开关电源资料整理

超级无敌开关电源秘籍1、高频开关电源的发展趋势（4个）：4.1 高频化：理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。 4.2 模块化：模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。 4.3 数字化：优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰（提高抗干扰能力）、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。 4.4 绿色化：电源系统的绿色化有两层含义:一是显著节电；二是降低电磁污染。 2、开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换（逆变）电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。3、压控型器件（2种）：4、肖特基二极管 弱点：反向耐压较低，（一般低于150V，）反向漏电流较大，多用于低电压场合。优点：反向恢复时间很短；正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管；效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。5、MOSFET:工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。IGBT:正向阻断区，有源区，饱和区驱动电路隔离：一般使用电气隔离，有光隔离（光耦合器）和磁隔离（脉冲变压器）工作状态保护电路：RCD缓冲电路、RC缓冲电路。MOSFET 的驱动芯片：M57918L IGBT的驱动芯片：EXB840 脉冲变压器隔离驱动:TC44246、线性调整器 工作原理：直流输出电压由于输入电压升高或输出负载电流减少而升高时，串接晶体管（设为NPN型）基极电压下降，其等效电阻阻值加大，使输出电压降低，从而保持输出电压等于参考电压。直流输出电压由于输入电压下降或输出负载电流增大而下降时，串接晶体管基极电压上升，其等效电阻阻值减小，使输出电压升高，从而保持输出电压等于参考电压。 拓扑结构图：原理图： 7、电感伏秒平衡、电容充电平衡和小纹波近似的基本原理伏秒平衡：0=VL(电感) 0=ic(电容)8、Buck开关型调整器（画原理图时不用画反馈回路）（二极管(e)，电感(f)，开关管（d），电感电流波形：梯形波）工作过程：在开关周期T内，Q1导通时间为Ton。Q1开通时，V1点电压Vdc（设Q1导通，压降为零）；Q1关断时，V1点电压迅速下降到零。输出电压计算：Vo=VDCD9、Boost开关型调整器基本工作原理：输出电压Vo比直流输入电压Vdc高的原因。Q1开通过程，储能；Q1关断过程，L1的电压极性颠倒，L1经D1向Co充电，使Co两端电压（泵升电压）高于Vdc。电感储能给负载提供电流并补充Co单独向负载供电时损失的电荷。原理图： 画出工作在不连续模式下的电流波形：输出电压计算：Vo=VDC/(1-D)10、双管正激变换器特点：有两个开关管，关断时每个开关管仅承受一倍直流输入电压，而且不出现漏感尖峰，没有漏感能量消耗。原理图：要求一个输出绕组，即是一个输出整流电路.11、半桥和全桥变换器拓扑 桥式变换器的优点：1.拓扑开关管的稳态关断电压等于直流输入电压。2. 能将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，并将漏感储存的能量归还到输入母线，而不是消耗于电阻元件。全桥变换器拓扑：半桥变换器拓扑：VO=(VDC/2)(NM/NP)。平均电压V=2VOD。注意半桥和全桥的区别。12、反激变换器工作原理：开关管导通时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。优点：不需要输出滤波电感（滤波电感在所有正激拓扑中是必需的），减小体积，降低成本。缺点：1、较大的输出电压尖峰；2、需要大容量且能耐高纹波电流的输出滤波电容。反激变换器原理图（拓扑）：不连续模式下电流波形是三角波形：简答：不连续模式（优点）比连续模式应用更广泛的原因：1、不连续模式本身的变压器励磁电感小而响应快，且输出负载电流和输入电压突变时，输出电压瞬态尖峰小。2、由于连续模式本身的特性（其传递函数具有右半平面零点），必须大幅减小误差放大器带宽才能使反馈环稳定。13、输入输出级电路设计高频开关电源对滤波电路也有特殊的要求，一般由以下组成：输入滤波电路（低通滤波器），由整流桥和大容量电容构成的工频滤波电路，输出整流滤波电路，回馈型电路低通滤波器是PWM开关电源抑制噪声干扰最常用的方式差模噪声：主回路引线（两根电源线）间的噪声。（也称串模干扰）共模噪声：主回路引线与地线（两根电源线与地线）间的噪声。（也称共模干扰）电源两线间的电容为X电容工频整流滤波电路的合闸浪涌电流及其抑制问题：1. 串普通功率电阻(在整流回路中)继电器； 2.串热敏电阻。14、控制电路PWM控制电路：PMW控制结构框图：UC1842/2842/38421管脚排列COMP：误差放大器输出。UFB：反馈电压输入端。它与内部2.5VDC基准电源比较，产生误差电压来控制调节脉冲宽度。 UC3842COMPUFBISENSERT/CTOUTPUTGndREFVcc12345678UC3842管脚图ISENSE：接电感电流传感器。当采样电压大于1VDC时，缩小脉冲宽度，使电源处于断续工作状态。RT/CT：定时阻容端。频率f=1.8/(CTRT)。Gnd：地。OUTPUT：输出端。Vcc：电源。10-13VDC，关闭电压10VDC。REF：内部基准电源输出，5VDC+/-0.1VDC，50mA。电压模式控制：UC3824 电流模式控制：sg3525 UC3846电流模式控制电流的检测方法：1、 电阻（或分流器） 2、电流互感器（current transformer）（峰值）电流模式控制的优点：1. 对输入网压变化即时响应（电压前馈特性）2. 在小信号分析中省去输出电感简化反馈环条件3. 具有快速电流限制能力15、闭环控制系统设计电路系统稳定的准则：1.在开环增益为1的频率（剪切频率、交越频率或截止频率）处，系统所有的总开环相位延迟必须小于360o；2.为防止2增益斜率的电路相位快速变化，系统开环增益（包括回路中所有环节增益之和）曲线，在剪切频率附近的增益斜率为-13.提供所需的相位裕量为45o左右。16、设计实例含有2型误差放大器的正激变换器反馈系统的稳定(大题)（课本307页） 记住步骤，画出增益曲线硬开关的缺点（危害）：减小开通损耗的方法：1、在开关管开通时，使其电流保持在零，或者限制电流的上升率，从而减小电流与电压的重叠区，所谓的零电流开通。 （从上图（a）可以看出，开通损耗大大减小。）2、在开关管开通前，使其电压下降到零，所谓的零电压开通。（从上图（b）可以看出，开通损耗基本为零。）3、同时做到1、2，开通损耗为零。减小关断损耗的方法：1、在开关管关断前，使其电流减小到零，所谓的零电流关断。 （从上图（a）可以看出，开通损耗基本为零。）2、在开关管关断前，使其电压保持在零，或者限制电压的上升率，从而减小电流与电压的重叠区。 所谓的零电压关断。（从上图（b）可以看出，开通损耗大大减小）3、同时做到1、2，关断损耗为零。准谐振变换器优点：电路损耗和开关噪声大大降低存在问题：1、谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须很高；2、谐振电流的有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成导通损耗加大；3、谐振周期随输入电压、负载变化而改变，只能采用脉冲频率调制，给高频变压器、输入滤波器和输出滤波器的优化设计造成困难。移相全桥型零电压开关PWM电路的不同点（区别）：1、加入了谐振电路（加入电感）；2、开关管并联上4个电容。PWM控制的准谐振变换器IC: UC3875副边占空比的丢失是PS ZVS PWM全桥变换器的一个重要现象。所谓副边占空比丢失，就是副边占空比小于原边的占空比。产生副边占空比丢失的原因是：存在原边电流从正向（或负向）变化到负向（或正向）负载电流的时间，这部分时间与二分之一开关周期的比值就是副边的占空比丢失。功率因素校正 包括2部分：1、畸变因素；2、位移因素。1、电网电压发电机决定。2、电网电流连接于负载的电流决定。功率因素不为1的负载会给电网带来电能质量的问题：谐波电流，基波无功。危害：1、从电网吸收无功电流，导致电网中流动的功率增加，加大了电网的损耗