201207030414 四班 彭立旻 电力电子开关电源.pptVIP

电力电子技术题目——开关电源 制作人：彭立旻201207030414 1.开关电源的定义 开关变换器: 凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一形态的主电路都叫做开关变换器电路。 开关电源: 转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节。 开关电源基本构成框图 开关电源的特点 1.重量轻，体积小: 是相控电源体积的1/10 2. 功率因数高: 相控 0.7 ,小负载 0.3， 有功率因数的开关电源在0.93以上 3.可闻噪声低: 工频变压器 大于60 dB ,开关电源 45dB 4. 效率高: 一般88%以上， 5. 冲击电流小: 可接近额定电流 6.模块式结构: 可更换模块， 2M的19英寸机架 48V/1000A, 输出功率60KW 7. 稳压精度高 : 可达0.2% 8. 维护、监控方便: 对与较大的电源系统可采用计算机进行监控 2.开关电源变换器的基本手段 1. PWM变换器: 脉宽调制法( Pulse Width Modulation ): 保持开关频率恒定但改变接通时间长短(脉冲的宽度)，使负载变化时，负载电压变化不大 PWM开关变换器: 用脉宽调制方式控制电子开关的开关变换器 2.开关电源变换器的基本手段 PWM开关变换器实现的优点和不足 优点:控制容易，技术成熟，适应范围广， 输入电流突然停电时，输出电压保持时间长:例如计算机系统 不足:开关损耗大，频率不能很高 2.开关电源变换器的基本手段 2.谐振变换器: 谐振: 串联谐振:正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感和电容串联电路上，当正弦频率为某一值时，容抗与感抗相等，电路的阻抗为零，电路电流达无穷大 并联谐振:正弦电压加在理想的电感和电容并联电路上，当正弦频率为某一值时，容抗与感抗相等，电路的总导纳为零，电感、电容元件上的电压为无穷大 ZVS(零电压开通): 电子开关器件两端电压振荡为零时，使电子开关导通流过电流。 ZCS(零电流关断): 流过电子开关器件的电流振荡到零时，使电子开关断开。 开关变换器中的元器件 半导体开关管 开关管的损耗与基极的驱动电压、电流的波形有直接的关系 1.理想的驱动波形: 在波形起始部分前沿陡峭带点尖峰脉冲 目的: 加快开关的接通，减少损耗 2.关断时，最好加反向偏压，将晶体管导通时存储在基区内的载流子吸出来，提高关断速度。 IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor) 绝缘栅双极性晶体管 MOSFET管在开关电源中的应用: 优点:开关速度快，电压控制， 缺点: 导通电压降稍大，电流、电压容量不大 双极性管在开关电源中的应用: 优点:导通电压降稍小，电流、电压容量大 缺点: 开关速度慢，电流控制 3.开关变换器的分类 按输入和输出的隔离性: 有隔离和无隔离 按拓扑结构分: Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic和Zeta 按激励形式: 自激式: 单管式、推挽式 他激式: 调频、调宽、调幅、谐振 PWM: 正激式、反激式、半桥式和全桥式 谐振: 串联谐振、并联谐振、串并联谐振 零电压开关和零电压开关 开关电源 基础电路 基本电路模型 -- Buck 变换器 降压型转换器 基本电路模型 -- Boost 变换器(升压型) 基本电路模型 – Buck-Boost (反转电路) 开关电源的功率转换电路（然而并不能弄懂） 1.单端反激式变换器 电路特点 变压器初级磁通是单向的，故称该变压器为单端变压器 输出电容器C和负载在开关管截止时从变压器次级获得能量，故称为反激式。 反激式变换波形器 特性分析 反激式: 在V1导通期间V3反偏，V1截止时V3正偏，供给负载功率 耐压: V1集电极承受最大电压值: Vcemax = Uin+nUomax 变压器: 利用率不高 应用: 一般利用在小功率场合 PWM控制电路 1.对控制电路的基本要求: 频率可在较宽范围内预调的固定频率振荡器， 占空比可调节的脉宽调制功能， 死区时间较准器， 一路或两路具有一定驱动功率的输出图腾式电路 禁止、软启动功能 电流、电压保护功能 脉宽调制电路原理图 PWM控制电路 2. 控制电路的实现 基准源: 芯片内大部分电路由它供电，兼作误差放 大器的基准电压输入 振荡器: 一般由恒流充电快速放电电路以及电压比 较器组成，频率由外接RC元件决定 误差放大器: 将取样电压和基准电压比较放大，送 至脉宽调制电路输入端。 脉宽调制器: 输入为误差放大器输出。输出分为两 路，一路送给门电路，另一路送给振荡器 输入端 分频器: 将输入分频后输出，控制门电路输出脉冲 的频率。 控制电路基本框图 谢谢！ * 开关电源 整 流 滤 波 开关电