开关电源及其技术指标.ppt

1、第一章是开关电源及其技术指标，1.1开关电源及其发展方向，1什么是开关电源，2电能转换电源，*同时具备以下三个条件的电源，称为开关电源。1电源，*产生电能的电源：将其它能源转换成电能，3开关电源，*线性电源*相控电源*开关电源，*转换电能的电源：转换电能形式，电路中的开关、电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态；高频时，电路中的电力电子器件工作在高频，而不是接近工频的低频；DC，输出功率是DC，而不是交流。即利用新型自关断器件，通过功率转换技术制成的高频开关DC稳压电源。与线性稳压电源相比，它具有效率高、体积小、重量轻等突出优点；但也存在电路复杂、纹波大、干扰大等缺点。4离线开关转换器是一种

2、交流/DC转换器。交流输入整流后，通常需要DC/DC转换。由于变频器中高频变压器的隔离，它被称为离线，这并不意味着变频器与市电线路无关。5传统稳压电源技术，6开关电源的发展动力，7我国的发展需要体积小、重量轻、效率高、性能好的新型电源，这已成为开关电源技术发展的强大动力。*是一款线性稳压电源，采用串联晶体管来调节电压和连续控制。技术成熟，已生产出大量的集成调节模块。*具有稳压性能好、输出纹波小、使用可靠的优点；然而，需要大而重的电力频率变压器和大而重的滤波器。*调节管工作在线性放大状态，功率损耗大，效率低，需要增加一个大的散热器。2.高可靠性，双开关电源的发展方向，1。小型化、轻量化和高频化。

3、通用输入电压，4。扩大输出电压范围，5。提高输入端的功率因数，6。要求安全，7。增加分布式结构，(1)使用无源滤波器，三种相关技术，1 .专用集成控制电路。软开关技术。4.计算机辅助设计技术。抑制高次谐波，(2)有源滤波器，(1)高可靠性，(2)可维护性，(4)对开关电源的要求，*平均故障间隔时间(MTBF)用作衡量开关电源可靠性的标志。一些电源模块的MTBF50为500，000小时。*降低损耗、提高效率和改善散热条件是提高开关电源可靠性的基本方法。加强生产过程的质量控制，确保良好的电绝缘和机械强度也非常重要。*在没有特殊工具的情况下，及时诊断故障位置并排除故障是一种良好可维护性的衡量标准。*

4、可分为现场维护和车间维护。*现场维护要求在电力系统运行时，迅速移除故障模块，更换新模块，并方便地将新模块投入运行。3.体积小，重量轻；4.提高市场竞争力；*车间维护是电源本身的维护，有时对于低功率模块不再进行维修。电子设备的小型化，对电源的要求。*降低电源生产成本，*降低电源使用成本，5与其他课程的关系和内容，1基础课程，*电路分析*电力电子技术*电子技术*控制理论基础，2相关课程，*软开关转换技术，3课程内容，主要讨论交流/DC和DC/DC开关变换器，*电源的发展方向和技术指标，*开关电源的控制电路， *磁性器件设计，*电源基本电路设计，*电力电子电路仿真技术，*电子设备电磁兼容技术，*电力

5、电子器件自动故障诊断技术，*开关电源热设计，*开关电源有源功率因数校正技术，(1) p这样，可以降低主电路装置的电压电平，并且可以降低成本。*确定要遵循的国家安全标准。*当开关电源功率大于5kW时，应选择三相输入。这样，可以避免电网三相之间的不平衡，同时可以减少主电路中的电流，降低损耗。(2)输入电压，*国内民用交流电源电压三相为380伏，单相为220伏。*目前，开关电源广泛采用国际通用电压范围，即单相85265伏，涵盖了世界各地各种民用电源标准规定的电压，但对电源设计提出了更高的要求。*当输入电压为DC时，情况很复杂，可能从24v到600v。*输入电压指标通常包括两个方面：额定值和变化范围。

6、*输入电压范围的下限影响变压器比率，上限决定主电路元件的电压等级。*输入电压变化范围太宽，这使得有必要在设计中留出太多余量，从而造成浪费。它应该在满足实际需求的前提下尽可能小。*输入电压变化范围一般为10%，有时考虑到接线和其他因素，需要-15%和10%。(3)输入频率，(4)输入电流，*中国家用和工业用电频率为50Hz，400Hz交流电(通常为115伏单相或三相电源)常用于航空、航天和船舶。整流后* 400赫兹交流电压的脉动频率远高于电源频率，因此连接到整流电路的滤波电容可以大大降低。*输入电流通常包括额定输入电流和最大输入电流。*输入电流是输入开关、端子、保险丝和整流桥的设计基础。*额定输

7、入电流是指额定条件下输入电压、输出电压和输出电流的电流，最大值出现在输入电压的下限、输出电压的上限和输出电流的上限。当使用三相输入时，每相的相电流有时会失效，因此应取平均值。(6)漏电流，(7)效率和(5)冲击电流是指当输入电压在规定的时间间隔内接通或断开时，输入电流在达到稳定状态之前经过的最大瞬时电流。*流经输入侧地线的电流主要通过开关电源中静噪滤波器(或电磁干扰滤波器)的旁路电容泄漏。*一般，规定为0.5毫安*是电源的一项重要技术指标，一般定义为电源输出功率与电源输入有功功率之比。*通常给出额定输入电压、额定输出电压和额定输出电流条件下的效率。*提高效率意味着电源的功率损耗降低，可以降低电

8、源的温升，提高可靠性，节约能源。(8)输入功率因数，*影响电源效率的因素，与开关频率相关的损耗，包括开关器件的开关损耗、变压器的铁损、电感的铁损和吸收电路的损耗。电路中的导通损耗，包括开关器件的导通损耗、变压器的铜损耗、电感的铜损耗和线路损耗。其他损失，包括控制回路损失、冷却系统损失等。一般来说，具有较高输出电压的电源的效率高于具有较低输出电压的电源的效率，这与输出侧的整流二极管的导通状态压降与输出电压的比率有关。*指输入电压额定和输出功率额定时输入相移功率因数和失真因数(失真功率因数)的乘积，即：* PFD为基波电流与基波电流和谐波总有效值之比。*是电压和基波电流之间相位差的余弦值。其中*

9、THD也称为谐波电流失真。目前，保护电网环境和减少谐波污染的要求越来越高，许多国家和地区都颁布了相应的标准，严格规定了电气设备的输入谐波和功率因数。2输出参数，(1)输出电压，*输出电压通常给出两个内容：额定值和调节范围。*输出电压的上限与cal有关*在多通道输出电源中，如果一个通道的输出电流增加，其他通道的输出电流也会减少，这应该解释。(3)电压稳定(电流稳定)精度，*通常以正负误差带的形式给出。*影响电源电压稳定精度的主要因素有输入电压变化、输出负载变化、温度变化和元件老化等。*准确度可通过以下指标进行评估：负载调节率和输入电压调节率。a指当输入电压恒定且输出负载电流变化时，开关电源提供稳

10、定输出电压的能力。b、测试方法：待被测开关电源在额定输入电压和额定负载下稳定后，测量其输出电压U0，然后测量其轻载输出电压U1(如5%I0N)，可按下式计算。a指的是当输入电压改变且输出负载电流保持不变时，开关电源提供稳定输出电压的能力。测试方法：待被测开关电源在额定输入电压和额定负载下热稳定后，测量其输出电压U0，然后在低输入电压(如90% Ui)和高输入电压(如110% Ui)下测量其输出电压U01和U02，可按下式计算。*影响精度的相关因素有：基准源精度、检测电路精度、控制电路中运算放大器的精度、(5)纹波、(4)电源输出特性，*电源输出特性与电源应用领域的工艺要求有关，如某些场合的恒压

11、限流。*在设计中，需要根据输出特性要求确定主电路和控制电路的形式。*典型的输出电压纹波波形如下图所示，根据频段可分为三类：高频噪声，即图中峰值远高于开关频率；开关频率纹波，指开关频率附近的频率分量，即图中的锯齿分量；低频纹波是指频率低于开关频率的分量，即低频波动。(6)动态响应，*输出电压纹波通常有以下量化方法：纹波系数，输出电压中交流分量与DC分量的总有效值之比定义为纹波系数。不能反映振幅高但有效值小的峰值噪声的含量和影响。由于纹波包含1赫兹以下至几十兆赫的频率成分，频带非常宽，因此很难精确测量。峰峰值电压值是测量纹波电压的峰峰值，可以反映幅值高但有效值小的峰值噪声含量，但不能反映纹波有效值

12、的大小，不够全面。振幅是根据三个频率分量测量的。这种方法最直观、最详细，用示波器直接测量也很容易。*当输出电压在受到外部因素干扰后恢复到其稳态值时，会有一个过冲和恢复时间(有时，也可以测量系统的稳定性)。(7)温度系数，*超调量一般为5%UO，恢复时间为510郝秒(当多台机组并联时，时间会更长)。*恢复时间与电源的开关频率、电压反馈环路的响应速度、电流的瞬态变化幅度和输出滤波电路的容量有关。当环境温度上升1度时，输出电压的变化与输出电压的比值，单位为1/。3。辅助功能，(1)过流保护，(2)过压保护，*是一种电源负载保护功能，以避免过载输出电流(包括输出短路)对电源和负载造成损坏。*过电流给定

13、值一般为额定值的1100%。*是输出端子间过电压的负载保护功能，过电压给定值一般定义为输出电压的1100%。*当输出电压可变时，注意不要在过压给定值内误操作。(3)输出欠压保护是当输出电压降至标称值以下时停止电源供应的保护功能。(4)过热4、绝缘，(1)绝缘电阻，*电源输入端与外壳之间，输入端与输出端之间，一般用500伏兆欧表测量，且电阻大于50 m .*输出端与外壳之间，使用100伏兆欧表，且电阻应大于10k。(2)绝缘耐压，符合各种安全标准。三个结构规定，(1)形状条件，(2)外形尺寸，(3)安装条件，(4)外壳材料，(5)冷却条件，(6)界面位置，(7)文字提示位置，(8)重量，体积，四个环境条件，(1)温度，(2)湿度，使用湿度范围一般设定为20%，保存湿度范围为18%。(4)抗振性、(5)抗冲击性、(6)其它抗尘性、抗腐蚀性和抗药物性、(1.3)开关电源的组成和分类、(1)组成，*如果是DC/DC转换系统，则不需要输入整流和滤波部分。*整个电源系统可分为主电路和控制电路。*主电路由三个环节组成：输入整流滤波、功率转换和输出整流滤波。*应用电路、降压电路、升压电路、短路电路、2。交流/DC开关电源，脉宽调制，两种开关电源的分类，1。DC/DC开关电源，*工作模