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开关电源原理与规划(连载一)

因为近日很多人在向我咨询有关开关电源设计知识,这里将我撰写的《开关电源原理与设计》一书,希望给设计开关电源的工程师朋友一点帮助,我会以连载的

因为近来许多人在向我咨询有关开关电源规划常识,这儿将我编撰的《开关电源原理与规划》一书,期望给规划开关电源的工程师朋友一点协助,我会以连载的方法发布此书,欢迎提出改善主张!

第一章 开关电源的根本作业原理

1-1.几种根本类型的开关电源

望文生义,开关电源便是运用电子开关器材(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等),通过操控电路,使电子开关器材不停地“接通”和“关断”,让电子开关器材对输入电压进行脉冲调制,然后完成DC/AC、DC/DC电压改换,以及输出电压可谐和主动稳压。

开关电源一般有三种作业形式:频率、脉冲宽度固定形式,频率固定、脉冲宽度可变形式,频率、脉冲宽度可变形式。前一种作业形式多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压改换;后两种作业形式多用于开关稳压电源。别的,开关电源输出电压也有三种作业方法:直接输出电压方法、平均值输出电压方法、幅值输出电压方法。相同,前一种作业方法多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压改换;后两种作业方法多用于开关稳压电源。

依据开关器材在电路中衔接的方法,现在比较广泛运用的开关电源,大体上可分为:串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其间,变压器式开关电源(后边简称变压器开关电源)还能够进一步分红:推挽式、半桥式、全桥式等多种;依据变压器的鼓励和输出电压的相位,又能够分红:正激式、反激式、单激式和双激式等多种;假如从用处上来分,还能够分红更多品种。

下面咱们先对串联式、并联式、变压器式等三种最根本的开关电源作业原理进行简略介绍,其它品种的开关电源也将逐渐进行详细分析。

1-2.串联式开关电源

1-2-1.串联式开关电源的作业原理

图1-1-a是串联式开关电源的最简略作业原理图,图1-1-a中Ui是开关电源的作业电压,即:直流输入电压;K是操控开关,R是负载。当操控开关K接通的时分,开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton,起伏为Ui的脉冲电压Up;当操控开关K关断的时分,又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff,起伏为0的脉冲电压。这样,操控开关K不停地“接通”和“关断”,在负载两头就能够得到一个脉冲调制的输出电压uo 。

图1-1-b是串联式开关电源输出电压的波形,由图中看出,操控开关K输出电压uo是一个脉冲调制方波,脉冲起伏Up等于输入电压Ui,脉冲宽度等于操控开关K的接通时刻Ton,由此可求得串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为:

串联式开关电源输出电压uo的幅值Up等于输入电压Ui,其输出电压uo的平均值Ua总是小于输入电压Ui,因而,串联式开关电源一般都是以平均值Ua为变量输出电压。所以,串联式开关电源归于降压型开关电源。

串联式开关电源也有人称它为斩波器,因为它作业原理简略,作业效率很高,因而其在输出功率操控方面使用很广。例如,电动摩托车速度操控器以及灯火亮度操控器等,都是归于串联式开关电源的使用。假如串联式开关电源只单纯用于功率输出操控,电压输出能够不必接整流滤波电路,而直接给负载供给功率输出;但假如用于稳压输出,则必需要通过整流滤波。

串联式开关电源的缺陷是输入与输出共用一个地,因而,简单发生EMI搅扰和底板带电,当输入电压为市电整流输出电压的时分,简单引起触电,对人身不安全。

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