切换式电源转换器

1、切换式电源转换器第1页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一切換式電源供應器的雜訊組成及其來源切換式電源供應器的雜訊包含有共模雜訊和差模雜訊兩個分量此兩個雜訊分量分別是由共模雜訊電流和差模雜訊電流所造成的。其中 LISN 為電源傳輸阻抗穩定網路，是傳導性 EMI 量測的重要工具。在三線式的電力系統中，由電源所取得的電流依其流向可分為共模電流和差模雜訊電流。共模雜訊電流ICM指的是 Line、Neutral 兩線相對於接地線(Ground)之雜訊電流分量，而差模雜訊電流IDM 指的是直接流經 Line 和Neutral兩線之間而不流經過地線之雜訊電流分量。第2页，共20页，202

2、2年，5月20日，11点9分，星期一切換式電源轉換器為什麼要有變壓器隔離?變壓器做隔離, 通常最主要是為了安規(Safety)要求, 不然要是你的輸出側不是裸露的模式, 即使輸入110V的轉換, 依然可以不用隔離。第3页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一安規要求如UL或CSA 或TUV測定, 對於有高低壓區別的產品通常會有高壓耐壓測試(Hi-Pot), 測試方法是將輸入側所有連接線(不含FG)連接在一起, 輸出端所有線連接在一起, 各自成為一側, 並在兩端點間施加3750V或4242V, 電流限制在10mA, 且持續一分鐘, 此時若使用變壓器隔離的裝置, 在變壓器耐壓容許規

3、格內, 測試是可以的, 第4页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一優缺點 當經由隔離轉換時, 由於變壓器互感的關係無法做全功率轉換, 因此轉換效果會比較差, 且交換損失也會比較大, 而優點則是:由於轉換經由PWM所控制, 因此如果是當控制圈數比值, 則可操作在跨昇壓與降壓的範圍, 例如輸入電壓由20-50V, 而輸出電壓保持在36V, 這種介於可昇壓可降壓模式, 只有隔離型可以做的到。第5页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一非隔離型由於藉由開關電路切換後, 經電感儲能再轉由輸出側, 因此換效率好, 主要損失來自於交換元件與二極體而減少變壓器的損失, 這種交

4、換結構在兩側電壓越接近效率越高, 例如12V轉5V效率會比12V轉3.3V還來的高, 另外就是線路結構簡單價錢便宜, 至於缺點除了上述轉換結構問題外, 由於輸入與輸出側屬直接迴路, 因此對於系統干擾, 或外部 E.S.D 防治, 通常會較有問題第6页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一交換式電源供應器交換式電源供應器是將交流電整流濾波成直流後利用電晶體以高頻PWM方式將電力轉換成其它電壓的方式才叫交換式電源供應器或開關式電源第7页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一Snubber 電路當MOSFET Off時，因為冷次定律變壓器的主線圈電壓波形會反轉180，

5、在反轉的過程中會產生相當高的突波電壓，由於主控元件的最大耐壓有限，如果沒有保護會使電路燒毀，所以必須利用Snubber 電路來壓抑住突波電壓的最大值。第8页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一回授電路因輸入電源範圍在90 V265 V，在正常操作下，電流流經led會產生光源，而其光源強度則視激發電流而定，因此能調變光電晶體而產生集極電流，將集極電流，饋入TNY264的PIN之控制控制PWM工作週期大小。第9页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一限流電路限流電路就是最基本的保護電路，如果電池異常需要大量電流的狀況發生，就能限制輸出電壓使其低於電池電壓，如此便無

6、法對電池充電。第10页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一限流電路計算方式R = Vout / Imax第11页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一 型濾波器整流電路雖然可將交流電變成直流電，但其脈動成分較大，在一些要求直流電平滑的場合是不適用的，需加上濾波電路，以減小整流後直流電中的脈動成分。第12页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一突波吸收器突波吸收器的功能就是當有一瞬間突波時它會吸收，保護電器產品不會因突波造成損害。第13页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一變壓器變壓器是具有包括兩組繞有導線之線圈，並且彼此以電感

7、方式在一起，當一交流電流流於其中之一組線圈時 於另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決於兩線圈耦合及磁交鏈之程度。大部份的變壓器均有固定的鐵心，其上繞有一次與二次的線圈。第14页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一優質的切換式電源供應器 輸入電壓範圍為90264伏特之間。輸入頻率範圍4763Hz。 l 轉換效率80以上。停電後輸出維持時間（Hold up time）最少10毫秒以上。 產生之電磁干擾（Electromagnetic Interfrence, EMI）雜訊（Power line noise）須符合和標準。輸出入端具隔離效果。輸入電壓超出

8、額定值時輸出電壓的改變量（Line Regulation）須小於1以下。輸出漣波和雜訊在1以下。具過電壓、過電流保護功能。具有防靜電和防雷擊功能。機殼的漏電流在0.75mA以下。 第15页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一典型的切換式電源供應器是由9個部分所組成，分別是輸入級（Input stage）包括EMI濾波器和橋式整流電路；功率因數調整級（Power Factor Correction, PFC stage）包含功率因數調整電路；功率級（Power stage）包含功率開關、脈波寬度調變（Pulse Width Modulation, PWM）與驅動電路、隔離高頻變

9、壓器、整流二極體及輸出濾波器；回授級（Feedback stage）包含誤差放大器及光隔離器。 第16页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一切換式電源供應器類型電路拓僕（Topology）返馳式（Flyback）順向式（Forward）全橋式（Full Bridge）半橋式（Half Bridge）推挽式（Push-Pull)第17页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一 電磁干擾(EMI) EMI指的是電子產品本身所散發去干擾別人的雜訊。 任何高頻電子產品均會產生雜訊(Noise)，電子雜訊干擾可分為傳導干擾和幅射干擾兩方面來談。一般而言，傳導干擾會透過電源線去干擾影響其他電子或電器產品正常運作，而幅射干擾則是透過空氣去干擾影響其他設備，對於電器用品的使用，一般國家的電氣器安規皆有制定防止電磁干擾之規範，例如歐洲IEC ( EN55015 )、美國FCC PART 18、日本JIS等等皆有規定商業用及住家用防止電磁干擾之標準。 第18页，共20页，2022年，5月20日，11点9分，星期一電磁波