 249 封装 TO 220 7C有6个引脚 即XLCSFD TinySwitch系列 将控制IC和MOSFET功率管集成于一体 依负载自动调整开关频率 提高效率 4个引脚 D 功率管漏极BP 旁路 外接滤波电容 S 源极EN 使能控制端 高电平时MOSFET导通 TinySwitch 系列 TNY264P GTNY266P G TNY268P G 实际引出端有7个 型号 TNY253 255 脉宽调制集成电路 c3842简介 单极反激式开关电源的应用 智能型充电器 36V 附图2智能型充电器 36V T0 双向滤波抑制干扰 D1 整流C11 滤波IC1 c3842脉宽调制集成电路 其5脚为电源负极 7脚为电源正极 6脚为脉冲输出直接驱动场效应管Q1 K1358 3脚为最大电流限制 调整R25 2 5欧姆 的阻值可以调整充电器的最大电流 2脚为电压反馈 可以调节充电器的输出电压 4脚外接振荡电阻R1 和振荡电容C1 T1为高频脉冲变压器 其作用有三个 第一是把高压脉冲降压为低压脉冲 第二是起到隔离高压的作用 以防触电 第三是为 c3842提供工作电源 D4 高频整流管 16A60V C10 低压滤波电容 D5 12V稳压二极管 IC3 TL431 为精密基准电压源 配合IC2 光电耦合器4N35 起到自动调节充电器电压的作用 调整w2 微调电阻 可以细调充电器的电压 D6 充电指示灯 D10 电池浮充 充满 指示灯 R27 电流取样电阻 0 1欧姆 5w 改变W1的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流 200 300mA 通电开始时 C11上有300v左右电压 此电压一路经T1加载到Q1 第二路经R5 C8 C3 达到IC1的第7脚 强迫IC1启动 IC1的6脚输出方波脉冲 Q1工作 电流经R25到地 同时T1副线圈产生感应电压 经D3 R12给IC1提供可靠电源 T1输出线圈的电压经D4 C10整流滤波得到稳定的电压 此电压一路经D7 D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用 给电池充电 第二路经R14 D5 C9 为LM358 双运算放大器 1脚为电源地 8脚为电源正 及其外围电路提供12V工作电源 D9为LM358提供基准电压 经R26 R4分压达到LM358的第2脚和第5脚 正常充电时 R27上端有0 15 0 18V左右电压 此电压经R17加到LM358第3脚 从1脚送出高电压 此电压一路经R18 强迫Q2导通 D6 红灯 点亮 第二路注入LM358的6脚 7脚输出低电压 迫使Q3关断 D10 绿灯 熄灭 充电器进入恒流充电阶段 当电池电压上升到44 2V左右时 充电器进入恒压充电阶段 输出电压维持在44 2V左右 充电器进入恒压充电阶段 电流逐渐减小