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高频开关电源 王响琼  概论 电源及开关电源 将电网或电池的一次电能,转换为符合电子设备要求的二 次电能,这样的变换设备便是电源 电源是一切电子设备的心脏,没有电源,电子设备就不可 能工作 电源常用串联线性电源 的连接方 式 高频开关电源  串联线性电源与开关电源的区分 串联线性电源 电源调整管工作在放大状态; 效率低,损耗大,温升高 开关电源: 电源调整管工作在开关状态的电源 具有高功率密度、重量轻、体积小 电源调整管 开关管K 储能 负载 输入 负载RL 输入 件 RL 串联线性电源模型图 开关电源模型图  开关电源的分类: 按变换方式可分为下列四大类 (1):第一大类:ACDC开关电源 开关电源 (2):第二大类:DCDC开关电源 (3):第三大类:DCAC开关电源;逆变器 (4):第四大类:ACAC开关电源。变频器 按开关管和输出之间是否有变压器隔离可分为下列两大 类 (1):第一大类:无变压器的非隔离式 (2):第二大类:有变压器的隔离式。  直流稳压电源 直流稳压电源的发展 直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统 的稳压电源是采用串联式线性转换方法设计制作的 岸联晶体 变压 采直流输出 基准电压送差放大 晶体管丰联式线性稳压电源  当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压大电流、 高效率、重量轻、体积小的方向发展。在这种要求面前首先得到 发展的是晶体管串联式开关稳压电源 变 滤 电压/脉神转 误差放大 基准电压 晶体管串联式开关稳压电源  输入回路 功率变换器 输出电路 包含:EM1、缓启动和APC电路 变接电路有:反激、正源,推挽、半桥、全桥 电路包含:输出整泡、滤波和输出们电路 整流及滤波 功率开关器件 高频变压器 几L L AC/DC DC/DC 控制电路 图中输入回路的作用是将交流输入电压整流滤波变为平滑的高压直流 电压;功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉 冲电压;整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电 压;开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样,来控制功率开关器件的 驱动脉冲的宽度,从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。从框图中可 见,由于高频变压器取代了笨重的工频(50Hz)变压器,从而使稳压电源 的体积和重量大大减小。  开关稳压电源的特点 优点 1.效率高。一般在70~90%以上。而相应的线性稳压电源的效率仅有 50%左右。 2.体积小、重量轻,随着频率的提高,收效更显著 3.稳压范围广,一般交流输入80~265V,负载作大幅度变化时,性 能很好 4.噪声低,声频在20kHz以上时,已是人耳听不到的超声波,而开关 电源的工作频率一般都大于此频率; 5.性能灵活,通过输出隔离变压器,可得到低压大电流、高压小电 流;一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、反号等输 出 6.电压维持时间长,为了适应交流停电时,计算机、现代自动化控 制设备电源转换的需要,开关电源可在几十毫秒内保证仍有电压输 出 7.可靠性大,当开关损坏时,也不会有危及负载的高电压出现。  开关稳压电源的不足之处 1.输出纹波较大,约有10~100mV的峰峰值; 2.脉冲宽度调制式的电路中,电压、电流变化率大; 3.控制电路比较复杂,对元器件要求高; 4动态响应时间至少要大于一个开关周期,不如串联式晶 体管线性稳压电源  输入共轭滤波及整流 进线抗电磁干扰电路(EM|) 1电路组成:由一个线圈和两个电容组成 L2 市电 至整流滤波 S1 c02 C1 电路 EM原理图 2作用:双向滤波 避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路; 防止开关电源对电网造成污染