【正文】 22/2/10 26 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) 基準(zhǔn)電壓和反饋信號(hào)通過(guò)誤差放大器后輸出差值信號(hào) Vc， Vc與振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波 Vs進(jìn)行比較，從而改變 PWM脈沖的寬度，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。 2022/2/10 24 理想的開(kāi)關(guān)元件是導(dǎo)通時(shí)開(kāi)關(guān)的電阻或電壓為零，關(guān)斷時(shí)開(kāi)關(guān)的電阻為無(wú)窮大。 快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同，它是在 P型、 N型硅材料中間增加了基區(qū) I，構(gòu)成 PIN硅片。它在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于 MOSFET ，其不同點(diǎn)在于 IGBT 是在 N 溝道功率 MOSFET 的 N+ 基板（漏極）上增加了一個(gè) P+ 基板（ IGBT 的集電極），形成 PN 結(jié) j1 ，并由此引出漏極、柵極和源極則完全與 MOSFET 相似。 MOSFET的最小導(dǎo)通電壓由器件的漏源間導(dǎo)通電阻決定，通常低壓器件的導(dǎo)通電阻值較小，高壓器件的導(dǎo)通電阻值較大。 2022/2/10 18 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) MOSFET 具有快速的開(kāi)關(guān)性能，不存在存儲(chǔ)效應(yīng)，沒(méi)有存儲(chǔ)時(shí)間，可在 1MHz高頻下有效工作。 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) 2022/2/10 17 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) 開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器和高頻電感主要采用軟磁鐵氧體材料，包括 MnZn 、 NiZn 、 MgZn 三大類(lèi)，其中 MnZn 系鐵氧體材料有高的磁導(dǎo)率和較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，在 1MHz 以下有低的磁損耗，所以更適合于大功率使用。從輸出電壓的公式可以看出，當(dāng) Uin發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調(diào)整占空比 D可以保持輸出電壓的穩(wěn)定 Uin D n1/n2 Uo 2022/2/10 16 ++N1S2S3S4VD1VD2VD4VD3LS1N2++uduTU i UoW2W1S1( S4)S2( S3)uS 1( uS 4)uS 2( uS 3)iS 1( iS 4)iS 2( iS 3)iD 1( iD 4)iS 2( iS 3)tonTttttttttUiUiiLiLOOOOOOOO全橋變換器由 4只開(kāi)關(guān)管組成。電容的容量越大，電容器兩端的交流紋波分量越低，交流電壓突變影響越小，越有利于開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定。 2022/2/10 13 輸入電網(wǎng)濾波器 用來(lái)減小電網(wǎng)干擾對(duì)開(kāi)關(guān)電源的影響，同時(shí)抑制電源模塊產(chǎn)生的干擾噪聲進(jìn)入電網(wǎng)，影響其他電氣設(shè)備運(yùn)行。它把直流電壓變換成高頻交流電壓，通過(guò)高頻變壓器隔離，再將高頻變壓器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時(shí)還防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾。 開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi) 2022/2/10 12 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) 開(kāi)關(guān)電源主要包括輸入電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波器、直流變換器、控制電路、保護(hù)電路。 2022/2/10 11 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) ? 開(kāi)關(guān)電源的主要組成部分是直流 直流變換器，根據(jù)直流 直流變換器的工作原理，開(kāi)關(guān)電源可分為脈寬調(diào)制（ PWM）、脈頻（ PFM）調(diào)制兩種類(lèi)型。為提高效率，必須使功率調(diào)整器件處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí)，壓降很小，幾乎不消耗能量，關(guān)斷時(shí)漏電流很小，也幾乎不消耗能量，因此，功率轉(zhuǎn)換效率較高。線(xiàn)性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較?。还ぷ鳟a(chǎn)生的噪聲低；效率較低；發(fā)熱量大（尤其是大功率電源）。 在 u2的負(fù)半周內(nèi)， a端電位低于 b端電位， VT2和 VT3承受正向電壓，但在 ππ+α之間， VT2和VT3不導(dǎo)通，負(fù)載電壓 ud與負(fù)載電流 id均為零。 在相控型電源中，采用適當(dāng)?shù)目刂齐娐肥咕чl管的導(dǎo)通相位根據(jù)輸入電壓或負(fù)載電流變化自動(dòng)調(diào)整，其輸出電壓就能穩(wěn)定不變。在匝比數(shù)確定的情況下，如果輸入交流電壓發(fā)生變化，直流輸出電壓也發(fā)生變化。 輸出平均電壓： 222020 22)()s i n(22 1)(2 1 UUtdtUtduU oO ???? ?? ?????? ??iD1,3 iD2,4 VD4 VD3 VD2 VD1 Tr u1 u2 a b RL uo a橋式整流電路 O O O iD1, iD3 iD2, iD4 iD1, iD3 π 4 π 3 π 2 π ωt u2 ωt io ωt uo D1 D3 導(dǎo)通 D2 D4 導(dǎo)通 D1 D3 導(dǎo)通 D2 D4 導(dǎo)通 iD2, iD4 （三相） b a c T n 負(fù) 載 i a i d u d VT 1 VT 3 VT 5 VT 4 VT 6 VT 2 d 2 d 1 直流電源發(fā)展歷史 u 2 u d1 u d2 u 2L u d u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u a u c u b ? t 1 O ? t O ? t 22 UUU d ???輸出平均電壓： 2022/2/10 5 直流電源發(fā)展歷史 對(duì)于橋式整流器，當(dāng)輸入交流電壓確定時(shí)，直流輸出電壓也確定，如果需要改變直流輸出電壓，必須改變變壓器初級(jí)線(xiàn)圈和次級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)比。這種靠改變晶閘管導(dǎo)通來(lái)控制整流器輸出電壓的電源稱(chēng)為 相位控制型整流器，簡(jiǎn)稱(chēng)相控整流器或相控電源。 在 απ之間， VT1和 VT4均處于導(dǎo)通狀態(tài)， ud等于 u2。線(xiàn)性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類(lèi)直流穩(wěn)壓電源。 直流電源發(fā)展歷史 在線(xiàn)性電源中，功率調(diào)整器件串聯(lián)在負(fù)載回路中，而且工作在線(xiàn)性區(qū)，因此功率轉(zhuǎn)換效率較低。當(dāng)工作頻率由 50Hz提高到 50kHz時(shí)，鐵芯截面積將大大減小。 ? 在隔離式開(kāi)關(guān)電源中，根據(jù)變換器的結(jié)構(gòu)，分為單端反激型、單端正激型、推挽型、半橋和全橋五種類(lèi)型。 直流變換器： 是開(kāi)關(guān)電源的關(guān)鍵部分。 保護(hù)電路： 當(dāng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流短路時(shí)，保護(hù)電路使開(kāi)關(guān)電源停止工作以保護(hù)負(fù)載和電源本身。 電源輸入 負(fù)載輸出 簡(jiǎn)單的電網(wǎng)濾波器示意圖 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) 2022/2/10 14 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) 輸入整流濾波 開(kāi)關(guān)電源輸入一般采用橋式整流和電容濾波的方式，單相或三相電網(wǎng)電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波后變?yōu)橹绷鳌? 變壓器 整流電路 濾波器直流 交流 交流 脈動(dòng)直流 直流逆變電路開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) DnnUTtnnUU inonino ??????1212ton是開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間， T是 PWM脈沖的時(shí)間周期， D稱(chēng)為 PWM脈沖的占空比。經(jīng)過(guò) ton后，S S4關(guān)斷，變壓器次級(jí)繞組電壓消失，電感 L中的電流開(kāi)始線(xiàn)性下降， 4個(gè)