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dq043 开关电源 应用 利用 运用 pos 电源 设计

资源描述：

【DQ043】开关电源应用——POS机的电源设计,dq043,开关电源,应用,利用,运用,pos,电源,设计

内容简介：

开关电源参考手册 前言 每 一 种新的电子产品，除非它本身自带 有 电池供电，否则都需要将 外部 115V 或 230直流电来为其供电。 这里 一些 实用的设计和应用方面的信息以及一些 用于开关电源 设计的高集成度半导体控制集成电路 可以帮助设计者方便 快速的实现这一转换功能。不论你是不是一个有经验的电源设计者，或是 第一次自己设计开关电源，或是 相关 负责人又或者只是找些相关的内容， 这本书 里面各种各样的资源都将让你 感觉有莫大的帮助 。 自从 70 年代中期我们介绍了 专门为开关电源设计的 功率三极管和整流器以来， 导体厂商已经成为 开关电源 半导体产品的主要提供者。我们将这些产品 统 称为品。使用 导体设计的开关电源 因此 被称为 源， 简称为 这本手册 为那些 还不是资深专家但是想要获得更多开关电源设计方面 有用 信息 的人提供了 许多 开关电源设计方面 有价值 的背景资料， 而且它还提供了真实的 品 图 ，另外，它还为那些 虽然已 是专家但还想 加深他们 技术和经验的人 提供了一些从 导体厂商得来 的 应用资料 及一些 附加 的设计资料，还有一些从各种出版社和站点收集来的有用资料手册。此外，这本书里面还提供了 很多 从 率晶体管、整流器和其他一些分立器件的清单 及简要 描述 。 这里面包括有我们最新的 列，简 易开关管、高压集成芯片（ 高效率 率场效应管，还有选择范围很广的封装分立器件。 想了解更多最新的资料和更多开关电源和电源管理设备方面的模拟和分立器件，请登录我们的站点：（ ）。 每个人都要了解的开关电源（ 简要 介绍 总的来说，无论 是 对于企业或者 是整个 社会来说， 大家 都 不断地 追求 更 高效率的电源功率转换。对于电源设计者来说，开关电源不仅能 够提供更高的效率，而且它有更好的适用性。 近来在半导体方面、 电磁兼容 和 反 馈技术方面 的不断进步 ，使得开关电源在 当今 电源 适配器领域 越来越 受 青睐。 这本指导书旨到给那些有志的 电源 设计者 作一个 开关电源 设计知识的总 体介绍。它介绍了开关电源设计中比较常用的几种拓扑结构的基本操作及 相关的参数 计算 ，还提供 了电路设计技巧，以及如何选择合适的半导体器件和反馈元件。这本指导书还 列举了 开关电源构特点。 线性电源与开关电源的比较 以往 线性的电压 适配 器是提供一个特定输出电压的主要方法。它是靠线性地控制电源功率 功率传输设 备中的传导率来实现将输入的 高电压转变为低电压供给负载的。这 种电路中， 负载电流 持续地 流经高压转换电路单元 ，即电压调整管。这一 路中在 电压调整管上 的功率 损耗 （V *） 使得线性电源只有 30 50的转换效率。 这意味着有一瓦特的功率 提供给 负载的同时就有一瓦特的功率是转为热能损耗掉。 散热片的成本使得 实际应用中线性电源不适合用于 10而，除此之外，在降压型设备 中 它们的成本显得特别高。 开关调整管 是通过导通和截止两种不同状态来实现功率传输 。因此，导通时，虽有 大电流流 过调整管但其两端压降很小，而 截止时， 虽然调整管两端压降 很大但是没有电流流过。这就使得整个转换过程中损耗在 转换电路 的功率非常小。所以，开关电源的优势就是无论输入电压是多少，都能保持 70 90的转换效率。 高集成度电路的实现已经不断降低开关电源的设计成本，这使得在 10W 以上的系统电路或要求多 路 输出的系统电路中， 越来越多的人选择使用开关电源 。 基本变换 正激 模式 变换电路原理 最基本的 正激 模式 变换器就是图 1中所示的降压型变换器。 图 1 降压型变换 它的工作情况可以分成两个时刻来研究，即开关 管 导通与 截止两种情况 。当开关 管 导通时，输入电压直 接输入 到电感器 上 ，所以电感 器 的输 出就是电路 的输出电压，而 这时 整流器 （即整流二极管）则是反向偏压 的 ，所以是截止的 。在这个时候，由于输入电压持续加 在 电 感 器 上 ， 所 以 电 感 器 中 开 始 产 生 线 性 增 长 的 电 流 ， 表 示 为 ：i)()(t)( 。 在开关 管 导通期间，电源的能量以磁能的形式储存在核心器件电感器中。 电感器中储存有足够的能量以便在下个时刻，即开关管截止 的时候提供给负载使用。 下个时刻就是开关 管 截止的时候。当开关管截止 时，电感器的输入电压消失，并被续流二极管所钳位。 此时电流开 始 通过续流二极管流向 负载 ，保持负载的电流持续不断 。 这一过程 的电流是由刚才储存在电感器中的磁能转化而来。此时电感器中的电流表示为：i)()(V )*)( 。 这 一过程持续到下一个开关 管 导通的时刻。 就这样， 通过改变开关管的导通和截止时间就可以改变输出电压的大小。它们之间的关系大致 可以用下式表示：)( *)(中， 是占空比 t)( t)(。 降 压型变换器可以产生千瓦以上的输出功率，但它有个致命 的缺陷，那就是万一开关电源发生短路故障时，此时 由于输入电压直接加 到负载电路，这将产生可怕的后果。为了避免这种情况， 通常在输出端设计一下闭合反馈短路 保护回路。 这个 电路实际上是一个闭合的可控硅整流器， 当负载端由于 输入 了 个过高的 异常 电压 时，这个保护回路将启动工作（即 拉低驱动开关管的芯片电压，使开关管停正工作，整个电路自动断开，得重新上电才能继续工作 ） 。所以，降压型 变换器只适合于 固定电平 调整电路。 升压型或推动模式变换器原理 最基本的推动式变换器就是升压型变换器了。它的示意图如图 2所示。 图 2 升压型变换器 它的工作情况也是可以分成开关管导通和截止两个不 同的时 刻 来研究。当开关管导通时，输入电压直接加到电感器上，这使得电路电流由零开始线性增长，可用下式表示：)()(L 。 同样地，这一过程中能量储存在 电感器当中。 在每次循环导通时间里 储存在电感器中的总能量 一定 要 大于负载要求的输出功率，即*2。 随后 开关管 截止 ， 电感器一端接 到输入电压 ，另一端被整流二极管钳位在输出端。些时电流开始线性下降注入负载，直到储存在电感器中的能量全部传到负载为止。它的电流流动波形如图 3所示，大小可以表示为： *)()( 。 升压型变换器同样只适用于 固定电平 调整电路。 图 3 升压型变换器电压电流波形 常见的拓扑结构 拓扑结构指的是开关电源电路中各元器件及磁性元件的 摆 放结构。 每一种拓扑结构都有实现某一特定应用功能的特点。以下一些因素是决定某一种拓扑结构是否适合于一种特定的应用： （ 1） 是否能使得输入与输出实现电气 隔离 。 （ 2） 输入到电感器或变换电路的电压是多少。 （ 3） 流过功率半导体（即开关管）的尖锋电流有多大。 （ 4） 是不是要求实现多路输出功能。 （ 5） 功率半导体的输出电压有效值是多少。 设计者首先面 要选择 是否 要求 实现输入到输出的隔离变换。 非隔离开关电源主要 用于电路中具有 有绝缘 隔离器件 的 固定电平 调整 电路。非隔离开关电源也可以用于 出现故障 时输入电压不会直接 加 到敏感 负载电路的系统。 而 隔离变换器可以用于任何场合。比较常用的场合是多路输出电路。这种变换器可以用一种简单的 方法实现开关电源的多路输出。那些设计电源系统的公司都尽可 能地在研究各种 电源系统 中的 隔离变换器，因为它能防止电路故障时出现多米诺效应。 剩下的四条因素主要是 考虑 加 到功率半导体器件的电压为多少 。图 4 示出了在不同的功率和电压要求的情况下隔离变换拓扑