開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和基本原理-上課

1、青島科技大學(xué)青島科技大學(xué)高頻開(kāi)關(guān)電源高頻開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和基本原理的結(jié)構(gòu)和基本原理3一、一、 概述概述將將電網(wǎng)電網(wǎng)或或電池電池的的一次電能一次電能，轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為符合電子設(shè)備要求為符合電子設(shè)備要求的的二次電能二次電能，這樣的變換設(shè)備便是，這樣的變換設(shè)備便是電源電源。電源是一切電子設(shè)備的心臟，沒(méi)有電源，電子設(shè)備就電源是一切電子設(shè)備的心臟，沒(méi)有電源，電子設(shè)備就不可能工作。不可能工作。1.1.1 電源是什么？電源是什么？1.1 電源及開(kāi)關(guān)電源電源及開(kāi)關(guān)電源電源常電源常用的連用的連接方式接方式串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源高頻開(kāi)關(guān)電源高頻開(kāi)關(guān)電源1.1.2 1.1.2 串聯(lián)穩(wěn)壓電源與開(kāi)關(guān)電源的區(qū)分串聯(lián)穩(wěn)壓

2、電源與開(kāi)關(guān)電源的區(qū)分 串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源：電源調(diào)整管工作在放大串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源：電源調(diào)整管工作在放大狀態(tài)。狀態(tài)。 開(kāi)關(guān)電源：電源調(diào)整管開(kāi)關(guān)電源：電源調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電源源 。是具有高功率密度的電源。是具有高功率密度的電源。 輸入輸入電源調(diào)整管電源調(diào)整管負(fù)載負(fù)載RL串聯(lián)穩(wěn)壓電源串聯(lián)穩(wěn)壓電源輸入輸入開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)管K負(fù)載負(fù)載 RL儲(chǔ)能元儲(chǔ)能元件件開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源51.1.3 開(kāi)關(guān)電源的分類：開(kāi)關(guān)電源的分類： 按變換方式可分為下列四大類：按變換方式可分為下列四大類：（1）：第一大類：）：第一大類：AC/DC開(kāi)關(guān)電源；開(kāi)關(guān)電源；（2）：第二大類：）：第二大類：DC/DC開(kāi)關(guān)電源；開(kāi)關(guān)電源

3、；（3）：第三大類：）：第三大類：DC/AC開(kāi)關(guān)電源；開(kāi)關(guān)電源；（4）：第四大類：）：第四大類：AC/AC開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源。但目前只將前兩類稱為開(kāi)關(guān)電源，而將后兩類分別但目前只將前兩類稱為開(kāi)關(guān)電源，而將后兩類分別稱為稱為逆變器逆變器和和變頻器變頻器。開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源逆變器逆變器變頻器變頻器6A：一次電源產(chǎn)品的圖片一次電源產(chǎn)品的圖片（AC/DC）常見(jiàn)開(kāi)關(guān)電源圖片常見(jiàn)開(kāi)關(guān)電源圖片7B：工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（AC/DC）CPCI Series of Lambda 8C：工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片（AC/DC）HWS Series of Lambda 9E：

4、工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片（AC/DC）10F：二次電源產(chǎn)品的圖片二次電源產(chǎn)品的圖片（DC/DC）-標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)類標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)類Full BrickHalf BrickHalf Brick1/4 Brick1/8 Brick11G：二次電源產(chǎn)品的圖片二次電源產(chǎn)品的圖片（DC/DC）彩電開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源1.2 直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展 直流穩(wěn)壓電源是電子、電器、自動(dòng)化設(shè)備中最基本的部直流穩(wěn)壓電源是電子、電器、自動(dòng)化設(shè)備中最基本的部分。傳統(tǒng)的串聯(lián)式線性轉(zhuǎn)換方法設(shè)計(jì)制作的電源，其效率低，分。傳統(tǒng)的串聯(lián)式線性轉(zhuǎn)換方法設(shè)計(jì)制作的電源，其效率低，損耗大，溫升高。損耗大，溫升高。圖圖1-1 晶體管串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源晶體

5、管串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率開(kāi)關(guān)晶體管、快恢隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率開(kāi)關(guān)晶體管、快恢復(fù)二極管及其它元器件的電壓得到很大的提高，這為取消復(fù)二極管及其它元器件的電壓得到很大的提高，這為取消穩(wěn)壓電源中的穩(wěn)壓電源中的工頻變壓器工頻變壓器，發(fā)展高頻開(kāi)關(guān)電源創(chuàng)造了條件。，發(fā)展高頻開(kāi)關(guān)電源創(chuàng)造了條件。它使電源在小型化、輕量化、高效率等方面又邁進(jìn)了它使電源在小型化、輕量化、高效率等方面又邁進(jìn)了一步。一步。圖圖1-3 無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源原理框圖無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源原理框圖 1.3 1.3 無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)：1.1.效率高效率高。一

6、般在。一般在707080%80%以上。以上。 2.2.體積小體積小、重量輕，隨著頻率的提高，收效更顯著。、重量輕，隨著頻率的提高，收效更顯著。 3.3.穩(wěn)壓范圍廣穩(wěn)壓范圍廣，一般交流輸入，一般交流輸入8080265265V V，負(fù)載作大幅度變負(fù)載作大幅度變化時(shí)，性能很好?；瘯r(shí)，性能很好。 4.4.噪聲低噪聲低，聲頻在，聲頻在2020kHzkHz以上時(shí)，已是人耳聽(tīng)不到的超聲以上時(shí)，已是人耳聽(tīng)不到的超聲 波，而開(kāi)關(guān)電源的工作頻率一般都大于此頻率；波，而開(kāi)關(guān)電源的工作頻率一般都大于此頻率； 5.5.性能靈活，通過(guò)輸出隔離變壓器，可得到低壓大電流、高性能靈活，通過(guò)輸出隔離變壓器，可得到低壓大電流、高壓

7、小電流；一個(gè)開(kāi)關(guān)控制的一路輸入可得到壓小電流；一個(gè)開(kāi)關(guān)控制的一路輸入可得到多路輸出多路輸出以及以及同號(hào)、反號(hào)等輸出；同號(hào)、反號(hào)等輸出； 6.6.電壓維持時(shí)間長(zhǎng)電壓維持時(shí)間長(zhǎng)，為了適應(yīng)交流停電時(shí)，計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代自，為了適應(yīng)交流停電時(shí)，計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代自動(dòng)化控制設(shè)備電源轉(zhuǎn)換的需要，開(kāi)關(guān)電源可在幾十毫秒內(nèi)動(dòng)化控制設(shè)備電源轉(zhuǎn)換的需要，開(kāi)關(guān)電源可在幾十毫秒內(nèi)保證仍有電壓輸出。保證仍有電壓輸出。 7.7.可靠性大，當(dāng)開(kāi)關(guān)損壞時(shí)，也不會(huì)有危及負(fù)載的高電壓出可靠性大，當(dāng)開(kāi)關(guān)損壞時(shí)，也不會(huì)有危及負(fù)載的高電壓出現(xiàn)。現(xiàn)。 無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的不足之處：無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的不足之處：1.1.輸出紋波較大，約有輸

8、出紋波較大，約有1010100100mVmV的峰峰值；的峰峰值； 2.2.脈沖寬度調(diào)制式的電路中，電壓、電流變化率大；脈沖寬度調(diào)制式的電路中，電壓、電流變化率大；3.3.控制電路比較復(fù)雜，對(duì)元器件要求高；控制電路比較復(fù)雜，對(duì)元器件要求高；4.動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間至少要大于一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，不如串聯(lián)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間至少要大于一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，不如串聯(lián)式晶體管線性穩(wěn)壓電源。式晶體管線性穩(wěn)壓電源。 二、二、 開(kāi)關(guān)電源工作原理開(kāi)關(guān)電源工作原理 通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)將輸入的較高的交流電壓通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)將輸入的較高的交流電壓(AC)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為PC電腦工作所需要的較低的直流電壓電腦工作所需要的較低的直流電壓(DC) 開(kāi)關(guān)電源的

9、中心思想：開(kāi)關(guān)電源的中心思想：用提高工作頻率等手段來(lái)用提高工作頻率等手段來(lái)提高電源的功率密度，進(jìn)而達(dá)到提高電源的功率密度，進(jìn)而達(dá)到減少變壓器的體積減少變壓器的體積和和重量重量的目的。的目的。采用開(kāi)關(guān)變換的顯著優(yōu)點(diǎn)是大大提高了采用開(kāi)關(guān)變換的顯著優(yōu)點(diǎn)是大大提高了電能的轉(zhuǎn)換效率，典型的電能的轉(zhuǎn)換效率，典型的PC電源效率為電源效率為70%-75%，而相應(yīng)的線性穩(wěn)壓電源的效率僅有而相應(yīng)的線性穩(wěn)壓電源的效率僅有50%左右。左右。 輸出電壓的穩(wěn)定則輸出電壓的穩(wěn)定則:依賴對(duì)脈沖寬度的改變來(lái)實(shí)依賴對(duì)脈沖寬度的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就叫做脈寬調(diào)制現(xiàn)，這就叫做脈寬調(diào)制PWM。共軛濾共軛濾波器波器整流整流濾波濾波開(kāi)關(guān)調(diào)開(kāi)關(guān)調(diào)

10、整管整管儲(chǔ)能儲(chǔ)能元件元件脈沖整脈沖整流濾波流濾波取樣取樣電路電路比較比較放大放大基準(zhǔn)基準(zhǔn)220V交流交流電壓輸入電壓輸入功能：功能：將將220V交流電交流電壓轉(zhuǎn)換為電路所需要的壓轉(zhuǎn)換為電路所需要的各種穩(wěn)定的直流電壓各種穩(wěn)定的直流電壓2.1 高頻變壓器開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu) 圖圖2-1 高頻變壓器開(kāi)關(guān)電源基本功能框圖高頻變壓器開(kāi)關(guān)電源基本功能框圖直流電直流電壓輸出壓輸出 A.電路組成：電路組成： B.作用：作用：雙向?yàn)V波雙向?yàn)V波（一方面避免電網(wǎng)供電線引（一方面避免電網(wǎng)供電線引入高頻脈沖影響電子電路，另一方面，防止開(kāi)入高頻脈沖影響電子電路，另一方面，防止開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)造成污染。）關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)造成污染。）S

11、501C501 0.1uL502220V市市電電 至整流濾至整流濾波電路波電路F501 T2.5AC502 0.1u2.2.1、進(jìn)線抗電磁干擾電路、進(jìn)線抗電磁干擾電路EMI2.2 輸入共軛濾波及整流輸入共軛濾波及整流C.工作原理：工作原理： 對(duì)高頻干擾信號(hào)而言，電容呈短路，而電對(duì)高頻干擾信號(hào)而言，電容呈短路，而電感則呈開(kāi)路。高頻干擾被電容短路。感則呈開(kāi)路。高頻干擾被電容短路。 對(duì)對(duì)50Hz低頻而言，電容呈開(kāi)路，而電感則低頻而言，電容呈開(kāi)路，而電感則呈短路。因此，呈短路。因此，50Hz市電可以順利通過(guò)。市電可以順利通過(guò)。S501C501 0.1uL502220V市市電電 至整流濾至整流濾波電路波

12、電路F501 T2.5AC502 0.1uF501 T2.5AS501C501 0.1uL502220V市市電電 至整流濾至整流濾波電路波電路C502 0.1u輸入輸入220V交流電壓的檢測(cè)交流電壓的檢測(cè)220V交流交流 輸入輸入交流電壓交流電壓500V檔檔正常值正常值:220V15%(187V253V)共軛濾波器共軛濾波器220V交流電壓整流濾波后直流電壓的檢測(cè)交流電壓整流濾波后直流電壓的檢測(cè)直流電壓直流電壓500V檔檔來(lái)自共來(lái)自共軛濾波軛濾波器的器的220V交流電交流電壓壓正常值為正常值為300V左右左右 電路中電路中Q為開(kāi)關(guān)管，工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)（為開(kāi)關(guān)管，工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)（Q飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通

13、時(shí)相當(dāng)于一只接通的開(kāi)關(guān)，時(shí)相當(dāng)于一只接通的開(kāi)關(guān)，Q截止時(shí)相當(dāng)于一只斷截止時(shí)相當(dāng)于一只斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)開(kāi)的開(kāi)關(guān)）。）。 電感電感L和電容和電容C為儲(chǔ)能元件。為儲(chǔ)能元件。 RL為電源的負(fù)載。為電源的負(fù)載。 D為續(xù)流二極管，它在開(kāi)關(guān)管截止時(shí)導(dǎo)通，保證電為續(xù)流二極管，它在開(kāi)關(guān)管截止時(shí)導(dǎo)通，保證電感感L中的電流不中斷。中的電流不中斷。2.3 串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源工作過(guò)程（降壓式BUCK)LQDCR L（a ) 串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源基本電路串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源基本電路+300V 開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí)，300V電源通過(guò)開(kāi)關(guān)管電源通過(guò)開(kāi)關(guān)管Q，電電感感L和負(fù)載和負(fù)載RL形成電流回路，同時(shí)向電容器形成電流回路，同時(shí)向電容

14、器C充電，充電，在電感在電感L和電容和電容C中同時(shí)儲(chǔ)能。中同時(shí)儲(chǔ)能。 二極管二極管D處于反向截止?fàn)顟B(tài)。處于反向截止?fàn)顟B(tài)。 由于電感由于電感L中突然出現(xiàn)電流，將在中突然出現(xiàn)電流，將在L兩端產(chǎn)生左正兩端產(chǎn)生左正右負(fù)的自感電動(dòng)勢(shì)，負(fù)載兩端電壓等于右負(fù)的自感電動(dòng)勢(shì)，負(fù)載兩端電壓等于300V電源電源電壓與電壓與L兩端自感電動(dòng)勢(shì)之差。兩端自感電動(dòng)勢(shì)之差。IQI LICIRQ（b)開(kāi)關(guān)管飽和時(shí)的等效電路開(kāi)關(guān)管飽和時(shí)的等效電路D+300VR LLC+- 開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，由于電感線圈中電流的突然中斷，開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，由于電感線圈中電流的突然中斷，將在電感將在電感L兩端產(chǎn)生左負(fù)右正的自感電動(dòng)勢(shì)，該自兩端產(chǎn)生左負(fù)右正的

15、自感電動(dòng)勢(shì)，該自感電動(dòng)勢(shì)使續(xù)流二極管感電動(dòng)勢(shì)使續(xù)流二極管D導(dǎo)通，形成電流回路。導(dǎo)通，形成電流回路。 同時(shí)，電容同時(shí)，電容C也通過(guò)也通過(guò)RL放電。放電。 可見(jiàn)負(fù)載電流由電感電流與電容放電電流兩路同時(shí)可見(jiàn)負(fù)載電流由電感電流與電容放電電流兩路同時(shí)提供。提供。 雖然開(kāi)關(guān)管截止了，但是負(fù)載電流并沒(méi)有中斷。雖然開(kāi)關(guān)管截止了，但是負(fù)載電流并沒(méi)有中斷。ICI LIDD（c)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)的等效電路開(kāi)關(guān)管截止時(shí)的等效電路Q+300VR LCL+-圖圖2-1 高頻變壓器開(kāi)關(guān)電源基本結(jié)構(gòu)框圖高頻變壓器開(kāi)關(guān)電源基本結(jié)構(gòu)框圖這類電源的共同特點(diǎn)是具有高頻變壓器、直流穩(wěn)壓是從變這類電源的共同特點(diǎn)是具有高頻變壓器、直流穩(wěn)壓是從

16、變壓器次級(jí)繞組的高頻脈沖電壓整流濾波而來(lái)。壓器次級(jí)繞組的高頻脈沖電壓整流濾波而來(lái)。變壓器原副邊是隔離的，輸入電壓是直接從交流市電整流變壓器原副邊是隔離的，輸入電壓是直接從交流市電整流得到的高壓直流。得到的高壓直流。 2.4變壓器型開(kāi)關(guān)電源工作過(guò)程2.4.1 高頻變壓器變換電路高頻變壓器變換電路工作方式工作方式分分類類按其按其工作方式工作方式可分為可分為五類五類,每類傳輸?shù)墓β室膊幌嗤?，?yīng)用環(huán)境每類傳輸?shù)墓β室膊幌嗤?，?yīng)用環(huán)境也稍有不同，如下所示：也稍有不同，如下所示：電路類型電路類型傳輸功率傳輸功率應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境單端反激式單端反激式變換器變換器20100W小型儀器、儀表，家用電器等電小型儀器

17、、儀表，家用電器等電源，自動(dòng)化設(shè)備中的控制電源源，自動(dòng)化設(shè)備中的控制電源單端正激式單端正激式變換器變換器50200W小型儀器、儀表，家用電器等電小型儀器、儀表，家用電器等電源，自動(dòng)化設(shè)備中的控制電源源，自動(dòng)化設(shè)備中的控制電源推換式變換推換式變換器器100500控制設(shè)備，計(jì)算機(jī)等電源控制設(shè)備，計(jì)算機(jī)等電源半橋式變換半橋式變換器器1005000W焊機(jī)，超聲電源，計(jì)算機(jī)電源等焊機(jī)，超聲電源，計(jì)算機(jī)電源等全橋式變換全橋式變換器器500W30kW焊機(jī)、高頻感應(yīng)加熱，交換機(jī)等焊機(jī)、高頻感應(yīng)加熱，交換機(jī)等 開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管電流在開(kāi)關(guān)變壓器開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管電流在開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)產(chǎn)生上正下負(fù)的自感電動(dòng)

18、勢(shì)，次級(jí)產(chǎn)生初級(jí)產(chǎn)生上正下負(fù)的自感電動(dòng)勢(shì)，次級(jí)產(chǎn)生上負(fù)下正的互感電動(dòng)勢(shì)。上負(fù)下正的互感電動(dòng)勢(shì)。 整流二極管整流二極管D截止，由電容器截止，由電容器C放電形成負(fù)載放電形成負(fù)載電流。電流。300VVTDRL（a )基本電路基本電路C+300V e1+e2VT+_RL( b )開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通DCT2.4.2 單端反激式單端反激式變壓器型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源工作過(guò)程開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源工作過(guò)程 開(kāi)關(guān)管截止，變壓器初級(jí)電流中斷，于是在開(kāi)關(guān)管截止，變壓器初級(jí)電流中斷，于是在初級(jí)繞組產(chǎn)生反方向的自感電動(dòng)勢(shì)（上負(fù)下初級(jí)繞組產(chǎn)生反方向的自感電動(dòng)勢(shì)（上負(fù)下正），次級(jí)互感電動(dòng)勢(shì)也反一個(gè)方向。正），次級(jí)互感電動(dòng)勢(shì)也反一

19、個(gè)方向。 次級(jí)互感電動(dòng)勢(shì)使整流二極管次級(jí)互感電動(dòng)勢(shì)使整流二極管D導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)電流一方面流入負(fù)載，另一方面變壓器次級(jí)電流一方面流入負(fù)載，另一方面向電容器向電容器C充電儲(chǔ)能，以便開(kāi)關(guān)管再次導(dǎo)通時(shí)充電儲(chǔ)能，以便開(kāi)關(guān)管再次導(dǎo)通時(shí)向負(fù)載釋放能量。向負(fù)載釋放能量。e1_+IRL300VCVTD（ c )開(kāi)關(guān)管截止開(kāi)關(guān)管截止T_+e2 A.能量轉(zhuǎn)換過(guò)程能量轉(zhuǎn)換過(guò)程VT導(dǎo)通，導(dǎo)通，D截止，截止，T吸收能量；吸收能量；VT截止，截止，D導(dǎo)通，導(dǎo)通，T釋放能量。釋放能量。傳遞的能量越多，負(fù)載兩端形成傳遞的能量越多，負(fù)載兩端形成的電壓就越高。的電壓就越高。*VTTD2.4.2 單端反激式單端反激式

20、變壓器型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源工作過(guò)程開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源工作過(guò)程 B.穩(wěn)壓過(guò)程穩(wěn)壓過(guò)程取樣取樣電路電路比較比較放大放大基準(zhǔn)基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)脈沖產(chǎn)生與脈生與脈寬控制寬控制VTTD2.4.2 單端反激式單端反激式變壓器型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源工作過(guò)程開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源工作過(guò)程*2.4.3 調(diào)整輸出電壓的方法tVitVktVoViTONTVoVkKR L電壓電壓 變換器變換器VO = Vi =D ViT0NT占空比占空比 只要改變開(kāi)關(guān)脈沖的只要改變開(kāi)關(guān)脈沖的“占空比占空比”，就可以，就可以改變輸出電壓的高低。改變輸出電壓的高低。 在具體電路中，可以使開(kāi)關(guān)脈沖頻率固定，在具體電路中，可以使開(kāi)關(guān)脈沖頻率固定，改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間而改變輸出電壓

21、高低。改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間而改變輸出電壓高低。這種電源稱為這種電源稱為“調(diào)寬式調(diào)寬式”開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源。PWM 也可以使開(kāi)關(guān)管截止時(shí)間不變，只改變開(kāi)也可以使開(kāi)關(guān)管截止時(shí)間不變，只改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)短而改變輸出電壓高低。關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)短而改變輸出電壓高低。這種電源稱為這種電源稱為“調(diào)頻調(diào)寬調(diào)頻調(diào)寬”式開(kāi)關(guān)電源。式開(kāi)關(guān)電源。PFM三、單端反激式開(kāi)關(guān)電源理論計(jì)算三、單端反激式開(kāi)關(guān)電源理論計(jì)算 3 3.1.1 工作原理分析 1 1、在開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)VTVT導(dǎo)通期間：導(dǎo)通期間： maxmin)(PPonPinonPIItLUti2 2、在開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)VT截止期間截止期間 off2oP2PS2tLUINNTi

22、 max)(off20PonPin2PtLUItLUNN )(min圖圖2-2 單端反激式變換器單端反激式變換器3.2 3.2 單端反激式變換器也有三種工作狀態(tài)單端反激式變換器也有三種工作狀態(tài)1 1、磁通臨界連續(xù)的工作情況：、磁通臨界連續(xù)的工作情況： 02UNNUuPinceoninPoninPPonPinPofftUUNNtUULLNNtULLNUNt02022022 0UinoffonPoffonPinPUttNNttLULNN 222 圖圖8-16 臨界連續(xù)狀態(tài)時(shí)的電壓電流波形臨界連續(xù)狀態(tài)時(shí)的電壓電流波形2 2、磁通不連續(xù)的工作狀態(tài)、磁通不連續(xù)的工作狀態(tài) 圖8-17 磁通不連續(xù)時(shí)的工作波

23、形oninPofftUUNNt02)()(20max220max22onPPonttLUINNttLUIiontPinSdtiUTP011ontPSoninpinSLTtUtdtLUT022221ttSont diUTP2001PSoninttononPPSLTtUttdttLUINNTUon2)()(22)(020max20PSLoninLTRtUU203 3、磁通連續(xù)的工作狀況、磁通連續(xù)的工作狀況圖8-18 磁通連續(xù)時(shí)的工作波形 )(20max22onttLUIi)()(20min2onPonPinPttLUItLUNNnUUttNNUnUUUTtinttinoffonPtinSon120

24、0002UNNUuPince)11(1tintintinUUUinttonSSPthoninPKUPnIntTITLtUI0002)1 (2)(22122minPoffLSoninPLtnRTtUI3.33.3、輸入電壓、輸入電壓U Uinin與導(dǎo)通比與導(dǎo)通比t t的對(duì)應(yīng)關(guān)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系 inLttinHttUUnUmaxmaxminmin011即：即：輸入電壓最高時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通比是最小，輸入電壓最輸入電壓最高時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通比是最小，輸入電壓最低時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通比是最大。因此，輸入電壓與導(dǎo)通比是低時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通比是最大。因此，輸入電壓與導(dǎo)通比是一一對(duì)應(yīng)一一對(duì)應(yīng)，相互制約相互制約的。運(yùn)行中由于閉環(huán)調(diào)

25、節(jié)，這種相互的。運(yùn)行中由于閉環(huán)調(diào)節(jié)，這種相互適應(yīng)是自動(dòng)的。但必須指出的是，由控制電路振蕩器和適應(yīng)是自動(dòng)的。但必須指出的是，由控制電路振蕩器和PWMPWM門閂電路本身固有的最大最小導(dǎo)通比，一定要與運(yùn)行條件門閂電路本身固有的最大最小導(dǎo)通比，一定要與運(yùn)行條件所需的最大最小導(dǎo)通比不矛盾，否則就會(huì)失調(diào)所需的最大最小導(dǎo)通比不矛盾，否則就會(huì)失調(diào)。3.4 磁通復(fù)位問(wèn)題 PoffoninNNttUU20為了不致于出現(xiàn)磁路飽和每個(gè)開(kāi)關(guān)周期工作磁通都能復(fù)位，因此：為了不致于出現(xiàn)磁路飽和每個(gè)開(kāi)關(guān)周期工作磁通都能復(fù)位，因此： 1.1.單端反激式變換器開(kāi)關(guān)變壓器的鐵芯都帶有單端反激式變換器開(kāi)關(guān)變壓器的鐵芯都帶有氣隙氣隙

26、。2.2.初級(jí)繞組電流實(shí)現(xiàn)初級(jí)繞組電流實(shí)現(xiàn)脈沖限流控制脈沖限流控制。 3.5 3.5 間歇振蕩問(wèn)題間歇振蕩問(wèn)題 當(dāng)電網(wǎng)電壓升到一定值而又很大的情況下，欲維當(dāng)電網(wǎng)電壓升到一定值而又很大的情況下，欲維持輸出電壓恒定，則脈寬調(diào)制器會(huì)使脈寬減少到某一極限持輸出電壓恒定，則脈寬調(diào)制器會(huì)使脈寬減少到某一極限值時(shí)，不能再減小了，只能以最小導(dǎo)通比運(yùn)行，但由于導(dǎo)值時(shí)，不能再減小了，只能以最小導(dǎo)通比運(yùn)行，但由于導(dǎo)通時(shí)所儲(chǔ)存的能量沒(méi)有釋放回路，就有可能出現(xiàn)：通時(shí)所儲(chǔ)存的能量沒(méi)有釋放回路，就有可能出現(xiàn)：有的振蕩周期沒(méi)有有的振蕩周期沒(méi)有PWMPWM脈沖輸出，開(kāi)關(guān)管不導(dǎo)通，有脈沖輸出，開(kāi)關(guān)管不導(dǎo)通，有的振蕩周期就很寬，變

27、成了作周期性或非周期性的間歇振的振蕩周期就很寬，變成了作周期性或非周期性的間歇振蕩器，這時(shí)輸出電壓不穩(wěn)，紋波大，變壓器發(fā)出刺耳的哨蕩器，這時(shí)輸出電壓不穩(wěn)，紋波大，變壓器發(fā)出刺耳的哨叫聲?？朔@一問(wèn)題的辦法之一，也是最安全和可靠的辦叫聲。克服這一問(wèn)題的辦法之一，也是最安全和可靠的辦法是在付繞組中加一固定負(fù)載電阻（假負(fù)載），以防負(fù)載法是在付繞組中加一固定負(fù)載電阻（假負(fù)載），以防負(fù)載開(kāi)路，這樣電網(wǎng)電壓最高，負(fù)載開(kāi)路了，由于有固定的假開(kāi)路，這樣電網(wǎng)電壓最高，負(fù)載開(kāi)路了，由于有固定的假負(fù)載，脈寬保證有一最小的寬度而不致于出現(xiàn)間歇振蕩現(xiàn)負(fù)載，脈寬保證有一最小的寬度而不致于出現(xiàn)間歇振蕩現(xiàn)象。最小的脈寬是由控制電路振蕩器的最小導(dǎo)通比決定的。象。最小的脈寬是由控制電路振蕩器的最小導(dǎo)通比決定的。 3.2尖