开关电源设计基础 充电器电路原理图 模块电源原.ppt

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1、DC/DC模块电源的设计方法-功率电路的设计,开关电源的设计方法：,功率电路的设计反馈回路的设计控制回路及辅助功能的设计,变压器设计电感的设计功率元件的选择,反馈方式的确定控制芯片的外围电路设计PI调节器的设计,辅助电源的设计各种保护功能的设计EMI及噪声抑制,三种基本的隔离开关电源：,Vin,Vo,L,S,D1,D2,Vin,Vo,L,S1,D1,D2,S2,正激型变换器,桥式变换器,电感的电磁学定义：,根据法拉第电磁感应定理，二者是同一的：,i(t),电路的观点：,磁场的观点：,磁通，磁通密度，及磁芯的导磁率：,真空：空气：铁粉芯：铁氧体：,在国际单位制中：B称为磁感应强度，单位：特斯拉

2、T H称为磁场强度，单位：安培每米 A/m,面积为S,磁感应强度为B,均匀磁场,称为磁通，磁通围绕电流构成一个闭合回路，且大小连续。B又称为磁通密度,闭合的磁路及磁路中的气隙：,N,I,磁路长度lc 磁场强度Hc,截面积Ae,根据电感的定义：,根据安培环路定理:,气隙长度la 气隙强度Ha,在气隙处磁通连续:,所以:,对于无气隙的电感:,对于有气隙的高导磁率电感:,N,I,磁路长度lc 磁场强度Hc,截面积Ae,磁芯中的磁场强度为：,气隙长度la 气隙强度Ha,铁磁材料的饱和磁密：,磁芯中的磁通密度为：,铁磁材料的磁滞回线,当铁磁材料中的B增加到一定程度时，导磁率值会变小，甚至导磁性消失 值变

3、为1，一般铁氧体的饱和磁密为 0.30.5T.增加气隙可以减小电感量，降低磁芯的磁通密度，从而避免磁芯饱和。,铁磁材料的磁芯损耗：,B,B,Bdc,Vm:core volume Cm,:provided by manufacture of magnetic core.=12=23 for Philips 3F3 core.,变压器的工作区间,直流电感的工作区间,铁磁材料的磁芯损耗的测量：,LCRMeter,+u(t)-,i(t),根据实际工作的f和 B画出磁芯的磁滞回线（B-H），磁滞回线的面积即为磁芯损耗,1/R代表了磁芯在小信号下的损耗大小。,High L*Q will lead to l

4、ow core loss,Core characteristics analysis(1),磁性材料的磁芯损耗：,磁滞损耗：由于磁畴翻转导致的损耗，主要与磁性材料的性质有关。涡流损耗：变化的磁通在磁芯形成涡流（感应电流）导致的损耗，主要与磁性的结晶情况有关。互相绝缘的硅钢片用来减少涡流损耗。,结晶晶粒较大，单晶导电性好，涡流损耗大,结晶晶粒较小，涡流损耗小,变压器的设计步骤：,根据变换器的性质和输入输出的要求,确定变比 n 根据传输功率确定变压器的有效截面积Ae及窗口大小。根据变压器的伏秒积确定原边匝数Np根据原边匝数确定副边匝数根据选定的匝数，重新计算B，并由此估算变压器的磁芯损耗根据选定的原副边匝数估算变压器的绕组损耗。重新选取变压器的Ae及促窗口大小，直到变压器磁芯损耗和绕组损耗之和最小。,输出电感的设计步骤：,根据变换器的性质和输入输出的要求,确定电感量 L 根据传输功率确定变压器的有效截面积Ae及窗口大小。根据流过电感的最大电流确定匝数N根据匝数确定电感的气隙根据选定的匝数，估算电感的绕组损耗考察气隙la是否易于实施。重新选取磁芯的Ae及促窗口大小，直到电感的绕组损耗最小，气隙最适。,