開關電源個人總結

1、開關電源：分類：兩種調制方式1、PWM脈寬調制，固定頻率調節(jié)導通脈沖寬度，與電子開關兩端電壓電流無關又叫“硬開關”；2、PFM（諧振開關）頻率調制，利用改變開關頻率達到調制作用，控制方法：使電子開關在其兩端電壓為零時導通，或者使流過開關的電流為零時關斷，又稱“軟開關”相比PWM優(yōu)點，頻率可提高到兆赫級，體積和重量顯著減小，缺點難控制，開關所受應力大；原理：諧振方法，分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振；電路中加直流電壓，在串聯(lián)的RC上，電流按正弦規(guī)律無阻尼振蕩，這個頻率就是電路中諧振頻率，也叫振蕩頻率，利用諧振現(xiàn)象，電子開關兩端電壓正弦規(guī)律振蕩，為零時，使電子開關導通，流過電流，稱為零電壓開通（zero v

2、oltage switching ZVS），同理，流過電子開關的電流振蕩為零時，使電子開關關斷，稱為零電流關斷（zero current switching ZCS）；利用諧振現(xiàn)象，使電子開關按正弦規(guī)律變化，來達到ZVS ZCS的條件，以這種技術為主導的變換器稱為諧振變換器，他有串聯(lián)和并聯(lián)變換器兩種，如果在橋式變換器橋的輸出端為串聯(lián)LC網絡，再接變壓器的原邊繞組，稱為串聯(lián)諧振變換器，如果在橋式變換器串聯(lián)LC網絡的電容兩端并聯(lián)變壓器原邊繞組，稱為并聯(lián)諧振變換器。正向和反向LC回路值不一樣，振蕩頻率不同，電流幅值不同，稱為振蕩不對稱，一般正向波大于負向半波，稱為準諧振。利用這種現(xiàn)象創(chuàng)造零電壓或者零

3、電流條件的變換器稱為準諧振變換器。諧振回路，參數(shù)可超過兩個，例如三個或多個，稱為多諧振變換器；三種諧振變換器主要靠調整開關頻率，所以是調頻系統(tǒng)。正是由于調頻系統(tǒng)難控制，近來研究熱門課題零開關-PWM變換器和零轉換-PWM變換器。零開關-PWM變換器在準諧振電路中增加輔助開關控制電路，變換器一個周期內一部分時間按zcs 或zvs工作，另一部分按PWM變換器工作，分稱為ZVS-pwm ZCS-pwm變換器。諧振網絡中電感與主開關串聯(lián)的（零開關）。零轉換并無區(qū)別，只是諧振網絡中的電感與主開關并聯(lián)的。分類：（每一類的隔離 無隔離后都有六種拓撲結構）多數(shù)電路有個性典型實用價值，有的電路并無實用價值。軟開

4、關技術 控制技術：新的控制方法自適應 模糊控制 神經網絡控制 有源功率因數(shù)校正技術（APEC）高頻磁元件壓電變壓器（壓電陶瓷）PET飽和電感應用：消除二次寄生振蕩，減少循環(huán)能量，吸收浪涌，抑制尖峰分布電源電源智能化技術開關電源的EMI與EMC開關電源的三種基本拓撲電路降壓型工作原理： 又分連續(xù)傳導和斷續(xù)模式，主要看電流在一個周期內是否全大于零輸入輸出關系：Vout=D*Vin占空比D=Ton/Ts電流模式控制遇到電感電容取舍，大電感輸出電容紋波電流小，會使電流模式無法實現(xiàn)，有著差的負載瞬態(tài)響應小電感，紋波增大，電流控制模式應用更容易，負載瞬態(tài)改善前置回饋控制基本運用數(shù)字控制技術，檢測到輸入電壓

5、變化，數(shù)字控制器采取合適自適應行動，影響輸入?yún)?shù)同步降壓變換器如果輸出電流要求高，多余能量被續(xù)流二極管消耗，限制最小輸出電壓實現(xiàn)。為了在大電流時減少功率損耗，獲得低輸出電壓，將二極管用低導通電阻MOSFET替換，此mos和降壓mos同步開關，因此叫做同步降壓變換器mos雙向導通，電感電流接近零，同步mos必須迅速關斷，否則由于LC諧振電感電流達到零后反向，如果不及時關斷mos相當于輸出電容負載，并消耗功率。多相同步降壓變換器實現(xiàn)低電壓負載電流大于35A單相同步變壓器不現(xiàn)實，大電流時需要幾個變換器并聯(lián)傳遞，使輸入輸出電容最優(yōu)化，所有并聯(lián)轉換器運行于同一個時基，每個轉換器以固定時間或者相位接著前一

6、個轉換器開始工作，這稱為多相同步降壓變壓器，多相降壓器輸入電流續(xù)流紋波小，小電容值符合多相同步降壓的設計要求。多相同步降壓原理圖對單相非同步BUCK電路仿真改變電容值對輸出電壓的影響非常小，紋波系數(shù)非常大，可能還和電感有關，只有修改電阻值對輸出電壓影響敏感，并能顯著減小紋波系數(shù)。對整個LRC電阻做簡單二階分析，查看原因！單相同步CCM截圖參考論文：DC-DC整體構成以及系統(tǒng)設計整體性能：輸入電壓范圍：2.625-5.5V輸出可編程范圍：0.8-5V可選擇PFM和PWM模式效率高達95%良好負載性開關電流達1.5A內設過熱保護、欠壓保護PFM工作原理：也叫跨脈沖調制（PSM，以開關管控制信號，略

7、過一部分時鐘周期得名），對于經典脈頻調制，此方式下固定時鐘定為50%占空比，通過電壓反饋實現(xiàn)頻率調制，當輸出電壓低于一定值，固定時鐘控制開關的開啟與關閉，直到輸出上升電壓到調整值，輸出高于調整值，開關管關閉直到輸出下降到調整值，原理圖如下：數(shù)字電源管理典型電路關于模擬和數(shù)字控制器的性能比較：Control propertiesADSwitching frequency (cpu limitaton)+-Precision(tolerance ,aging ,temperature effects ,drift ,offset ,etc)-+Resolution(numerical proble

8、ms ,quantization ,rounding ,etc)+-Bandwidth(sampling loop ,ADC-DAC speed)+-Instantaneous over current protection+-Compatibility with power components+-Power requirements+-Communication, data management-+Understanding theory+-Advanced control algorithm(non-linear control ,improved transient)-+Multipl

9、e loops-+Cost of controller+-Cost of a platform(flexibility ,time to market)-+Component count(comparable functionality , integration) -+reliability+?數(shù)字控制器的設計根據(jù)其特性，可等效為數(shù)字濾波器的設計：FIR IIR兩個重要部分：Analog to digital converter sample and hold circuit （sampling the value at pre-detemined holding the value til

10、l the next sample ）關于電壓型和電流型控制器：電壓型單環(huán)控制設計簡單，但是反饋環(huán)路補償電路設計復雜，且瞬態(tài)響應速度慢，原因為電壓型單環(huán)控制，從控制系統(tǒng)反饋分析來看，對于LC二階電路為保證較好的穩(wěn)定性，最好反饋回路引入兩個變量進行控制，而電壓型只引入電壓變量，反饋進行控制時電流變量引起的變化通過負載轉變成電壓才能被反饋回路識別，然后做出響應，這就是電壓型瞬態(tài)響應較慢的原因，也可能是造成電壓型開關頻率不能太高的原因，對于電流型，采用電流電壓雙環(huán)控制，直接采樣電流變換，直接在電感前端采樣，未經過LC回路的傳輸延遲，所以可達到較快的反應速度，一個周期內基本上可以進行快速控制，主要對于

11、降壓型電路來說主開關管的變量就是電流，直接對電流控制可以達到直接控制的目的，同樣加電流采樣環(huán)，在后面設計保護電路（作為過壓過流保護以及軟啟動的開關標志）有一定的便利性，作為電流型雙環(huán)控制設計稍微復雜，不過如果設計適當?shù)拿總€環(huán)路都是一階無條件穩(wěn)定系統(tǒng)，相對性能和設計難度的折中，現(xiàn)在電流型已作為主流控制方式，但是單純對電流型單路來說，在占空比大于50%時，由于擾動量的存在，會導致誤差越來越大，從而導致電路越來越不穩(wěn)定，需要增加斜坡補償電路進行相應補償，時下對于斜坡補償也出現(xiàn)了許多新技術，后面將會詳細討論。電流型電路中的一些技術點：死區(qū)控制：為了避免兩個開關管同時導通的能量損失，需要在控制電路中增加死區(qū)電路，對于死區(qū)電路，傳統(tǒng)的就是通過添加固定延遲達到死區(qū)控制呢效果，這種方法相對來講，要考慮最壞情況所以死區(qū)時間會根據(jù)最壞情況進行設置，導致電路的性能會有所降低。最近幾年提出了一種新的技術，自適應斜坡補償電路，根據(jù)負載和電路的電流變化動態(tài)調整死區(qū)時間，實現(xiàn)電路的