13-特种集成电源

河北科技大学信息科学与工程学院,2009.10,数字化测量技术,第七章特种集成电源,第一节基准电压源的原理与应用第二节集成恒流源的原理与应用第三节DC/DC变换器的原理与应用第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,第一节基准电压源的原理与应用,定义：基准电压源是一种可作为电压标准的高稳定度集成电压源。,基准电压源的输出点参量：电压。基准电压源的关键技术指标：电压温度系数T电压温度系数：表示由于温度变化而引起输出电压的漂移量,简称温漂,单位是106/(即1ppm/),按精度大致分成三类：精密型T为(0.35)106/较精密型T为(1020)106/普通型T为(30100)106/,按输出类型大致分成三类：固定型：输出单一电压硬件可编程：通过管脚选择或取样软件可编程：软件编程接口,参见P120表7-1-1国内外基准电压源典型产品的分类,第一节基准电压源的原理与应用,二、传统基准电压源的工作原理,传统的基准电压源有以下4种获取方法：（1）利用齐纳稳压管获取基准电压。（2）利用硅晶体管发射结E-B的正向压降作基准（3）利用硅晶体管发射结E-B的反向击穿电压作基准电压（4）将两个硅发射结正、反向串联后作为基准电压源,第一节基准电压源的原理与应用,二、传统基准电压源的工作原理,原理：利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压时工作在反向电击穿状态，其稳定电压（即击穿电压）基本保持恒定。工作条件：需要串联限流电阻优点：成本低廉，稳压范围很宽（2200V，视管子型号而定）；输出功率较大（几毫瓦至几瓦）缺点：稳定性差、高温度漂移（电压温度系数为（103104）/、功耗及噪声较高、输出阻抗较高（输出电流为5mA时内阻约为100，1mA时约为600）。应用：在要求不高的情况下可作基准电压源使用，很适合用作电压钳位保护电路。,（1）利用齐纳稳压管（简称稳压管）获取基准电压。,第一节基准电压源的原理与应用,二、传统基准电压源的工作原理,原理：用硅晶体管发射结来代替硅二极管，将B、C极短接，UBC0V，硅管呈饱和状态，此时集电极电流IC具有恒流特性，使UREF不受IC变化的影响，提高基准电压的稳定性，可获得0.60.7V（0.65V）的基准电压值。工作条件：需要串联限流电阻优点：噪声电压极低，稳定电压值也低缺点：具有负的温漂，发射结正向电压的温度系数T2.1mV/，折合0.3/；另外其动态电阻较大。应用：可作精度要求一般的基准电压源使用，还可用作温度传感或温度补偿，N只硅晶体管的发射结相串联，可得到0.7N（V）的基准电压值。,（2）将基极与集电极短接，利用硅晶体管发射结E-B的正向压降作基准。,I=(Ui-UREF)/R=Ib+Ic=(UREF-UBE)/Rb(1+)设1+换算上式得UREF=(UiRb+UBER)/(Rb+R)UBERRb,Ui影响小,动态电阻为R,第一节基准电压源的原理与应用,二、传统基准电压源的工作原理,原理：用硅晶体管发射结反向击穿特性获得基准电压，可获得5.87V（6.3V）的基准电压值。所有硅材料管（PNP和NPN）的BE结都有反向击穿电压6V(左右）这特性。工作条件：需要串联限流电阻和较高的工作电压.优点：获得较高的电压值，相对较小的温漂(0.05/)缺点：具有正的温漂，发射结反向击穿电压的温度系数T3.5mV/；动态电阻较大，当发射结电流变化时，UREF随之改变工作在反向击穿状态，所以热噪声电压较高，尤其当芯片温度较高时，将输出十分可观的噪声电压。应用：可作精度要求一般的基准电压源使用，还可用作温度传感或温度补偿。,（3）利用硅晶体管发射结（E-B）的反向击穿电压作基准电压。,*,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,带隙基准电压源：利用晶体管导通压降的正温漂去补偿晶体管发射结正向压降的负温漂，从而实现了零温漂。因为其基准电压利用半导体硅的带隙电压差的具有稳定温度特性实现的。所以称之为带隙基准电压源。,1.带隙基准电压源的基本原理,能带间隙：是指硅半导体材料在0K温度下的带隙电压，其数值约为1.205V（锗材料为0.72V），用Ug0表示。（电子从禁锢到导带所需能量的最小值就是禁带宽度.硅的禁带宽度为0.8ev（电子伏特），很小即金属，大为绝缘体）,带隙（bandgap）电压：即能带间隙基准电压源。,解决方法：实现与温度有确定关系且与电源基本无关的结构。在现实中半导体几乎没有与温度无关的参数，因此只有找到一些具有正温度系数和负温度系数的参数，通过合适的组合，可以得到与温度无关的量，且这些参数与电源无关。,问题提出：传统基准电压源是基于晶体管或齐纳稳压管的原理而制成的，其T103/104/，无法满足现代电子测量之需要。,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,1.带隙基准电压源的基本原理,负系数,正系数,负系数,k为玻耳兹曼常数,q为电子电量,T是热力学温度,其电压温度系数=,-2.1mV/,调整电阻使此项+2.1mV/,如补偿到0温漂，即UREF=UBE（无温漂）=Ug0=1.205V,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,2.MC1403型基准电压源的原理与应用,特点：是美国摩托罗拉公司生产的高准确度、低温漂、采用激光修正的带隙基准电压源，国产型号为5G1403和CH1403。,技术指标输入电压：4.515V输出电压：UO2.500V温度系数：T可达10106/。最大输出电流：10mA电压调整率：0.0018%负载调整率：0.06%,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,2.MC1403型基准电压源的原理与应用,MC1403的典型应用RP为精密多圈电位器用于精确调整输出,提升基准电压应用电路采用运算放大器对输出扩展。要求运放具有相同的精度和温漂要求。ICL7650斩波自稳零式精密运放，输入失调电压为1V，相当于普通运放A741的0.1%，温漂低至0.01V/。,UOVref（1Rf/R1）,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,3.LM399型精密基准电压源的原理与应用,能隙基准电压源的ST310-6/,噪声电压UNpp20V。对于高分辨率的A/D、D/A(16位以上)仍感不足。以埋层齐纳管为参考的基准电压源的精度和稳定度有望更高。,普通齐纳管的击穿机理发生在硅晶体表面，如图所示，表面存在更多的杂质，易受机械压力和晶格错位等因素影响，导致击穿噪声大，长期稳定性不好。,普通齐纳管击穿部位埋层齐纳管的击穿部位,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,3.LM399型精密基准电压源的原理与应用,特点：美国NS公司生产四端基准电压源器件，可做三端器件采用次表面隐埋技术制成的齐纳稳压管，具有长期稳定性好、噪声电压低等优点。由稳压管Vz(63V)与硅晶体管的发射结压降VBE(O65V)叠加而成。UOUREFUZUBE6.30.656.95V90高芯片温度恒自动温器，获得最低电压温度系数。,TO一46封装,技术指标加热电压：940V反向击穿电压：UO6.95V反向击穿电流：0.5mAId10mA温度系数：T=3107/。噪声电压：有效值为7V预热时间：3S动态阻抗：05,TA,才能起到效果,实现3端应用,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,3.LM399型精密基准电压源的原理与应用,典型应用电路,R为限流电阻。IL=UREF/RPId=2mA(在0.510mA内取）IR=（UI-UREF）/R=Id+ILR=（UI-UREF）/(Id+IL)通常ILId：R=（UI-UREF）/Id,第一节基准电压源的原理与应用,三、带隙基准电压源的原理与应用,3.LM399型精密基准电压源的原理与应用,典型应用电路-构成的功率基准电压源,软起+防电位器误接触滤波,扩流带过流、过热、过压保护,扩压低温漂精密运放,反馈电阻Uo=(R4+R6)/R4*UREF,对负电源负载，保障最小负载电流,第一节基准电压源的原理与应用,四、可编程基准电压源的原理与应用,1.TL431的工作原理,TO-92封装DIP-8/SO-8封装,主要包括4部分：误差放大器A，UREF为2.50V；内部2.495V基准电压源Uref；NPN型晶体管VT，调节负载电流的作用（形成可变电阻特性）；保护二极管VD，防止电源极性接反。,特点：美国TI公司、Motorola公司生产的可编程三端精密并联稳压器。,指标：可编程输出：2.5036V参考电压误差：0.4%电压温度系数：T30106/动态阻抗：0.2（典型值）阴极工作电压UKA范围是2.536V，极限37V阴极工作电流IKA1100mA，极限150mA。,第一节基准电压源的原理与应用,四、可编程基准电压源的原理与应用,1.TL431的工作原理,基本接线如图,输出电压由电阻R1和R2来设定,R3为IKA的限流电阻,选取原则,在输入电压UI（范围内）必须保证IKA在1100mA内，称之阴极电流。,2.5V,第一节基准电压源的原理与应用,四、可编程基准电压源的原理与应用,2.TL431的应用技巧,条件：R12R2,7805静态工作电流Id为几至十几毫安，可为TL431提供合适的阴极电流IKA，,条件：R11/2R2,LM317静态工作电流50A1mA，无法提供TL431正常阴极电流，增加R3。当R3240时，IKA10mA。,第二节集成恒流源的原理与应用,一、恒流源的特点与产品分类,恒流源亦称电流源或稳流源，它能向负载提供恒定的电流。,理想的恒流源特性：a)不因负载(输出电压)变化而改变。b)不因环境温度变化而改变。c)内阻为无限大。,恒流源器件已有50多年的发展史,稳流真空电子管镇流管，IH为固定值（大电流）半导体恒流二极管(CRD）IH为固定值，（小电流）恒流三极管（CRT）可在小范围（0.087mA）内调节IH值集成恒流源三端可调恒流源较大范围（5500mA）内精细调节IH四端可调恒流源极宽范围（3A2.5A）内调节IH，还能调节自身电流温度系数，使T为正、负或等于零。高压恒流源最高工作电压可达100150V恒流型集成温度传感器输出电流正比于温度成，专用于测量温度。,第二节集成恒流源的原理与应用,二、恒流二极管的原理与应用,属于两端结型场效应恒流器件正向工作：存在一个恒流区，区域内IH不随VI而变化；反向工作：与普通二极管的正向特性有相似之处。,主要参数有：恒定电流（IH）一般为0.26mA起始电压（VS）表示管子进入恒流区所需要的最小电压正向击穿电压（V(BO)）通常为30100V动态阻抗（ZH）是工作电压变化量与恒定电流值变化量之比，愈大愈好，当IH较小时ZH可达数兆欧，IH较大时ZH降至数百千欧电流温度系数（T）T=(IH/IH)/T*100%单位/一般IH0.6mA时T0；IH0.6mA时T0,1、工作原理,第二节集成恒流源的原理与应用,二、恒流二极管的原理与应用,2、应用技巧,由晶体管JE9013和恒流二极管构成的扩流电路,原理是利用三极管电流放大特性，扩展后的恒流值为：,IH（hFE1）IHhFEIH,第二节集成恒流源的原理与应用,二、恒流二极管的原理与应用,2、应用技巧,由结型场效应管3DJ6与恒流二极管组成的升压电路,MOS型N沟道耗尽型3DJ6：Vds较低时呈电阻特性，漏极电流随电压Vds的增大而线性上升；随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大；进一步增大Vds，沟道即首先在漏极一端被夹断，则漏极电流达到最大而饱和（JFET的饱和放大区，饱和电流决定于没有被夹断的沟道的电阻）这时JFET呈现为一个恒流源。,R1、R2为偏置均压电阻设3DJ6的漏-源极击穿电压为U（BO）DS，则恒流源的耐压值U（BO）U（BO）U（BO）DS,第二节集成恒流源的原理与应用,二、恒流二极管的原理与应用,2、应用技巧,同时实现扩流和升压的电路,由NPN型高反压管3DG407、恒流二极管DH560、辅助电源EB构成扩压电路。为稳压管提供恒流环境。,VD1、VD2为负温度补偿二极管,VD1、VD2为正温度补偿稳压管,处饱和放大区，呈现恒流源特性，饱和电流决定于没有被夹断的沟道的电阻（由VGS决定）,第二节集成恒流源的原理与应用,三、恒流三极管的原理与应用,1.工作原理,恒流三极管是在恒流二极管的基础上发展而成的三端半导体恒流器件。利用其控制端可在一定范围内（0.087.00mA视型号而定），对IH进行连续调节。,伏安特性如图,阳极,阴极,控制极,RK0变成恒流二极管，输出电流为最大,接入RK，IH随着RK的增大而继续减小。,第二节集成恒流源的原理与应用,三、恒流三极管的原理与应用,2.应用技巧,恒流三极管在电子秤中的应用电路,传感器工作在恒压状态，横流三极管输出IH40mA的恒定电流。流过稳压管的电流IZ10mA，流过传感器的IL30mA。稳压管工作在微电流变化状态，保持高度稳定性（0.05），故可保证称重的准确性。,400,第二节集成恒流源的原理与应用,四、精密可调式集成恒流源的原理与应用,是目前性能最优良的恒流源，特别适合于制作精密型恒流源。,用途：可广泛用于传感器的恒流供电电路、放大器、光-电转换器、恒流充电器、基准电压源中。,特点：极宽电流(3A2.5A)调整范围，还能调节自身电流温度系数，使T为正、负或等于零。,4DH系列属于四端双极型集成电路,4DH14DH5,4DH24DH3,第二节集成恒流源的原理与应用,四、精密可调式集成恒流源的原理与应用,以4DH5型为例RSET1、RSET2为设定电阻，确定其恒定电流：IH540/RSET1600/RSET2电阻单位，IH单位mA改变二电阻比即可T，实现零温漂（T0）的条件为：RSET2/RSET11.26,实例：红外光测量仪中红外发射管需采用恒流供电。要求电流IF50mA，由4DH5提供恒定电流。根据已知条件代入上式构成方程组进行求解得到RSET120.32RSET225.6取标称阻值RSET120RSET225此时：IH50mAT0。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,将一个不受控制的输入直流电压变换成为另一个受控的输出直流电压称之为DC-DC变换。,实现DC-DC变换有两种模式，一种是线性调节模式(LinearRegulator)，另一种是开关调节模式（SwitchingRegulator）。,开关调节模式DC/DC变换器（DC-DCConverters）属于高效率供电装置，它既可以单独使用，亦可构成开关电源。例如，给DC/DC变换器配上输入变压器和整流滤波器，即可构成与电网隔离的开关电源。此外通过高频变压器和光耦合器也能实现一次侧与二次侧的隔离。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,一、DC/DC变换器的拓扑结构与产品分类,DC/DC变换器的拓扑结构主要有以下12种：极性反转（Inverting）式变换器；降压式变换器（BuckConverter），亦称降压式稳压器；升压式变换器（BoostConverter），亦称升压式稳压器；降压/升压式变换器（Buck-BoostConverter，含极性反转式变换器，可统称为降压/升压式稳压器）；正激式变换器（ForwardConverter）；反激式（亦称回扫式）变换器（FlybackConverter）；半桥式变换器（HalfBridgeConverter）；全桥式变换器（FullBridgeConverter）；推挽式变换器（Push-pullConverter）；软开关变换器（SoftSwitchingConverter）；复合式稳压器，由DC/DC（或AC/DC）+低压差线性稳压器构成；可编程DC/DC变换器。,常用的有5种类型：降压式，升压式，极性反转式，反激式，正激式。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,二、降压式DC/DC变换器,1.降压式DC/DC变换器的基本原理,亦称Buck电路又称为串联开关稳压电路，或降压斩波电路，两种基本工作模式：电感电流连续模式-输出滤波电感电流总是大于零，变换器存在两种开关状态电感电流断续模式-开关管关断期间有一段时间电感电流为零，变换器存在三种开关状态；,电感中的电流iL是否连续取决于开关频率、滤波电感和电容的数值。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,二、降压式DC/DC变换器,1.降压式DC/DC变换器的基本原理,工作原理：变换器可用开关S来等效。,导通过程的电流变化：,当S闭合时，二极管D被截止，这时电感上的电压为：,除向负载供电之外，还有部分电能储存于L、C中，UL左正、右负,当S断开时，电感电流不能突变，两端产生与原电压极性相反的自感电动势，使二极管D正偏导通，电感中储存能量通过二极管向负载供电。,电感上的电压为,关断过程的电流变化：,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,二、降压式DC/DC变换器,1.降压式DC/DC变换器的基本原理,显然，只有S闭合期间（ton内）电感L增加的电流等于Q管截止期间（toff时间内）减少的电流，这样电路才能达到平衡，才能保证储能电感L中一直有能量，才能不断地向负载提供能量和功率。,因此，Buck电路输出电压平均值与占空比D成正比，不超过输入电压。,降压式DC/DC变换器具有以下特点：（1）UI先通过开关器件S，再经过储能电感L。（2）因UOUI，故称之为降压式，它具有降低电压的作用。（3）输出电压与输入电压的极性相同。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,二、降压式DC/DC变换器,2.降压式DC/DC变换器的典型应用,LM2576输入电压范围是7.040V，固定输出电压取决于具体型号。CI为输入端滤波电容CO为输出端滤波电容L为储能电感。VD为续流二极管。,LM2576为可调输出型R1、R2为取样电阻输出电压由下式确定：,UREF=1.23V,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,三、升压式DC/DC变换器,1.升压式DC/DC变换器的基本原理,亦称Boost电路，是升压斩波电路，Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式。,S闭合，输入电压加到储能电感L两端，二极管D反向截止，电感两端电压为UI：,S断开，二极管正偏导通，电源功率和储存在L中的能量通过二极管D输送给负载和滤波电容C。此时流过电感的电流为：,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,三、升压式DC/DC变换器,1.升压式DC/DC变换器的基本原理,显然，只有S闭合期间储能电感L增加的电流等于S截止期间减少的电流，这样电路才能达到平衡，才能保证储能电感中一直有能量，才能不断地向负载提供能量和功率。,表明BoostDC-DC变换器是一个升压电路，当占空比从零变到1时，输出电压从UI变到任意大。,升压式DC/DC变换器具有以下特点：（1）UI先通过电感L，再经过开关器件S。（2）UOUI，故称之为升压式，它具有提升电压的作用。（3）输出电压与输入电压的极性相同。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,三、升压式DC/DC变换器,2.升压式DC/DC变换器的典型应用,MAX8627是MAXIM公司生产的专供镍氢(NiMH)电池、镍镉电池(Ni-Cd)或锂离子(Li-Ion)电池使用的同步升压式开关稳压器，适于微处理器或DSP电源、智能手机、个人数字助理(PDA)、MP3播放器、便携式电子设备等领域。其输出电压范围是35V。,1MHz固定PWM开关频率TrueShutdown输出高达95%的效率保证1.0A输出电流软启动消除浪涌电流静态电流：20A(典型)逻辑控制关断电流:0.1A内置同步整流器内部补偿可调节电流限制低噪声防振铃特性14引脚、3mmx3mm、TDFN封装,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,三、升压式DC/DC变换器,2.升压式DC/DC变换器的典型应用,E为单节锂离子/锂聚合物电池或两节镍镉电池，电压范围是1.54.2V。C1、C2为输入退耦电容，C3、C4为输出滤波电容，均采用陶瓷电容。R1、R2为外部取样电阻，可在35V范围内设置输出电压。R3、R4为最大电流限制设置，最大3.5A。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,三、升压式DC/DC变换器,2.升压式DC/DC变换器的典型应用,设置输出电压：,设置电流限制：,输出稳定后，由ILIM设置电流限。接GND可得最大3.5A的电流限。或R3、R4电阻分压设置R3在30k至300k之间选择，用下式计算R4：,电感选择：,大多数设计中可设置电感纹波电流峰值为直流电流1/2,E电池电压D占空比1（E/UO）100。IOM为最大输出电流f为开关频率。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,四、极性反转式DC/DC变换器,1.极性反转式DC/DC变换器的基本原理,即Buck-Boost电路，既能够工作在Buck型，又能在Boost型。输入电压极性与输出相反，能量首先储存在电感中，然后再由电感向负载释放能量。,S闭合时，输入电压由电感L直接回路，VD截止，L上储能，此时输出电容C放电，给负载提供电流IO。,当S断开时，在L上产生反向电动势，使VD导通，电感电流给负载供电并对输出电容充电，维持输出电压不变。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,四、极性反转式DC/DC变换器,1.极性反转式DC/DC变换器的基本原理-Cuk电路,由于Buck-Boost变换器的电感L在中间，输入和输出电流脉动都很大。因此，美国加州理工大学的SlobdanCuk教授提出了单管Cuk变换器，使用两个电感，一个在输入端，一个在输出端，从而减小电流脉动。能提供一个反极性、不隔离的输出电压，输出电压可高于或低于输入电压，且其输入和输出电流都是连续、非脉动的，这些特点使Cuk变换器有着广阔的应用前景。,Q导通，L1储能，C1电容上的电压使D反偏置，电容通过负载Z和L2传输能量，负载获得反极性电压，L2、C2储能。,Q截止，D导通，电容C1被充电，L1通过D向C1充电储能，同时L2向负载释放能量。,电路，无论在ton还是在toff期间都从输入向负载传输能量，只要电感L1、L2和电容C1足够大，输入输出电流基本上是平滑的。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,四、极性反转式DC/DC变换器,2.极性反转式DC/DC变换器的典型应用,由LT1931构成5V/5V电源变换器的电路,C1为输入电容C2为退耦电容C3为输出电容L1、L2为两个非耦合的独立电感器R1、R2取样电阻,VD采用MBR0530型0.5A/30V肖特基二极管它在通过0.5A峰值电流时的正向压降仅为0.35V。,典型的Cuk电路,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,五、反激式/正激式DC/DC电源变换器,1.反激式DC/DC（Fly-back）变换器的基本原理,反激式/正激式DC/DC电源变换器是隔离型开关电源最基本的两种拓扑结构，其应用领域非常广泛。,V导通时一次侧有电流IP通过，将能量储存在一次绕组中。此时二次绕组的输出电压上负下正，使VD截止，没有输出。V截止时一次侧无电流，根据电磁感应原理，此时在一次绕组会产生感应电压UOR，使二次绕组产生电压US，上正下负，VD导通，经过VD、C整流滤波后获得输出电压。,V导通,V截止,由于开关频率很高，使输出电压（亦即滤波电容两端的电压）基本维持恒定，从而实现了稳压目的。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,五、反激式/正激式DC/DC电源变换器,单端反激式变换器的输出电压值取决于匝比、占空比和输入电压，在电流连续时与负载电阻无关。,1.反激式DC/DC（Fly-back）变换器的基本原理,当占空比等于0.5时，集射（漏源）承受电压为两倍的输入电压，当占空比小于0.5时，集射（漏源）承受电压大于两倍的输入电压。,为不出现磁路饱和每个开关周期工作磁通都需复位，在工作过程中，变压器起了储能电感的作用，实际上是耦合电感，用普通导磁材料作铁芯时，铁芯必须留有气隙，保证在最大负载电流时铁芯不会饱和。以至制作功率受限。,单端反激变换器由于电路简单，所用器件少，适于多路输出场合应用。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,五、反激式/正激式DC/DC电源变换器,1.反激式DC/DC变换器的基本原理,反激式DC/DC变换器主要有以下特点：（1）高频变压器一次绕组的同名端与二次绕组的同名端极性相反，并且一次绕组的同名端接UI的正端，另一端接功率开关管的驱动端。（2）当功率开关管导通时，将能量储存在高频变压器中；当功率开关管截止时再将能量传输给二次侧。高频变压器就相当于一个储能电感，不断地储存能量和释放能量。（3）不能在输出整流二极管与滤波电容之间串联低频滤波电感（小磁珠电感除外，其电感量仅为几个微亨，是专门抑制高频干扰的），否则无法正常工作。（4）反激式DC/DC变换器既可构成交流输入的AC/DC变换器，亦可构成直流输入的DC/DC变换器。,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,五、反激式/正激式DC/DC电源变换器,2.正激式DC/DC变换器的的基本原理,单端正激变换器（Forward）实际上是在降压式BUCK变换器中插入隔离变压器而成，由于变压器的磁通只工作在磁滞回线的一侧，因此要遵循磁通复位的原则，在输入端接复位绕组是最常用的方法。,当功率开关管导通时，VD1导通，除向负载供电之外，还有一部分电能储存在L和C中，此时VD2截止。,当功率开关管关断时，VD1截止，VD2导通，储存在L中的电能经过由VD2构成的回路向负载供电，维持输出电压不变，此时变压器原边和副边绕组中都无电流，变压器通过复位绕组进行磁复位,第三节DC/DC电源变换器的原理与应用,五、反激式/正激式DC/DC电源变换器,2.正激式DC/DC变换器的的基本原理,正激式变换器主要有以下特点：（1）一次绕组的同名端与二次绕组的同名端极性相同，并且一次绕组的另一端接功率开关管的驱动端。（2）当功率开关管导通时高频变压器传输能量，在高频变压器上基本不储存能量。（3）正激式变换器必须在输出整流二极管与滤波电容之间串联滤波电感，该滤波电感还能起到储能作用，因此亦称储能电感。（4）正激式变换器适合构成低压、大电流输出的DC/DC变换器。,第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,电磁干扰(EMI)是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音，通常由电磁辐射发生源如马达、机器、电子设备等产生的。,随着电子设备、计算机和家用电器的大量涌现与广泛普及电网干扰正日益严重并形成一种公害，特别是瞬态电磁干扰，其电压幅度高（几百伏至上千伏）、上升速率快、持续时间短、随机性强，容易对数字电路产生严重干扰，可导致电子设备无法正常工作甚至烧毁。,电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种。,电磁干扰主要是传导干扰，电磁干扰沿着导线传导。有三种典型形态。1、脉冲群干扰：是低能量的几十个脉冲快速冲击。频率集中在10K1MHz。2、浪涌电压干扰：是高能量的单个脉冲，每个脉冲间隔至少1分钟；单方向，可正，可负。3、射频场感应的传导干扰：无线电波耦合到导线上而感生的电磁干扰,沿导线传输至电子设备；其特点是：电压低，几伏；频率高，通常150K80MHz，穿透力强。,第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用,电磁干扰滤波器（EMIFilter）亦称电源噪声滤波器（PowerNoiseFilter，英文缩写为PNF），是能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性的电子线路设备。,1.构造原理,第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用,1.构造原理,按照国际电工委员会（IEC）为电磁兼容性（EMC）所下的定义：“电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能，而不产生不能容忍的干扰”。,电磁干扰滤波器必须是双向射频滤波器，要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰,还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。,电磁干扰滤波器的架构,电源电磁干扰滤波器的两个作用：,电磁干扰滤波器通常由无源电子元件的网络组成，这些元件包括电容和电感，它们组成LC电路。,第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用,1.构造原理,电磁干扰滤波器的工作原理,因为有害的电磁干扰的频率要比正常信号频率高得多，所以电磁干扰滤波器是通过选择性地阻拦或分流有害的高频来发挥作用的。电磁干扰滤波器的感应部分被设计作为一个低通器件使交流线路频率通过，同时它还是一个高频截止器件电磁干扰滤波器的其他部分使用电容来分路或分流有害的高频噪声，使这些有害的高频噪声不能到达敏感电路。,第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用,2.基本电路及典型应用,出现共模干扰时，共模扼流圈两线圈磁通方向相同，耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈很大感抗。C3和C4跨接输出端，中点接大地，滤除对地高频信号，抑制干扰，容量2200pF0.1F。为减小漏电流，不宜超过0.1F。,串模干扰主要通过高频滤波滤除，C1和C2主要用来滤除串模干扰，采用薄膜电容器，容量范围大致是0.010.47F，,第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用,2.基本电路及典型应用,两级复合式EMI滤波器的内部电路，由于采用两级（亦称两节）滤波，因此滤除噪声的效果更佳。,扼流圈两线圈分别绕在低损耗、高导磁率铁氧体磁环上。L感量与滤波器额定电流有关，当额定电流较大时，流圈的线径也要相应增大，以便承受较大电流。此外，适当增加电感量，可改善低频衰减特性。,电磁干扰滤波器的典型应用,第四节电磁干扰滤波器的原理与应用,一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用,3.插入损耗AdB,电磁干扰滤波器主要技术参数是插入损耗(亦称插入衰减)，是评价电磁干扰滤波器性能的主要指标。插入损耗(A