艾默生開關電源基礎解析資料word版本

1、HUAWEI匯報提綱匯報提綱艾默生開關電源基礎解析資料HUAWEI匯報提綱匯報提綱HUAWEI匯報提綱匯報提綱開關電源發(fā)展里程開關電源發(fā)展里程HUAWEI匯報提綱匯報提綱簡單電源相控電源線性電源開關電源開關電源發(fā)展里程開關電源發(fā)展里程HUAWEI匯報提綱匯報提綱 線性穩(wěn)壓電源原理線性穩(wěn)壓電源原理線性穩(wěn)壓電源是指完成電壓調(diào)整功能的器件始終工作在于線性放大區(qū)的一種直流穩(wěn)壓電源，是發(fā)展最早應用最廣的一種電源變壓器整流濾波串聯(lián)晶體管基準電壓采樣電壓Vo誤差放大器HUAWEI匯報提綱匯報提綱idutrdudu2 相控穩(wěn)壓電源原理相控穩(wěn)壓電源原理u20wtHUAWEI匯報提綱匯報提綱 誤差 放大器電壓/脈

2、沖轉(zhuǎn)換器 電網(wǎng)濾波整流濾波基準電壓采樣電壓Vo 開關穩(wěn)壓電源是指電壓調(diào)整功能的器件以開關方式進行工作的一種直流穩(wěn)壓電源，在此主要指利用高頻開關功率器件通過變換技術而制成的高頻開關直流穩(wěn)壓電源，簡稱開關電源 開關穩(wěn)壓電源原理開關穩(wěn)壓電源原理HUAWEI匯報提綱匯報提綱 線線性性穩(wěn)穩(wěn)壓壓電電源源: 功率轉(zhuǎn)換效率為 2040，發(fā)熱損耗嚴重，體積大，重量重，功率體積系數(shù)為 2030w/dm3，對電網(wǎng)電壓及頻率大范圍變化的適應性較差，輸出電壓保持時間僅有 5ms，電壓負載穩(wěn)定度低，但線性穩(wěn)壓電源具有線路簡單、動態(tài)響應快、干擾小、穩(wěn)壓性能好等優(yōu)點。 開開關關穩(wěn)穩(wěn)壓壓電電源源: 與線性穩(wěn)壓電源相比，轉(zhuǎn)換效率

3、為 6590，發(fā)熱少，體積小，重量輕，功率體積系數(shù)為 60100w/dm3，對電網(wǎng)電壓及頻率大范圍變化具有較強的適應性，輸出電壓保持時間較長為 20ms，電壓負載穩(wěn)定度高，但控制線路較復雜。 線性、開關穩(wěn)壓電源特點線性、開關穩(wěn)壓電源特點相控穩(wěn)壓電源：相控穩(wěn)壓電源：工頻變壓器體積龐大，晶閘管整流電路功率因數(shù)低， 噪音大。HUAWEI匯報提綱匯報提綱HUAWEI匯報提綱匯報提綱基本變換器基本變換器-BUCK電路電路Buck 變換器R C D1L VsT HUAWEI匯報提綱匯報提綱基本變換器基本變換器-BOOST電路電路Boost 變換器TC VsL R D1HUAWEI匯報提綱匯報提綱單端正激型

4、變換電路 單端正激型變換電路和電路中變壓器初級與次級繞組極性如圖所示。 為了有效地傳遞能量，在輸出電路中，必須有儲能元件電感 L單端正激型變換電路工作過程如下：當功率管 T 導通時，根據(jù)圖中變壓器所示極性，二極管 D2處于正向偏置，同時把能量儲存在電感 L 中，此時二極管 D1處于反向偏置。T 管截止時，輸出回路中儲存在電感中的能量通過續(xù)流二極管 D3繼續(xù)傳遞給負載 R1。 帶變壓隔離器帶變壓隔離器DC-DC變換電路變換電路HUAWEI匯報提綱匯報提綱雙正激型變換電路當負載要求較大功率時，通常采用雙正激型變換電路， 當功率管 T1、T2 導通時，根據(jù)圖中變壓器所示極性，二極管 D3處于正向偏置

5、，同時把能量儲存在電感 L 中，此時二極管 D1、處于反向偏置。T、管截止時，、管導通，將變壓器中的剩磁反饋給電網(wǎng)，輸出回路中儲存在電感中的能量通過續(xù)流二極管 D繼續(xù)傳遞給負載。 由于單端正激型開關穩(wěn)壓電源具有電壓調(diào)整率低，帶負載能力強，輸出電壓紋波小，電路結構簡單，方便實現(xiàn)多路輸出的優(yōu)點。但單端正激型開關穩(wěn)壓電源的主要缺點是高頻變壓器鐵芯僅工作于 BH 曲線的一側(cè)，因而利用率和效率都很低，D1T2T1U1D2TD3DCLUo 帶變壓隔離器帶變壓隔離器DC-DC變換電路變換電路HUAWEI匯報提綱匯報提綱全橋式變換電路全橋式變換電路 帶變壓隔離器帶變壓隔離器DC-DC變換電路變換電路HUAWE

6、I匯報提綱匯報提綱HUAWEI匯報提綱匯報提綱 開關穩(wěn)壓電源原理圖開關穩(wěn)壓電源原理圖電路主要包括兩部分。一是功率變換電路，由功率開關管和輸出變壓器構成。二是控制電路，由基準振蕩、檢測放大、脈沖調(diào)制及分頻驅(qū)動電路等組成。HUAWEI匯報提綱匯報提綱基本概念基本概念PWMPWM-脈寬調(diào)制法（Pulse-Width Modulation)這一技術主要是在主電路工作周期不變的情況下，通過改變功率管的導通截止時間，以控制輸出電壓穩(wěn)定在預先確定的電壓值上，PWM 方式提供了優(yōu)越的性能如：良好的線性、負載調(diào)整率高以及溫度變化過程具有較高的穩(wěn)定性等。HUAWEI匯報提綱匯報提綱常用術語常用術語占空比開關頻率穩(wěn)

7、壓精度均流EMC HUAWEI匯報提綱匯報提綱HUAWEI匯報提綱匯報提綱傳統(tǒng)傳統(tǒng)PWM控制（硬開關）控制（硬開關）硬開關模式硬開關模式U Ui iP = i P = i * * U = 0 U = 0U Ui iP = I P = I * * U = 0 U = 0開關過程損耗大，開關器件頻率較低，開關過程損耗大，開關器件頻率較低，幾幾KHZ-KHZ-二十二十KHZKHZ，以避免較大的開關損耗。，以避免較大的開關損耗。HUAWEI匯報提綱匯報提綱諧振技術諧振技術諧諧 振振 技技 術術(ZCS,ZVS)(ZCS,ZVS) 器件工作電流峰值大器件工作電流峰值大 變頻控制變頻控制國外電源多采用此技

8、術國外電源多采用此技術L1C1S諧振電路諧振電路VIVVII P（開關損耗接近期望值）HUAWEI匯報提綱匯報提綱軟開關技術軟開關技術U Ui iP P0 0 PS系列電源采用的開關技術軟開關技術.定頻.應力小.與器件結合 MOSFET ZVS ON IGBT ZCS OFFHUAWEI匯報提綱匯報提綱功功率率因因數(shù)數(shù)校校正正功功率率因因數(shù)數(shù)定定義義在正弦交流電路中，交流電壓和交流電流均為同頻率的正弦波，電路的功率因素定義為:功率因數(shù) = 平均功率/視在功率 在單相電路中，平均功率 P=UICos，U相電壓有效值，I相電流有效值，為相電流與相電壓之差，視在功率 S=UI。在對稱三相電路中，平均

9、功率 P=3 UICos，視在功率 S=3UI。 功率因數(shù)電路原理圖功率因數(shù)電路原理圖HUAWEI匯報提綱匯報提綱提高功率因數(shù)的意義提高功率因數(shù)的意義一般開關電源通常采用輸入整流和濾波，不帶任何功率因數(shù)校正措施，其功率因數(shù)約為 0.65，若大量采用開關電流，會使電網(wǎng)電壓波形失真，使三相四線制低壓電網(wǎng)失衡，主要危害：(1)嚴重的諧波電流污染電，干擾其他設備；(2)輸入電流有效值大，保險絲增大，擴大了昂貴的開關電源濾波器的規(guī)格；(3)三相四線制，三次諧波在中線上同相位，合成后中線電流很大，可能超過相電流，但中線無保護裝置，可能過熱起火發(fā)生安全危害。 功率因數(shù)對電源系統(tǒng)的影響功率因數(shù)對電源系統(tǒng)的影響

10、HUAWEI匯報提綱匯報提綱 功率因數(shù)對電源系統(tǒng)的影響功率因數(shù)對電源系統(tǒng)的影響Vii電路圖 輸入電壓電流波形非線性元件和儲能元件結合，電流波形嚴重畸形，呈脈沖狀嚴重畸形的非正弦電流危害電網(wǎng)，輸入端功率因數(shù)下降HUAWEI匯報提綱匯報提綱通常有兩種方法對電路進行功率因數(shù)校正：無源 PFC 電路和有源 PFC 電路。無源 PFC 電路工作原理 體積、重量大，難以得到高功率因數(shù) 成本低、可靠性高、EMI 小LR無源濾波器 功率變換電路原理圖功率變換電路原理圖HUAWEI匯報提綱匯報提綱 -E/A+Z=XY-+乘法器Q1iL,refLoadvo(sensed)vrefveCoVoLiL-E/A+vst

11、瞬時反饋|vs|vs|/k 補償器(a)tonTs開 關 調(diào) 制VcontrVs iLtiref (b) (c)方式(a)原理圖(b)開關圖 6-16 平均電流控制調(diào)制信號(c)電感電流波形 功率變換電路原理圖功率變換電路原理圖HUAWEI匯報提綱匯報提綱有源有源 PFC 電路工作原理電路工作原理(1) 峰值電流控制 峰值電流控制是早期發(fā)展出的一種 PFC 控制方式，是它工作于恒頻開關方式。(2) 平均電流控制平均電流控制方式是在峰值電流控制方式的基礎上，改進峰值電流控制方式的不足而發(fā)展起來的，現(xiàn)在已經(jīng)成為應用最廣泛的一種 PFC 控制方式。 功率變換電路原理圖功率變換電路原理圖1) 控制的準

12、確性高。需要作控制的電量一電感電流平均值直接受控，電感電流波形質(zhì)量好，校正后的功率因數(shù)高，一般可達 0.99 以上，逼近 1。2) 無須斜坡補償。3) 較好的抗噪聲能力?？刂齐娐分凶枞菥W(wǎng)絡起到抑制干擾尖峰的作用。4) 大大減小了電流過零畸變。 平均電流檢測法特點HUAWEI匯報提綱匯報提綱軟件均流硬件均流均流原理均流原理集中式電源系統(tǒng)集中式電源系統(tǒng)分布式電源系統(tǒng)分布式電源系統(tǒng)降低單個功率模塊的應力應用冗余技術提高系統(tǒng)可靠性原郵電部標準：均流度5%HUAWEI匯報提綱匯報提綱均流原理均流原理監(jiān)控模塊整流模塊整流模塊整流模塊12N+1監(jiān)控軟件均流控制響應速度慢穩(wěn)定性、可靠性HUAWEI匯報提綱匯報

13、提綱硬件均流硬件均流整流模塊整流模塊整流模塊12N+1均流速度快可靠度高均流原理均流原理HUAWEI匯報提綱匯報提綱 先進的電力電子技術先進的電力電子技術 均流技術均流技術 硬件低差自主均流技術-利用系統(tǒng)本身硬件（均流控制芯片）實現(xiàn)均流功能。 特點：均流建立速度快； 可靠性高 均流不平衡度 3% HUAWEI匯報提綱匯報提綱HUAWEI匯報提綱匯報提綱SCRSCR開關電源常用元器件開關電源常用元器件GTRGTR開關器件開關器件GTOGTOHUAWEI匯報提綱匯報提綱IGBTIGBT開關電源常用元器件開關電源常用元器件MOSFEMOSFET T開關器件開關器件MCTMCTHUAWEI匯報提綱匯報提綱開關電源常用元器件開關電源常用元器件磁芯材料磁芯材料電解電容器電解電容器HUAWEI匯報提綱匯報提綱開關電源常用元器件開關電源常用元器件控制電路芯片控制電路芯片UC3854 PFCPFC PWM PWM 均流均流HUAWEI匯報提綱匯報提綱開關電源常用元器件開關電源常用元器件防護器件防護器件U壓敏電阻器壓敏電阻器 氣體放電管氣體放電管 TVSTVS（瞬