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1电源培训教材质量技术中心电源室张志远 2提纲?怎样选用开关电源?开关电源分类?半桥式原理框图介绍?开关电源的几个问题?开关电源的优评判?开关电源的主要性能指标 3 怎样选用开关电源?开关电源作为电子设备的心脏,对电子设备的安全与可靠性有着至关重要的作用,所以在通讯设备的系统开发阶段就应该进行电源选择,而不是在系统设计完成时才选择电源,否则往往会拖延开发时间,增加系统成本。?怎样选择开关电源? ?要根据试情况,定出需要的输出电压、电流。?有几路输出,各路输出是否需电气隔离?根据环境温度,决定开关电源的降额程度,电源功率; ?电源的冷却方式:自然风冷,强制风冷。 4 ?电源的尺寸,安装方式和安装孔位; ?输入电压范围,输出电压范围?需要认证及安规标准?电磁兼容标准?是否带雷电防护功能(因设备用于雷电多发区时,或用山顶等雷电敏感位置时要进行设备防雷设计,以保护设备的安全运行) ?冲击电流?尽量选用公司规划的电源,包括标准尺寸和输出电压,相反,特殊的尺寸和输出电压,则会增加开发时间和成本,如确需新增加品种时,最好给供货商 30~40 天的时间。怎样选用开关电源 5 ?明确输入电压范围,以交流为例,常用的电压规格 110V,220V, 所以相应就有了 110V,220V 交流切换 ,以及通用输入电压(85~265V) 三种规格。?电源的建立,上升,保持时间(以350W 开关电源单组输出为例建立时间约 200ms, 上升时间 50ms, 保持时间 16ms~20ms) ?接口类型?重量?抗震,冲击标准?为提高电源产品的可靠性,开关电源建议工作在 50%~80% 负载为佳, 假设所用功率 20W, 应选择输出功率为 25~30W 。怎样选用开关电源 6 开关电源的分类?反激式开关电源见图?工作方式: ?完全能量转换(电感电流不连续方式)在储能周期(Ton) 变压器中储存的所有能量在反激周期(Toff) 中都转移到输出端?不完全能量转换(电感电流连续方式)储存在变压器中的一部分能量在 toff 未保留到下一个 toff 的开始。 1 2 3 4 BRIDGE1 C? D1 T Q? T? TRANS3 D2 DIODE C? vout 控制电路 INPUT 反激式开关电源 R? RES2 R? RES2 7 开关电源的分类?正激式开关电源?正激变换器隔离元件 T1纯粹是个变压器,因此输出端要附加一个电感器,作为能量的储藏及传递元件,电路中必有一个导向二极管 D2和一个续流二级管 D3, 变压器的另一个绕组 P2是二极管 D1串接在 Vin, 这个绕组的作用主要起去磁复位的作用,由于是正激工作方式, 副边也有电感器折算原边电感量较大,一般电感量越大越好。如果要使电路在转换中都能稳定工作,必须精心设计。 D2 C? R? L T vcc D1 D3 DIODE 正激式开关电源原边线圈和副边线圈面结相等时 vs vout8 开关电源的分类?图示是半桥变换的电路图,变压器原边绕组的 v-ba 和Ip波形图,电容器 C1、C2和开关管 Q1、Q2组成桥的对角线,接变压器的原边绕组,故称半桥变换器。如果 C1=C2 某一管 TON 时绕组电压只有电源电压的一半。 Q1导通时, c1上的 1/2 输入电压加在原边上, Q1 流过负载电流 Io折算至原边电流加上磁化电流,经占空比所定的时间后 Q1关断。由原边绕组和漏电感的作用 ,电流继续流入原边绕组,但中点摆动到负电位,如果原边绕组漏电感储充的能量足够大时, Q2并联二极管 D 导通,钳位电压变负, D导通的过程把反激能量再升,对 C2充电。?如果这时 Q2加有导通脉冲, Q2导通原边绕组(黑点)变负, Io折算电流加上磁化电流流经原边绕组和 Q2然后重复以上过程。 C? C? 10uF Q1 NPN Q2 NPN R? 1K R? 1K C? D1 DIODE D2 DIODE T? TRANS3 T? TRANS3 L? C? 半桥开关电源电路图 V0ut 原边和副边线截面接之比为 1: 时线圈损耗最小9 开关电源的分类?桥式变换器由四个功率管组成,相对于半桥而言,功率管及驱动装置要增加一倍,成本较高,但可用作较大的功率场合中。?图是一个 DC/DC 桥式变换器主回路,桥对角用的两个功率管作为一组,每组同时接通或断开,两组开关轮流工作在一周期中的短时间内,四个开关将处于断开状态,四个开关导通关断占空比均相等。 Q1 NPN Q4 NPN Q3 NPN Q2 C? T D1 D2 L1 C? V0ut 全桥开关电源电路图 10 开关电源的分类?图示是一个带中心抽头的变压器,原边两组线圈拢流工作的线路一般称推挽电路,它不太适合离线变换器得应用,因