大学生电子竞赛设计与实践二讲骆雅琴.ppt
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1、大学生电子设计竞赛 设计与实践,(第二讲),电气信息学院电工学教研室骆雅琴,2011.3.25,内容,开关电源的介绍09年全国电子设计竞赛安徽赛区一等奖09年全国电子设计竞赛一等奖电子设计竞赛培训作业2,什么是电源,电源-电子设备的心脏电流-输送动力和信息,什么是开关电源,两类电源:线性稳压电源-工作在线性放大区开关稳压电源-工作在开关状态,变换效率低,一般35%60%,变换效率高,一般70%95%,开关电源的发展,随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源。进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代;进入9
2、0年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。,开关电源的组成:,一、主电路1、输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。2、整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。4、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。,二、控制电路,一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉
3、宽,达到输出稳定;另一方面,根据测试电路提供的资料,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。,三、检测电路,除了提供保护电路中正在运行的各种参数外,还提供各种显示仪表资料。,四、辅助电源,提供所有单一电路的不同要求电源,开关稳压电源,开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET。,开关控制稳压原理,开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开。在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了
4、能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。,储能元件,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。,电压平均值EAB,在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:EAB=TON/T*E 式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。由式可知,改变开
5、关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(Time Ratio Control,缩写为TRC)。,TRC控制原理,按TRC控制原理,有三种方式:一、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM)开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。二、脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM)导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式
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