【正文】 充電。同樣地，這個(gè)電路也相當(dāng)于降壓式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。附邊感應(yīng)出脈動(dòng)直流信號(hào)，通過(guò)VD對(duì)C12反向充電。在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間，L積蓄能量。開(kāi)關(guān)管在零電流時(shí)關(guān)斷。從外部看，L、C部分類(lèi)似于短路。③ 諧振頻率：。PWM一般只能達(dá)到幾百K，但諧振開(kāi)關(guān)電源可以達(dá)到1M以上。下面是這兩種開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)單原理圖。實(shí)際上，諧振開(kāi)關(guān)中的所謂“諧振”并不是真正理論上的諧振，而是L、C電路在送電瞬間產(chǎn)生的一個(gè)阻尼振蕩過(guò)程。諧振角頻率： (39)特性阻抗： (310)動(dòng)態(tài)過(guò)程如下：① 線性階段（）：在S導(dǎo)通前，VD2處于續(xù)流階段。 (316)諧振到時(shí)刻，諧振電流歸零。③ 恢復(fù)階段（）：由于VC1滯后1/4個(gè)諧振周期，因而在t2后，因L2的作用還將繼續(xù)向負(fù)載放電，直至=0。(2) 零電壓開(kāi)關(guān)ZCS在S導(dǎo)通時(shí)諧振，而ZVS則在S截止時(shí)諧振，二者形成對(duì)偶關(guān)系。相對(duì)于軟開(kāi)關(guān)，普通開(kāi)關(guān)電源的轉(zhuǎn)換器也叫硬開(kāi)關(guān)。之后，與開(kāi)始諧振，經(jīng)過(guò)半個(gè)諧振周期，再次諧振到，上升到最大值，而為零，S2關(guān)斷，和將被保持，無(wú)法繼續(xù)諧振。S2的作用主要是隔斷諧振產(chǎn)生保持階段。此時(shí)，電路以常規(guī)PWM方式運(yùn)行。為SS2的結(jié)電容。② Buck零電壓開(kāi)關(guān)變換器UinCRVDVDSLRCRR0SCSI0圖325 Buck型ZVS準(zhǔn)諧振變換器（a）線性階段（S導(dǎo)通）：S導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓Uin將對(duì)充電，并提供輸出恒流。（d）諧振階段3（S關(guān)斷導(dǎo)通）：續(xù)流期間，、繼續(xù)諧振。用做續(xù)流二極管。這個(gè)電路和對(duì)稱全橋的區(qū)別是，對(duì)稱全橋由于滯后橋臂有續(xù)流二極管和電容，因此在電流過(guò)零后，將形成反向流通渠道，因此要有比較大的電感來(lái)維持電流過(guò)零的時(shí)間，以完成對(duì)滯后橋臂的開(kāi)關(guān)。(d) S3導(dǎo)通上升沿觸發(fā)一單穩(wěn)態(tài)脈沖，控制輔管Sc導(dǎo)通。ViR0S1S3S2S4C1C2VD1VD2LKL0C0C3圖327 不對(duì)稱移相全橋零電壓零電流變換器 其它軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展概況其實(shí)，為了提高對(duì)輸入電壓、負(fù)載變化的適應(yīng)能力，降低開(kāi)關(guān)管電壓、電流應(yīng)力，減少開(kāi)關(guān)損耗等目的，其它改進(jìn)型的軟開(kāi)關(guān)類(lèi)型還有很多，也有許多問(wèn)題需要討論，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是這些篇幅所能探討的。只是去掉開(kāi)關(guān)電源的輸入電路及部分輸出整流器件，形成簡(jiǎn)單的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊。這個(gè)方案可以使開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力降低到輸入直流電壓的一半。此次設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源使用的電源控制芯片是：M51995AFP。工作頻率：小于500KHz。該特性具有滯回特性，即開(kāi)啟電壓比關(guān)閉電壓高。⑥ 輸出低電平/灌電流特性這是芯片工作在拉電流/高電平狀態(tài)的特性。圖44 振蕩器等效電路Ron：充電電阻，Roff：放電電阻，Cf：計(jì)時(shí)電容如圖44，由內(nèi)部充放電控制信號(hào)來(lái)控制對(duì)CF進(jìn)行充放電。 當(dāng)，取；當(dāng),??；，取實(shí)際值。B=D*E，可以得到B點(diǎn)波形。 圖48 輸出電路從邏輯關(guān)系看，輸出電路是在比較和鎖存電路的C點(diǎn)輸出高電平期間開(kāi)通（芯片輸出高電平，電源開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通），從而觸發(fā)電源電路輸出的。圖49為時(shí)序圖。只有在CT端電壓上升期才會(huì)產(chǎn)生輸出脈沖。DET端不用時(shí)，可以接地。圖413 ON/OFF外部電路⑨ 過(guò)壓保護(hù)（OVP）電路OVP端子用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)，并具有遲滯特性。 開(kāi)關(guān)電源電路分析該電路實(shí)際上是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的普通PWM開(kāi)關(guān)電源電路。開(kāi)關(guān)管使用了MOSFET器件，開(kāi)關(guān)管型號(hào)：2SK1939（2501），富士電機(jī)產(chǎn)品，N溝道，電壓600V，8A，功率100W。在OVP作用期間，Icc應(yīng)該至少提供20μA電流，這可以靠適當(dāng)設(shè)置R1偏置來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖中的開(kāi)關(guān)可以用晶體管或光耦管代替。由于兩點(diǎn)電位不同，絕不要只接電阻。當(dāng)VF端電壓高于（來(lái)自斷續(xù)方式和振蕩控制電路）時(shí)，晶體管V導(dǎo)通，CT端電位接近于GND；當(dāng)VF端電壓低于（過(guò)載斷續(xù)情況）時(shí)，晶體管V截止，CT將被充放電。⑤ 斷續(xù)方式和振蕩控制電路當(dāng)CLM端達(dá)到閾值時(shí)，電流限制電路將以脈沖形式發(fā)出電流限制信號(hào)，在Vout輸出高電平期間，電流限制鎖存電路輸出高電平，用于控制下級(jí)電路。這樣將引起IC電流的增大，增加芯片損耗，并增加噪聲電壓。 從圖可以看出，A點(diǎn)電位與F/B波動(dòng)規(guī)律相同，A點(diǎn)電位與振蕩三角波比較后鎖存，并與從振蕩器輸出的控制信號(hào)邏輯組合后輸出。占空時(shí)間 （43） 死區(qū)時(shí)間 （44）實(shí)際振蕩周期為二者之和。(2) 芯片應(yīng)用原理分析：① 振蕩器(a) 振蕩器原理：振蕩電路的等效電路如圖44所示。⑤ 輸出高電平/拉電流特性這是芯片工作在灌電流/低電平狀態(tài)的特性。芯片使用應(yīng)控制在這個(gè)范圍內(nèi)。芯片的主要特征如下：500kHz工作頻率；輸出電流達(dá)2A，輸出上升時(shí)間60μs，下降時(shí)間40μs；起動(dòng)電流小，典型值為90μA；起動(dòng)和關(guān)閉電壓間壓差大：起動(dòng)電壓為16V，關(guān)閉電壓為10V；改進(jìn)半橋電路輸出方法，穿透電流小；過(guò)流保護(hù)采用斷續(xù)方式工作；用逐脈沖方法快速限制電流；具備欠壓、過(guò)壓鎖存電路。4． 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)電源集成控制芯片目前，集成開(kāi)關(guān)電源控制芯片技術(shù)已經(jīng)十分成熟，為開(kāi)關(guān)電源的制造帶來(lái)極大便利，并促進(jìn)了成本的下降。因此，研發(fā)了所謂三電平電路。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是用簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)dv/dt、di/dt的降低，從而有效地完成ZVS、ZCS控制，以消除電路中的有源部分。(f) 此時(shí)，在Lk作用下，同時(shí)可以零電流開(kāi)通S2。由于C1上升是漸進(jìn)的，所以S1屬于零壓關(guān)斷。所以稱為不對(duì)稱移相全橋變換器。① 移相全橋零電壓零電流變換器下圖是移相式PSFBZVZCSPWM（移相全橋零電壓零電流脈寬調(diào)制）變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。（c）諧振階段2（S關(guān)斷）：此后，、共同諧振。① Buck零電流開(kāi)關(guān)變換器R0I0UosCRVDVDSLRL1C1S1 圖324 Buck型ZCS準(zhǔn)諧振變換器該電路就是前面動(dòng)態(tài)過(guò)程分析講的典型ZCS降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。③ 有源鉗位的零電壓開(kāi)關(guān)PWM變換器下圖為有源鉗位的ZVS開(kāi)關(guān)PWM變換器，這是個(gè)隔離型降壓變換器。S1兩端電壓諧振為0后，開(kāi)通S1。由于VD短路作用，S2可在此后至下一周期到來(lái)前以零電壓零電流方式完成關(guān)斷。隨后，因Uin作用，線性上升，并到達(dá)。當(dāng)電流過(guò)零時(shí)，使器件關(guān)斷，當(dāng)電壓過(guò)零時(shí)，使器件開(kāi)通，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的近似零損耗。實(shí)際情況與理想分析有所不同，將有所超前。如為全波開(kāi)關(guān)，C1經(jīng)半個(gè)周期的阻尼振蕩到電流為0（）時(shí)，將放電到一個(gè)較小值。LC1開(kāi)始串聯(lián)諧振，因諧振繼續(xù)上升。假定這是一個(gè)理想器件組成的電源。以上開(kāi)關(guān)電源是半波的，當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)成全波的。開(kāi)關(guān)管在零電壓時(shí)關(guān)斷。同時(shí)，也使得電源諧波成分大為降低。明顯地，串并諧振的特點(diǎn)是：① 導(dǎo)納角等于零，電路呈純電阻性，因而電路端電壓U和電流I同相。② 此時(shí)的阻抗最小，電路電流有效值達(dá)到最大。所以諧振開(kāi)關(guān)電源是當(dāng)前開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的主流技術(shù)。其作用是在SS2斷開(kāi)期間，使得變壓器能量轉(zhuǎn)移到N3繞組，通過(guò)VD3回饋到輸入端。⑤ 隔離型Cuk變換器隔離型Cuk變換器電路如下所示： N2C12TC2L2RUoSN1VDUiL1C11圖312 隔離型Cuk變換器當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，Ui對(duì)L1充電。② 半橋型變換器圖39給出了半橋型變換器的電路圖。④ 丘克變換器Cuk電路：升/降壓斬波器，入出極性相反，電容傳輸。輸出電壓因?yàn)檎伎毡茸饔?，不?huì)超過(guò)輸入電源電壓。該循環(huán)的結(jié)果是輸出電壓V0趨于穩(wěn)定，反之亦然。開(kāi)關(guān)管的基極或場(chǎng)效應(yīng)管的柵極有脈寬調(diào)制器的脈沖驅(qū)動(dòng)。穩(wěn)壓原理是：當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，控制器輸出信號(hào)的脈沖寬度不變，而工作周期變長(zhǎng)，使占空比減小，輸出電壓降低。但是，由于電阻功耗上升，電源效率下降。(3) ：耗散系數(shù)，指熱敏電阻的溫度每變化1℃所消耗功率的相對(duì)變化量（mW/℃）。 ② 過(guò)流后自動(dòng)恢復(fù)能力的檢查在直流穩(wěn)壓電源輸出端，將自動(dòng)恢復(fù)開(kāi)關(guān)與電流表串聯(lián)，要求穩(wěn)壓電源的輸出電流必須大于自動(dòng)恢復(fù)開(kāi)關(guān)的電流容量IH。當(dāng)電路電流超過(guò)最大設(shè)計(jì)值或發(fā)生短路故障時(shí)，電流增加，導(dǎo)電鏈產(chǎn)生的熱量時(shí)聚合物從晶狀體狀態(tài)變?yōu)榉蔷铙w狀態(tài)，立即將電路電流切斷，對(duì)電路起到保護(hù)作用。 (2) 檢測(cè)方法及選用原則① 檢測(cè)方法：利用萬(wàn)用表的電阻檔或數(shù)字萬(wàn)用表的二極管檢測(cè)檔，能夠檢查二極管的單向?qū)щ娦裕y(cè)出正向?qū)▔航?；用兆歐表能測(cè)出反向擊穿電壓。溫度越高，穩(wěn)壓誤差越大。它的穩(wěn)壓性能好，體積小，價(jià)格便宜。(4) 反向恢復(fù)時(shí)間trr：小于10ns。以下介紹幾種二極管的特點(diǎn)及檢測(cè)方法。再次，除了必須遵循普通光耦的選取原則外，還必須考慮合理選擇CTR值。普通光耦合器的特性曲線呈非線性，在較小時(shí)的非線性失真尤為嚴(yán)重，因此它不適合傳輸模擬信號(hào)。另一方面，光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式，電流環(huán)路是低阻抗電路，對(duì)噪音的敏感度低，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，起到了電磁兼容和隔離抗干擾的作用，不會(huì)因?yàn)殡娐分械母哳l電流的電磁干擾對(duì)控制電路產(chǎn)生干擾。光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響。在開(kāi)關(guān)電源電路中利用光電耦合器構(gòu)成反饋電路，通過(guò)光電耦合器來(lái)調(diào)整、控制輸出電壓，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的；通過(guò)光電耦合器進(jìn)行脈沖轉(zhuǎn)換。一般來(lái)說(shuō)，磁芯面積越大，輸出功率也越大。它的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)磁感應(yīng)好，傳遞電能佳，可大量減少EMI；它的缺點(diǎn)是散熱效果極差，溫升很高，只能用在小功率開(kāi)關(guān)電源上。這樣的磁性材料的磁滯回線可使線圈中的電流波形前后沿陡峭，能很好地傳遞各種波形電信號(hào)。(3) 初始導(dǎo)磁率μi。對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品，我們不看它的電路布置如何漂亮，而是要看各元器件布局是否合理，鐵氧體磁芯的顏色、線圈的屏蔽是否合適，散熱處理是否得當(dāng)?shù)鹊?。上述這些特征克服了MOSFET的一些缺陷，即在大功率、高電壓、大電流條件下工作時(shí)導(dǎo)通電阻大、器件發(fā)熱嚴(yán)重、輸出功率下降、電源效率低下的弊病。 絕緣柵雙極型晶體管絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是一種大電流密度、高電壓激勵(lì)的場(chǎng)控制器件，是高壓、高速新型大功率器件。 (2) MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路如圖21和圖22所示。所有類(lèi)型的有源功率因數(shù)校正器都是為驅(qū)動(dòng)功率MOSFET而設(shè)計(jì)的，所以說(shuō)，用作開(kāi)關(guān)的MOSFET是任何雙極型功率晶體管所不能替代的[4]。往往設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源在試驗(yàn)室中式成功的，一到生產(chǎn)線上進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。(5) 生產(chǎn)工藝問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源使用的磁芯、電解電容及整流二極管燈都很笨重，也是耗能的主要根源。按諧振方式分，有串聯(lián)諧振式、并聯(lián)諧振式和串并聯(lián)諧振式；按能量傳遞方式分，有連續(xù)模式和不連續(xù)模式兩種。準(zhǔn)諧振變換器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓不隨輸入電壓的變化而變化，它的輸出電流也不隨用電負(fù)載的變化而變化，這種開(kāi)關(guān)電源的主變換器依靠開(kāi)關(guān)頻率來(lái)穩(wěn)定輸出參數(shù)，我們稱之為調(diào)頻開(kāi)關(guān)電源?？梢?jiàn)，電子開(kāi)關(guān)是在“零狀態(tài)”下工作的，所以，理論上它的損耗為零，對(duì)浪涌電壓、脈沖尖峰電壓的抑制能力很大，其工作頻率可以提高到5MHz以上，開(kāi)關(guān)電源的重量和體積則可進(jìn)行更大的改變。(4) 改變輸出電流、電壓比較容易，且穩(wěn)定、可控。開(kāi)關(guān)電源與鐵芯變壓器電源以及其他形式的電源比較起來(lái)具有較多的優(yōu)點(diǎn)：(1) 節(jié)能。斷開(kāi)時(shí)間所占T的比例稱為斷開(kāi)占空比（D39。開(kāi)關(guān)電源電路常采用有源功率因數(shù)校正。所以，凡是用半導(dǎo)體功率器件作開(kāi)關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的電路，叫做開(kāi)關(guān)變換電路。開(kāi)關(guān)電源畢業(yè)論文1． 緒論 1 開(kāi)關(guān)電源的概念和分類(lèi) 1 1 3 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與未來(lái)發(fā)展 4 4 52． 開(kāi)關(guān)電源元器件的選用 6 開(kāi)關(guān)晶體管 6 6 絕緣柵雙極型晶體管 7 軟磁鐵氧體磁芯 8 9 9 光電耦合器 10 二極管 12 13 13 14 自動(dòng)恢復(fù)開(kāi)關(guān) 14 熱敏電阻 153． 開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 17 開(kāi)關(guān)電源的控制方式 17 17 18 各類(lèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電源分析 19 諧振式電源與軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 24 24 25 26 30 其它軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展概況 364． 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) 38 開(kāi)關(guān)電源集成控制芯片 38 38 39 40 開(kāi)關(guān)電源電路分析 47 47 49結(jié) 論 55致 謝 56參 考 文 獻(xiàn) 57 58 1． 緒論開(kāi)關(guān)電源是近年來(lái)應(yīng)用非常廣泛的一種新式電源，它具有體積小、重量輕、耗能低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在郵電通信、航空航天、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、家用電器等領(lǐng)域應(yīng)用效果顯著。自20世紀(jì)60年代，人們研發(fā)出了二極管、三極管半導(dǎo)體器件后，就用半導(dǎo)體器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所謂有源功率因數(shù)校正（Active Power Factor Correction，APFC），是指電源在校正過(guò)程中常采用三極管和集成電路。在一個(gè)電子開(kāi)關(guān)周期（T）內(nèi)，電子開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間與一個(gè)電子周期所占時(shí)間之比，叫接通占空比（D），D=。對(duì)于不同的變換器形式，所選用的占空比大小是不一樣的。而其他的電源由于本身原因或使用不當(dāng)，發(fā)生短路或斷路的事故較多。另一類(lèi)叫做軟開(kāi)關(guān)，電子開(kāi)關(guān)在零電壓下導(dǎo)通，在零電流