這是一個(gè)關(guān)于開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)PPT課件，包括了本課程主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，著名電源廠家，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源，開(kāi)關(guān)電源的分類，開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用及發(fā)展，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的基本要求，開(kāi)關(guān)電源中的功率器件等內(nèi)容。第1章 開(kāi)關(guān)電源的基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源 1.1.1 電源的定義（電源猶如人體的心臟，是所有電設(shè)備的動(dòng)力） —利用電能變換技術(shù)將市電或電池中的電通過(guò)一次電路轉(zhuǎn)換為適合各種用電對(duì)象應(yīng)用的二次電能的裝置,利用電子線路反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。分為交流電源、直流穩(wěn)壓電源,或工頻電源、高頻電源，本文的研究對(duì)象是直流穩(wěn)壓電源,包括串聯(lián)穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。 串聯(lián)穩(wěn)壓電源—當(dāng)輸入或輸出電壓變化時(shí)，通過(guò)連續(xù)線性調(diào)整功率管的壓降獲得穩(wěn)定的輸出電壓。（功率管工作在線性放大狀態(tài)） 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源—通過(guò)調(diào)整功率管的導(dǎo)通（或截止）時(shí)間獲得穩(wěn)定的輸出電壓。（功率管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)）一、串聯(lián)穩(wěn)壓電源 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的原理圖如圖1所示：二、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 ◆基本組成如圖2所示： ◆基本工作原理為：工頻交流電源經(jīng)過(guò)變壓器T1降壓、通過(guò)VD1-VD4 整流、C1濾波為直流電壓、VT1調(diào)壓成為一穩(wěn)定的直流電�！魞�(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)壓性能好，無(wú)高頻噪聲污染，歡迎點(diǎn)擊下載開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)PPT課件哦。

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第1章 開(kāi)關(guān)電源的基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源 1.1.1 電源的定義（電源猶如人體的心臟，是所有電設(shè)備的動(dòng)力） —利用電能變換技術(shù)將市電或電池中的電通過(guò)一次電路轉(zhuǎn)換為適合各種用電對(duì)象應(yīng)用的二次電能的裝置，利用電子線路反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。分為交流電源、直流穩(wěn)壓電源，或工頻電源、高頻電源，本文的研究對(duì)象是直流穩(wěn)壓電源，包括串聯(lián)穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。 串聯(lián)穩(wěn)壓電源—當(dāng)輸入或輸出電壓變化時(shí)，通過(guò)連續(xù)線性調(diào)整功率管的壓降獲得穩(wěn)定的輸出電壓。（功率管工作在線性放大狀態(tài)） 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源—通過(guò)調(diào)整功率管的導(dǎo)通（或截止）時(shí)間獲得穩(wěn)定的輸出電壓。（功率管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)）一、串聯(lián)穩(wěn)壓電源 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的原理圖如圖1所示：二、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 ◆基本組成如圖2所示： ◆基本工作原理為：工頻交流電源經(jīng)過(guò)變壓器T1降壓、通過(guò)VD1-VD4 整流、C1濾波為直流電壓、VT1調(diào)壓成為一穩(wěn)定的直流電。 ◆優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)壓性能好，無(wú)高頻噪聲污染。 ◆缺點(diǎn)： (1) 輸入采用50 Hz工頻變壓器， 體積龐大。 (2) 電壓調(diào)整器件（如圖所示的三極管）工作在線 性放大區(qū)內(nèi)，損耗大，效率低。 (3) 過(guò)載能力差。 ◆開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的原理圖如圖所示： ◆主電路的工作原理為：50 Hz單相交流220 V電壓或三相交流220 V/380 V電壓首先經(jīng)EMI防電磁干擾的電源濾波器濾波（這種濾波器主要濾除電源的高次諧波），直接整流濾波（不經(jīng)過(guò)工頻變壓器降壓，濾波電路主要濾除整流后的低頻脈動(dòng)諧波），獲得一直流電壓；然后再將此直流電壓經(jīng)變換電路變換為數(shù)十或數(shù)百千赫的高頻方波或準(zhǔn)方波電壓，通過(guò)高頻變壓器隔離并降壓（或升壓）后，再經(jīng)高頻整流、濾波電路，最后輸出直流電壓。 ◆控制電路的工作原理是：電源接上負(fù)載后，通過(guò)取樣電路獲得其輸出電壓，將此電壓與基準(zhǔn)電壓做比較后，將其誤差值放大，用于控制驅(qū)動(dòng)電路，控制變換器中功率開(kāi)關(guān)管的占空比，使輸出電壓升高（或降低），以獲得一穩(wěn)定的輸出電壓。 ◆開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)： (1） 功耗小、 效率高。 開(kāi)關(guān)管中的開(kāi)關(guān)器件交替工作在導(dǎo)通—截止—導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度快， 這使得功率損耗小，電源的效率可以大幅度提高，可達(dá)90％～95％。 (2） 體積小、重量輕。 開(kāi)關(guān)電源效率高， 損耗小，可以省去較大體積的散熱器； 用起隔離作用的高頻變壓器取代工頻變壓器，可大大減小體積，降低重量；因?yàn)殚_(kāi)關(guān)頻率高，輸出濾波電容的容量和體積也可大為減小。 (3） 穩(wěn)壓范圍寬。 開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓由占空比來(lái)調(diào)節(jié)，輸入電壓的變化可以通過(guò)占空比的大小來(lái)補(bǔ)償。這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)， 它仍能保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。 (4） 電路形式靈活多樣。 設(shè)計(jì)者可以發(fā)揮各種類型電路的特長(zhǎng)， 設(shè)計(jì)出能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的開(kāi)關(guān)電源。 ◆開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)： 主要是存在開(kāi)關(guān)噪聲干擾，開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流會(huì)通過(guò)電路中的其它元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，此外，這些干擾還會(huì)串入工頻電網(wǎng)，使電網(wǎng)附近的其它電子儀器、設(shè)備和家用電器受到干擾。因此，設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)，必須采取合理的措施來(lái)抑制其本身產(chǎn)生的干擾。 　　　　　　1.2 開(kāi)關(guān)電源的分類 1. 按輸出能量的形式分類 (1)直流開(kāi)關(guān)電源 (2)交流開(kāi)關(guān)電源 2. 按驅(qū)動(dòng)方式分類 (1)自激式開(kāi)關(guān)電源 (2)他激式開(kāi)關(guān)電源 ☆3. 按能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的形式分類 (1)直流—直流（DC—DC）變換器 (2)逆變器（DC—AC） (3)開(kāi)關(guān)整流器（AC—DC） (4)交流—交流變頻器（AC—AC） ☆ 4. 按輸入與輸出是否隔離分類 (1)隔離式開(kāi)關(guān)變換器 (2)非隔式開(kāi)關(guān)變換器 ☆ 5.按電路的輸出穩(wěn)壓控制方式分類 (1)脈沖寬度調(diào)制(PWM)式 (2)脈沖頻率調(diào)制(PFM)式 (3)脈沖調(diào)頻調(diào)寬式三種 6. 按功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷和開(kāi)通工作條件分類 (1)硬開(kāi)關(guān)變換器 (2)軟開(kāi)關(guān)變換器　　　　1.4 開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用 一、金屬焊接與切割電源 二、表面處理工程 三、在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 四、在激光中的應(yīng)用 五、在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 六、在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用（ PC電源：輸出電壓為：12V/14A， -12V/0.5A，5V/18A，3.3V/14A ；筆記本適配器：輸入100-240Vac，50-60Hz，輸出20V/3.25A，不間斷電源(UPS) ） 七、在蓄電池充電中的應(yīng)用　 八、在風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電中的應(yīng)用 九、在電動(dòng)機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用（變頻調(diào)速） 十、在軍事裝備中的應(yīng)用 十一、醫(yī)療器械上的電源(如CT掃描儀） 十二、航空電源　　　　　　　1.3 對(duì)開(kāi)關(guān)電源的基本要求 一、使用性能要求 1、高的可靠性 平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）>3000h 2、高的安全性 3、好的可維修性 平均故障維修時(shí)間（MTTR） 4、高的功率密度（單位體積的功率容量及單位質(zhì)量的功率容量） 5、高性價(jià)比、低使用維修費(fèi)用 6、環(huán)境適宜性要求　　二、電氣性能參數(shù) 1、 輸入電壓變化范圍：當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，使輸出電壓保持不變的輸入電壓變化范圍。目前開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓變化范圍已做到90~270 V，可以省去許多電器中的110 V/220 V轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。 2、源電壓功率因數(shù)（PF或 ） 一般功率因數(shù)PF≥0.8 3、效率η：電源輸出功率Po與輸入功率Pi的比值。這個(gè)比值越高，開(kāi)關(guān)電源的體積越小，同時(shí)可靠性也越高。目前開(kāi)關(guān)電源的效率可達(dá)到90％以上。 4、 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：由于電源的輸出電壓只和基準(zhǔn)電壓與輸出取樣電路的元器件參數(shù)有關(guān)，因此，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍反映在線性電源上是穩(wěn)壓調(diào)整管集電極電流的變化范圍，反映在開(kāi)關(guān)電源上是開(kāi)關(guān)調(diào)整管脈沖占空比D的變化范圍。 5、 輸出電壓穩(wěn)定性：輸出電壓隨負(fù)載變化而變化的特性，這個(gè)變化量越小越好。它主要和反饋調(diào)節(jié)回路的增益及頻響特性有關(guān)。反饋調(diào)節(jié)回路增益越高，基準(zhǔn)電壓UE越穩(wěn)定，輸出電壓Uo的穩(wěn)定性就越好。 6、 輸出功率Po：電源能輸出給負(fù)載的最大功率，它和負(fù)載功率有關(guān)。為了保證電源安全，要求輸出功率有20％～50％的裕量。 7、電氣保護(hù)：輸入過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)，輸出過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)，輸出過(guò)電流保護(hù)。 8、功率器件過(guò)熱保護(hù) 9、電網(wǎng)電壓調(diào)整率 指在額定負(fù)載范圍內(nèi)，輸入電壓在允許范圍內(nèi)變化，引起輸出電壓變化量與輸出額定電壓的百分比。 10、負(fù)載調(diào)整率 在規(guī)定的源電壓范圍內(nèi)，負(fù)載電流從空載至滿載變化時(shí)，引起輸出電壓的變化量與輸出額定電壓的百分比。 11、輸出紋波與噪聲 紋波電壓可用峰-峰值VP-P 　　　　　　　1.7 開(kāi)關(guān)器件 　　開(kāi)關(guān)器件(即開(kāi)關(guān)電源的電子器件)的特性及其驅(qū)動(dòng)是開(kāi)關(guān)電源電路中關(guān)鍵的問(wèn)題。 1.7.1 開(kāi)關(guān)器件概述 1. 開(kāi)關(guān)器件的特征 同處理信息的電子器件相比，開(kāi)關(guān)電源的電子器件具有以下特征： (1) 能處理電功率的大小，即承受電壓和電流的能力是開(kāi)關(guān)器件最重要的參數(shù)，其處理電功率的能力小至毫瓦級(jí)，大至兆瓦級(jí)，大多遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。 (2) 開(kāi)關(guān)器件一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí)(通態(tài))阻抗很小，接近于短路，管壓降接近于零，電流由外電路決定；阻斷時(shí)阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，管子兩端電壓由外電路決定。 (3) 開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)態(tài)特性也是很重要的方面，有些時(shí)候甚至上升為第一位的重要問(wèn)題。作電路分析時(shí)，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)往往用理想開(kāi)關(guān)來(lái)代替實(shí)際開(kāi)關(guān)。 (4) 電路中的開(kāi)關(guān)器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。在主電路和控制電路之間，需要一定的中間電路對(duì)控制電路的信號(hào)進(jìn)行放大，這就是開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路。 (5) 為保證不致于因損耗散發(fā)的熱量導(dǎo)致開(kāi)關(guān)器件溫度過(guò)高而損壞，不僅在開(kāi)關(guān)器件封裝上講究散熱設(shè)計(jì)，在其工作時(shí)一般都要安裝散熱器�！　�2.開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的組成 　　開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)由控制電路、 驅(qū)動(dòng)電路和以開(kāi)關(guān)器件為核心的主電路組成。 　　控制電路按系統(tǒng)的工作要求形成控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中開(kāi)關(guān)器件的通或斷來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。 　　開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中需要有檢測(cè)電路。廣義上往往其他驅(qū)動(dòng)電路等主電路之外的電路都?xì)w為控制電路，從而粗略地說(shuō)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)是由主電路和控制電路組成的�！　≈麟娐分械碾妷汉碗娏饕话愣驾^大，而控制電路的開(kāi)關(guān)器件只能承受較小的電壓和電流，因此在主電路和控制電路連接的路徑上，如驅(qū)動(dòng)電路與主電路的連接處，驅(qū)動(dòng)電路與控制信號(hào)的連接處，或者主電路與檢測(cè)電路的連接處，一般需要進(jìn)行電氣隔離，而通過(guò)其他手段如光、 磁等來(lái)傳遞信號(hào)。 　　由于主電路中往往有電壓和電流的過(guò)沖，而開(kāi)關(guān)器件一般比主電路中普通的元器件要昂貴，但承受過(guò)電壓和過(guò)電流的能力卻要差一些，因此必須在主電路和控制電路中附加一些保護(hù)電路，以保證開(kāi)關(guān)器件和整個(gè)電源系統(tǒng)正常、 可靠運(yùn)行。 　　3. 開(kāi)關(guān)器件的分類 開(kāi)關(guān)器件按其能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度，分為以下三類： (1) 半控型器件——通過(guò)控制信號(hào)可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷，晶閘管及其大部分派生器件的關(guān)斷由其在主電路中承受的電壓和電流決定。 (2) 全控型器件——通過(guò)控制信號(hào)既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷，又稱自關(guān)斷器件，如絕緣柵雙極晶體管IGBT、 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET、 門極可關(guān)斷晶閘管GTO。 (3) 不可控器件——不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷，因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。如電力二極管(Power Diode)只有兩個(gè)端子，它的通和斷是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。DjV紅軟基地

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