开关电源知识了解
发布时间:2017-6-9 14:20
发布者:傲壹电子
电源是一切电子设备的心脏,没有电源,电子设备就不可能工作。虽然市面上有很多介绍开关电源的书籍,但仍然缺少快速入门及经验总结类的资料,所以,尽管资料丰富,但还是有很多人不知道怎样利用。当然这篇文档只是入门介绍,深入研究还要看其他专着。 从电网得到的交流电或由电池取得的直流电是随环境温度、时间和负载所变化的,它们不能直接成为电子设备所需的内部电源。电子设备由于要完成许多高级的功能,对其供电电源的精度随环境的变化,动态响应能力,还有很多其他的指标都有非常高的要求。将电网或电池的一次电能转换为符合电子设备要求的二次电能,这样的变换设备就是我们这里要讲的电源。 开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点,目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。 开关电源按变换方式可分为以下四大类: 1、AC/DC 开关电源 2、DC/DC 开关电源 3、DC/AC 逆变器 4、AC/AC 变频器 目前只将前面两类称为开关电源,将后面两类分别称为逆变器和变频器。 开关电源按应用方式可分为以下三大类: 1、外置电源 与设备分开放置的电源模块或电源系统,如: 通信用一次电源模块和系统 电力操作电源模块和系统 手机电池充电器 笔记本电脑的Adapter 各类手提设备、便携设备的电池充电器等等 2、内置电源 放在设备内部的电源模块或电源系统,如: 计算机内部的SilverBox和VRM 家电(如:普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源 工业控制设备内部的电源 仪器中使用的电源 通信设备内部的电源模块和系统 复印机、传真机、打印机等的内部电源等等 3、板上电源 放在设备内单板上的电源模块,如: 标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖) 非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器 VRM(Voltage regulator module电压调节模块)和VRD(Voltage regulator down) 小功率SMD电源 SIP和DIP电源等等 开发一个开关电源产品所需要的基本技能: 1、认识组成开关电源的所有元器件 2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号 3、会自己制作各种磁芯元件 4、会正确装配电源中的各个部分 5、了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法 6、会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试,优化和折中 7、会对获得的实验结果进行分析,并进行总结 8、会从不同渠道不断地学习电源知识并能够和别人交流 开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识: 1、有源PFC的拓扑分析,控制与设计 2、DC/DC功率变换器的拓扑与稳态分析 3、开关电源的功率级参数设计 4、开关电源的控制与动态分析 5、开关电源的小信号分析与设计 6、开关电源的大信号分析与设计 7、开关电源的EMI分析与设计 8、开关电源的热分析与设计 9、开关电源的容差分析与设计 10、开关电源的各种保护技术 11、开关电源的同步整流技术 12、开关电源的模块均流控制技术 有些技术很成熟了,只要查表或者使用现成电路或专用芯片就可以做好。EMI比较困难,因为元件特性会变化。 开关电源变压器设计 开关电源变压器是开关电源中的核心部件,作用有三:磁能转换、电压变换和绝缘隔离。由于开关变压器的工作频率很高,因此它的体积和重量比工频变压器大为缩小,同时变压器的分布参数亦不能忽略。设计时需要考虑磁芯材料选择,磁芯与线圈的结构,绕制工艺等。 开关电源变压器的工作状态与开关型功率变换器的电路形式有关,一般根据功率大小,使用要求,采用不同形式的功率变换器。不同的电路形式,开关电源变压器工作状态也不同,对开关电源变压器也提出了不同的设计要求。 变换器形式有:双极性(推挽式、全桥式、半桥式),单端正激式,单端反激式等。 开关电源变压器中使用的是软磁材料。比如:铁氧体材料。铁氧体材料很容易加工成各种形状,可根据开关变压器的电路类型、使用要求、功率等级、经济指标等选用合适的磁芯形状。磁芯型号主要有:EE、EI、EC、ETD、G、GK、H、HQ、UY、UF、PM、RM。每种型号又有很多尺寸规格可以选择。 开关电源变压器参数计算:漏感计算、分布电容计算、穿透深度(导线选择)、交流电阻计算、电流有效值。 开关电源变压器设计 设计内容: 1、磁芯规格 2、匝数与导线规格 3、损耗与温升 4、导线结构:多股线或扁平线 5、绕组结构:多层或分段饶制 6、端空设计:按绝缘电位设计端空 设计条件: 1、电路形式:给出变换器的形式,输入输出电路及所用元器件 2、工作频率或周期 3、变换器输入最高、最低电压 4、输出电压和电流 5、开关管最大导通时间 6、开关管导通电压降及整流二极管正向电压降 7、隔离电位 8、要求的漏感或分布电容 9、温升要求 10、磁芯形状 11、工作环境条件 设计参数的确定: 1、磁感应强度B和电流密度J 磁感应强度B、变压器铜耗Pm、电流密度J 2、变压器和线圈的结构参数 铜线占空系数、平均匝长、变压器表面积、磁芯结构常数 铁氧体材料的开关电源变压器采用标准化设计,通过查表的方法简化工作量。 包含了如下信息: 变换器类型 工作频率 变压器温升 磁芯规格 技术指标 直流功率、增量磁感、剩余磁感、电流密度、电压调整率、电感系数 损耗指标 磁芯损耗、线圈铜耗、散热面积、单位损耗、效率 结构参数 结构常数、平均匝长、等效截面、磁路长度、气隙厚度、磁芯体积 线圈参数 初级每匝伏数、次级每匝伏数、绕线宽度、绕线厚度、占空系数 该文章仅供学习参考使用,版权归作者所有。 AO-Electronics 傲壹电子 官网:www.aoelectronics.com 中文网:www.aoelectronics.cn |
网友评论