【正文】 臨界連續(xù)電流狀態(tài)時(shí)，濾波輸出電壓Uo正好是濾波輸入電壓uo的平均值Ua，此時(shí)，開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整率為最好，且輸出電壓Uo的紋波也不大。因此，正確選擇儲(chǔ)能電感的參數(shù)相當(dāng)重要。參看圖14。(2)當(dāng)Ui 2Uo時(shí)，即：濾波輸出電壓Uo小于電源輸入電壓Ui的一半時(shí)，或控制開關(guān)K的占空比小于二分之一時(shí)：雖然在K接通期間，流過儲(chǔ)能電感L的電流上升率(絕對(duì)值)，大于，在K關(guān)斷期間，流過儲(chǔ)能電感L的電流上升率(絕對(duì)值)；但由于(15)式中i(0)等于0，以及Ton小于Toff，此時(shí)，(111)式中的iLX會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，即輸出電壓反過來要對(duì)電感充電，但由于整流二極管D的存在，這是不可能的，這表示流過儲(chǔ)能電感L的電流提前過0，即有斷流。在這種情況下，流過儲(chǔ)能電感L的電流iL為臨界連續(xù)電流，且濾波輸出電壓Uo等于濾波輸入電壓uo的平均值Ua。在K接通期間，流過儲(chǔ)能電感L的電流上升率為UiUo/L： ；在K關(guān)斷期間，流過儲(chǔ)能電感L的電流上升率為： Uo/L因此：(1)當(dāng)Ui = 2Uo時(shí)，即濾波輸出電壓Uo等于電源輸入電壓Ui的一半時(shí)，或控制開關(guān)K的占空比D為二分之一時(shí)，流過儲(chǔ)能電感L的電流上升率，在K接通期間與K關(guān)斷期間絕對(duì)值完全相等，即電感存儲(chǔ)能量的速度與釋放能量的速度完全相等。實(shí)際上(18)式中的i(Ton+)就是(16)式中的iLm，即：上面計(jì)算都是假設(shè)輸出電壓Uo基本不變的情況得到的結(jié)果，在實(shí)際應(yīng)用電路中也正好是這樣，輸出電壓Uo的電壓紋波非常小，只有輸出電壓的百分之幾，工程計(jì)算中完全可以忽略不計(jì)。當(dāng)控制開關(guān)K由接通期間Ton突然轉(zhuǎn)換到關(guān)斷期間Toff的瞬間，流過電感L的電流iL達(dá)到最大值：iLm =(UiUo)Ton/L + i(0) —— K關(guān)斷前瞬間 (16)在Toff期間，控制開關(guān)K關(guān)斷，儲(chǔ)能電感L把磁能轉(zhuǎn)化成電流iL，通過整流二極管D繼續(xù)向負(fù)載R提供能量，在此期間儲(chǔ)能濾波電感L兩端的電壓eL為：eL = Ldi/dt = – Uo —— K關(guān)斷期間 (17)式中–Uo前的負(fù)號(hào)，表示K關(guān)斷期間電感產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的方向與K接通期間電感產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的方向正好相反。因?yàn)檩敵鲭妷篣o的建立需要一定的時(shí)間，精確計(jì)算得出的結(jié)果中一般都含有指數(shù)函數(shù)項(xiàng)，當(dāng)令時(shí)間變量等于無窮大時(shí)，即電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，再對(duì)相關(guān)參量取平均值，其結(jié)果就基本與(14)相等。在此順便說明：由于電容兩端的電壓變化量ΔU相對(duì)于輸出電壓Uo來說非常小，為了簡(jiǎn)單，我們這里把Uo當(dāng)成常量來處理。圖13a)、圖14a)、圖15a)分別為控制開關(guān)K輸出電壓uo的波形；圖13b)、圖14b)、圖15b)分別為儲(chǔ)能濾波電容兩端電壓uc的波形；圖13c)、圖14c)、圖15c)分別為流過儲(chǔ)能電感L電流iL的波形。對(duì)于圖12，如果不看控制開關(guān)K和輸入電壓Ui，它是一個(gè)典型的反г 型濾波電路，它的作用是把脈動(dòng)直流電壓通過平滑濾波輸出其平均值。其中L是儲(chǔ)能濾波電感，它的作用是在控制開關(guān)K接通期間Ton限制大電流通過，防止輸入電壓Ui直接加到負(fù)載R上，對(duì)負(fù)載R進(jìn)行電壓沖擊，同時(shí)對(duì)流過電感的電流iL轉(zhuǎn)化成磁能進(jìn)行能量存儲(chǔ)，然后在控制開關(guān)K關(guān)斷期間Toff把磁能轉(zhuǎn)化成電流iL繼續(xù)向負(fù)載R提供能量輸出；C是儲(chǔ)能濾波電容，它的作用是在控制開關(guān)K接通期間Ton把流過儲(chǔ)能電感L的部分電流轉(zhuǎn)化成電荷進(jìn)行存儲(chǔ)，然后在控制開關(guān)K關(guān)斷期間Toff把電荷轉(zhuǎn)化成電流繼續(xù)向負(fù)載R提供能量輸出；D是整流二極管，主要功能是續(xù)流作用，故稱它為續(xù)流二極管，其作用是在控制開關(guān)關(guān)斷期間Toff，給儲(chǔ)能濾波電感L釋放能量提供電流通路。圖12是帶有整流濾波功能的串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理圖。串聯(lián)式開關(guān)電源的缺點(diǎn)是輸入與輸出共用一個(gè)地，因此，容易產(chǎn)生EMI干擾和底板帶電，當(dāng)輸入電壓為市電整流輸出電壓的時(shí)候，容易引起觸電，對(duì)人身不安全。例如，電動(dòng)摩托車速度控制器以及燈光亮度控制器等，都是屬于串聯(lián)式開關(guān)電源的應(yīng)用。所以，串聯(lián)式開關(guān)電源屬于降壓型開關(guān)電源。這樣，控制開關(guān)K不停地“接通”和“關(guān)斷”，在負(fù)載兩端就可以得到一個(gè)脈沖調(diào)制的輸出電壓uo 。12．串聯(lián)式開關(guān)電源121．串聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理圖11a是串聯(lián)式開關(guān)電源的最簡(jiǎn)單工作原理圖，圖11a中Ui是開關(guān)電源的工作電壓，即：直流輸入電壓；K是控制開關(guān)，R是負(fù)載。其中，變壓器式開關(guān)電源(后面簡(jiǎn)稱變壓器開關(guān)電源)還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來分，還可以分成更多種類。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源輸出電壓或功 144四十、 (連載40)半橋式開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算 146四十一、 (連載41)半橋式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算 149四十二、 (連載42)半橋式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn) 152四十三、 (連載43)全橋式變壓器開關(guān)電源 154四十四、 (連載44)整流輸出全橋式變壓器開關(guān)電源 160四十五、 (連載45)全橋式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算 163四十六、 (連載46)全橋式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn) 165四十七、 (連載47)開關(guān)電源主要器件之開關(guān)電源變壓器 168四十八、 (連載48)開關(guān)變壓器的工作原理 171四十九、 (連載49)脈沖序列對(duì)單激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁化part1 173五十、 (連載50)脈沖序列對(duì)單激式開關(guān)電源變壓器鐵芯的磁化part2 176五十一、 (連載51)變壓器鐵芯的初始磁化曲線 180五十二、 (連載52)單激式開關(guān)電源變壓器的伏秒容量與初級(jí)線圈匝數(shù)的計(jì)算 183五十三、 (連載53)單脈沖序列對(duì)雙激式開關(guān)電源變壓器鐵心的磁化 186五十四、 (連載54)雙激式開關(guān)電源變壓器伏秒容量與初級(jí)線圈匝數(shù)的計(jì)算 191五十五、 (連載55)各種波形電源變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)的計(jì)算 192五十六、 (連載56)雙激式開關(guān)電源變壓器存在的風(fēng)險(xiǎn) 195五十七、 (連載57)開關(guān)電源變壓器磁滯損耗分析part1 198五十八、 (連載58)開關(guān)電源變壓器磁滯損耗分析－part2 201五十九、 (連載59)開關(guān)電源變壓器鐵芯磁滯回線測(cè)量－part1 206六十、 (連載60)開關(guān)電源變壓器鐵芯磁滯回線測(cè)量－part2 207六十一、 (連載61)開關(guān)電源變壓器渦流損耗分析－part1 212六十二、 (連載62)開關(guān)電源變壓器渦流損耗分析－part2 218六十三、 (連載63)開關(guān)電源變壓器鐵芯氣隙的選取 223六十四、 (連載64)單激式變壓器鐵芯磁滯損耗、渦流損耗的測(cè)量part1 226六十五、 (連載65)單激式變壓器鐵芯磁滯損耗、渦流損耗的測(cè)量part2 230六十六、 (連載66)雙激式變壓器鐵芯磁滯損耗、渦流損耗的測(cè)量 234六十七、 (連載67)變壓器鐵芯脈沖導(dǎo)磁率與平均導(dǎo)磁率的測(cè)量 238六十八、 (連載68)開關(guān)變壓器的有效導(dǎo)磁率 240六十九、 (連載69)開關(guān)電源變壓器的漏感 243七十、 (連載70)線圈電感量的計(jì)算part1 248七十一、 (連載71)線圈電感量的計(jì)算part2 251七十二、 (連載72)開關(guān)電源變壓器的分布電容part1 257七十三、 (連載73)開關(guān)電源變壓器的分布電容part2 260七十四、 (連載74)漏感與分布電容對(duì)輸出波形的影響part1 263七十五、 (連載75)漏感與分布電容對(duì)輸出波形的影響part2 265七十六、 (連載76)漏感與分布電容對(duì)輸出波形的影響part3 271七十七、 (連載77)開關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)量part1 276七十八、 (連載78)開關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)量part2 279七十九、 (連載79)開關(guān)變壓器伏秒容量的測(cè)量 285八十、 (連載80)開關(guān)變壓器伏秒容量的意義 291八十一、 (連載81)開關(guān)變壓器伏秒容量測(cè)量舉例 294八十二、 (連載82)開關(guān)變壓器伏秒容量測(cè)量舉例part2 298八十三、 (連載83)－開關(guān)變壓器的消磁方法 301開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)開關(guān)電源的基本工作原理(01)一、 (連載01)開關(guān)電源的基本工作原理星期二, 04/14/2009 14:46 — 陶顯芳 因?yàn)榻蘸芏嗳嗽谙蛭易稍冇嘘P(guān)開關(guān)電源設(shè)計(jì)知識(shí)，這里將我撰寫的《開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)》一書在電子創(chuàng)新網(wǎng)上首發(fā)，希望給設(shè)計(jì)開關(guān)電源的工程師朋友一點(diǎn)幫助，我會(huì)以連載的形式發(fā)布此書，歡迎提出改進(jìn)建議！第一章 開關(guān)電源的基本工作原理11．幾種基本類型的開關(guān)電源顧名思義，開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等)，通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”，讓電子開關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。網(wǎng)友整里，感謝整里者的努力。開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)—說明本文檔有better在創(chuàng)新網(wǎng)上摘抄整理，學(xué)習(xí)word使用，如涉及版權(quán)，請(qǐng)及時(shí)刪除。供大家學(xué)習(xí)使用。308開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)—目錄一、 (連載01)開關(guān)電源的基本工作原理 1二、 (連載02)串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路 4三、 (連載03)串聯(lián)式開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感的計(jì)算 10四、 (連載04)串聯(lián)式開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算 12五、 (連載05)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源 16六、 (連載06)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源儲(chǔ)能電感的計(jì)算 21七、 (連載07)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算 23八、 (連載08)并聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理 25九、 (連載09)并聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路 28十、 (連載10)并聯(lián)開關(guān)電源儲(chǔ)能電感的計(jì)算 33十一、 (連載11)單激式變壓器開關(guān)電源 36十二、 (連載12)單激式變壓器開關(guān)電源工作原理 四十十三、 (連載13)正激式變壓器開關(guān)電源 46十四、 (連載14)正激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn) 51十五、 (連載15)正激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)的計(jì)算 55十六、 (連載16)正激式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算 57十七、 (連載17)正激式開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算 60十八、 (連載18)反激式變壓器開關(guān)電源part1 62十九、 (連載19)反激式變壓器開關(guān)電源part2 66二十、 (連載20)開關(guān)電源電路的過渡過程part1 70二十一、 (連載21)開關(guān)電源電路的過渡過程part2 74二十二、 (連載22)反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算 78二十三、 (連載23)反激式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算 81二十四、 (連載24)反激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈電感量的計(jì)算 83二十五、 (連載25)反激式變壓器開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn) 86二十六、 (連載26)雙激式變壓器開關(guān)電源part1 88二十七、 (連載27)雙激式變壓器開關(guān)電源part2 92二十八、 (連載28)整流輸出推挽式變壓器開關(guān)電源 99二十九、 (連載29)推挽式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算 106三十、 (連載30)推挽式變壓器開關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算 110三十一、 (連載31)推挽式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算 112三十二、 (連載32)推挽式開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn) 116三十三、 (連載33)半橋式變壓器開關(guān)電源 119三十四、 (連載34)交流輸出半橋式變壓器開關(guān)電源part1 122三十五、 (連載35)交流輸出半橋式變壓器開關(guān)電源part2 126三十六、 (連載36)交流輸出單電容半橋式變壓器開關(guān)電源part1 131三十七、 (連載37)交流輸出單電容半橋式變壓器開關(guān)電源part2 134三十八、 (連載38)單電容半橋式變壓器開關(guān)電源輸出電壓 137三十九、 (連載39)整流輸出半橋式變壓器開關(guān)電源 142開關(guān)電源不能沒有負(fù)載，或輸出負(fù)載太輕。開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。另外，開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。下面我們先對(duì)串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式等三種最基本的開關(guān)電源工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，其它種類的開關(guān)電源也將逐步進(jìn)行詳細(xì)分析。當(dāng)控制開關(guān)K接通的時(shí)候，開關(guān)電源就向負(fù)載R輸出一個(gè)脈沖寬度為Ton，幅度為Ui的脈沖電壓Up；當(dāng)控制開關(guān)K關(guān)斷的時(shí)候，又相當(dāng)于開關(guān)電源向負(fù)載R輸出一個(gè)脈沖寬度為Toff，幅度為0的脈沖電壓。圖11b是串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓的波形，由圖中看出，控制開關(guān)K輸出電壓uo是一個(gè)脈沖調(diào)制方波，脈沖幅度Up等于輸入電壓Ui，脈沖寬度等于控制開關(guān)K的接通時(shí)間Ton，由此可求得串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓uo的平均值Ua為：串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓uo的幅值Up等于輸入電壓Ui，其輸出電壓uo的平均值Ua總是小于輸入電壓Ui，因此，串聯(lián)式開關(guān)電源一般都是以平均值Ua為變量輸出電壓。串聯(lián)式開關(guān)電源也有人稱它為斬波器，由于它工作原理簡(jiǎn)單，工作效率很高，因此其在輸出功率控制方面應(yīng)用很廣。如果串聯(lián)式開關(guān)電源只單純用于功率輸出控制，電壓輸出可以不用接整流濾波電路，而直接給負(fù)載提供功率輸出；但如果用于穩(wěn)壓輸出，則必須要經(jīng)過整流濾波。開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路(02)二、 (連載02)串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路星期三, 04/15/2009 10:36 — 陶顯芳 122．串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波