开关电源设计技术ppt课件

1、开关电源设计技术 线性电源缺陷：效率低，体积大，分量大。优点：电路简单，干扰小。开关电源开展趋势 高可靠性 高功率密度 低待机功耗 高功率因数开关电源根本拓朴 BUCK 降压变换器非隔离电源运用，典型运用如MC34063，LM2576等。开关电源根本拓朴 BOOST 升压变换器非隔离电源运用，典型运用如MC34063等。开关电源根本拓朴 BUCK BOOST 极性反转变换器非隔离电源运用，典型运用如MC34063等。开关电源根本拓朴 FLYBACK 单端反激变换器元件少，本钱低，小功率电源运用很广泛，输出功率小于70W。开关电源根本拓朴 FORWARD 单端正激变换器运用于200W以下的电源。

2、开关电源根本拓朴 2 SWITCH FORWARD 双管正激变换开关管电压应力降低，输出功率可以到达400500W，但驱动较复杂。开关电源根本拓朴 ACTIVE CLAMP FORWARD 有源钳位正激变换器 能很好地实现无损吸收，能到达电源较高效率的要求 ，但调试困难，较少运用。开关电源根本拓朴 PUSH PULL 推挽变换器 开关管电压应力大Vin，且容易出现磁通不平衡景象，目前较少运用。开关电源根本拓朴 HALF BRIDGE 半桥变换器 经过串联电容C3可以自动修正，防止磁心饱和 。运用比较广泛。但C1和C2体积太大，影响电源体积。开关电源根本拓朴 FULL BRIDGE 全桥变换器运

3、用于大功率电源，控制比较复杂。功率因数校正Power Factor Correction (PFC) 为什么要进展功率因数校正？ 如何实现功率因数校正？功率因数校正PFC 为什么要进展功率因数校正？ 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系 ： 22Q PSS视在功率，VA P有功功率，WQ无功功率，var 角为功率因数角，它的余弦(cos)是有功功率与视在功率之比即cosP/S称作功率因数。 功率因数校正PFC 无PFC的典型电路和线路波形 无PFC的电路对电网的影响 (1)降低发电机有功功率的输出。 (2)降低输、变电设备的供电才干。(3)呵斥线路电压损失增大和电能损耗的添加。 (4)呵斥线

4、路高谐波成份。 功率因数校正PFC 无PFC的电路对元件选择的影响 1、共模电感 2、整流二极管 3、初级滤波电容功率因数校正PFC 一类是无源功率因数校正法；另一类是有源功率因数校正法，它是经过在电网和电源安装之间串联插入功率因数校正安装，其中单相BOOST电路因具有效率高、电路简单、本钱低等优点而得到广泛运用，并称之为有源功率因数校正APFC电路。在有源功率因数校正控制芯片中，其种类繁多，有峰值电流控制法、平均值电流控制法等。 提高功率因数的方法 无源功率因数校正 缺陷 (1)功率因数不高。 (2)由于任务在工频，要求电感量大，电感体积就大。3任务范围窄，需求开关切换。功率因数校正PFC

5、PFC的实现onLPKTIdtdiLinVinonLPKVLTILPKinpkII21 从上式可以看出，在正弦半波内，只需Ton是常数，Ip将和Vin成线性关系，所以Ip的平均值也将是正弦波，从而实现PFC功能。 公司运用的PFC芯片LT1249功率因数校正PFC开关电源设计方法 单端反激电源设计 1、确定系统要求：Vacmax、 Vacmin、Vo、Io、Po、2、根据输出要求选择反响电路和偏置电压Vb：TL431或稳压管Vb引荐 15V3、根据输入电压和Po确定输入电容Cin。引荐 2uF3uF/ W开关电源设计方法开关电源设计方法4、根据输入电压确定反射输出电压Vor和钳位齐纳二极管电压

6、Vclo。设定反射电压： VorV运用200V钳位齐纳二极管， Vclo 200V P6KE200A 5、按所希望的任务方式和电流波形设定初级电流波形参数Kp。对于通用输入AC85V265V设定Kp0.4。开关电源设计方法开关电源设计方法开关电源设计方法6、根据Vmin和Vor确定 Dmax 引荐设定： Dmax 0.4。7、计算初级峰值电流Ip MAXD21PAVGPKII延续方式Kp 1 不延续方式Kp 1 MAXD2AVGPII开关电源设计方法8、计算初级有效值值电流Irms 延续方式Kp 1 不延续方式Kp 1 3D2MAXrmsPII) 13K(D2PMAXrmsPPKII开关电源设

7、计方法9、根据交流输入电压Vac，Po和选择开关元件PI10、计算变压器初级电感Lp1f2K110sminP26ZKIPLPPOP1f210smin26ZIPLPOP延续方式 不延续方式 开关电源设计方法11、根据fs和Po选择磁芯和骨架，并从磁芯骨架产品目录中确定Ae，Le，Al，和Bw。以上数据查表得到。12、设定初级绕组层数L和次级绕组圈数Ns。开场时用L2开场时每伏输出电压，用Ns0.6匝0.8匝/ VL和 Ns可以调整开关电源设计方法13、计算初级绕组匝数Np和偏置绕组匝数Nb。DOORVVVNSPNDODBBBVVVVNSN计算初级匝数： 计算偏置绕组匝数 ：校核最大磁通密度Bm和

8、气隙长度，可以调整L和Ns或磁芯/骨架。14、计算次级峰值电流Isp。开关电源设计方法SPNIINPSP15、计算次级有效值电流Isrms。) 13K(D-12PMAXSsrmsPPKII）（PMAXsrmsK3D-1SPII延续方式大不延续方式： 根据上面计算结果确定次级绕组导线直径。开关电源设计方法16、确定次级和偏置绕组最大反向峰值电压PIVs，PIVb。次级绕组最大反向峰值电压PIVs偏置绕组最大反向峰值电压PIVbPSMAXOSNNVVPIVPMAXNNVVBBBPIV开关电源设计方法17、确定次级整流管和偏置绕组整流管。 整流管额定反向耐压：Vr 1.25 PIVs 整流管额定电流

9、：Id 3Io开关电源设计方法18、确定次级输出电感L和滤波电容C。 次级输出电感L：采用3.3uH 滤波电容：低ESR 多电容并联运用19、确定输入整流桥开关电源设计方法ACMAXRV225. 1V额定反向电压：额定有效值电流：ID 2IACRMS PFVPIACMINOACRMS无功率因数电路时PF取0.5。单端反激电源典型波形 次级整流二极管波形单端反激电源引见 单端反激 动画演示： topology.swf变压器设计 软磁磁芯特点：较高的导磁率，低的矫顽力，高的电阻率。 导磁率高，在一定的线圈匝数时，经过不大的激磁电流就能有较高的磁感应强度，线圈就能接受较高的外加电压，因此在输出一定功

10、率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞回环面积小，那么铁耗也小。高的电阻率，那么涡流小，铁耗小。 变压器设计 磁化曲线普通来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和景象及磁滞景象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M到达一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms坚持不变；以及当资料的M值到达饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 动画演示： magnetic磁性资料的磁化曲线 ：变压器设计 变压器的主要作用： 电气隔离； 磁耦合传送能量； 变比不同，到达升压或降压。 为什么本人设计变压器 主要是涉及的参数太多，如：功率，电压，电流，频率， 温度，电感量，变比，漏电感，磁

11、资料参数、铜损耗， 铁损耗 等 变压器设计 独立绕组变压器设计 堆叠绕组变压器设计 变压器的构造 变压器线径计算以每平方毫米经过5A电流计算，思索趋肤效应，运用多股线或铜带。 交流电经过导体时，各个部分的电流密度不均匀，导体内部电流密度小，导体外表电流密度大趋肤 变压器设计 变压器加工图纸的要求 首先变压器电气性能标示完好； 其次初步估算窗口面积，思索可制造性； 最后图纸完好性和可阅读性制造商能读懂。电源设计技术 安规设计 平安间距，漏电流，阻燃资料选择等。 可靠性设计 运用成熟电路，电子元件的选用，降额设计电阻，热设计等。 可维护性设计 方便消费、维修等。 PCB规划和走线技巧 地线环路尽量小举例：AD23次级地线走线 变压器次级环路尽量小环路等效电感感会折算到初级 电容引脚走线 散热器的放置 电位器的放置。 电源设计技术电源设计技术 开关电源的