這是一個(gè)關(guān)于開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)知識(shí)PPT，包括了開(kāi)關(guān)電源的電路組成，輸入電路的原理及常見(jiàn)電路，功率變換電路，輸出整流濾波電路，4-16V,40A輸出大功率開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)，主要技術(shù)指標(biāo)，基本工作原理及原理框圖，各主要功能描述，直流系統(tǒng)，交流系統(tǒng)等內(nèi)容。開(kāi)關(guān)電源基本知識(shí)培訓(xùn)講議本培訓(xùn)基于對(duì)開(kāi)關(guān)電源具有常識(shí)性了解和一定程度電子、電路知識(shí)人員為對(duì)象。第一部分 開(kāi)關(guān)電路基本組成 一、 開(kāi)關(guān)電源的電路組成 　　大功率開(kāi)關(guān)電 源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。 大功率開(kāi)關(guān)電源的電路組成方框圖如下： 二.輸入電路的原理及常見(jiàn)電路 1.AC輸入整流濾波電路 大功率開(kāi)關(guān)電源防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由MOV1、MOV2、MOV3；F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3 會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。大功率開(kāi)關(guān)電源輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)大功率開(kāi)關(guān)電源開(kāi)啟瞬間，要對(duì) C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減小（RT1 是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作，歡迎點(diǎn)擊下載開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)知識(shí)PPT。

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開(kāi)關(guān)電源基本知識(shí)培訓(xùn)講議本培訓(xùn)基于對(duì)開(kāi)關(guān)電源具有常識(shí)性了解和一定程度電子、電路知識(shí)人員為對(duì)象。第一部分 開(kāi)關(guān)電路基本組成 一、 開(kāi)關(guān)電源的電路組成 　　大功率開(kāi)關(guān)電 源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。 大功率開(kāi)關(guān)電源的電路組成方框圖如下： 二.輸入電路的原理及常見(jiàn)電路 1.AC輸入整流濾波電路 大功率開(kāi)關(guān)電源防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由MOV1、MOV2、MOV3；F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3 會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。大功率開(kāi)關(guān)電源輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)大功率開(kāi)關(guān)電源開(kāi)啟瞬間，要對(duì) C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減�。≧T1 是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。整流濾波電路：交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。 2.DC 輸入濾波電路(PFC)原理： ① 輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入大功率開(kāi)關(guān)電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止大功率開(kāi)關(guān)電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。C3、C4 為安規(guī)電容，L2、L3為差模電感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在系統(tǒng)起動(dòng)的瞬間，由于 C6的存在Q2不導(dǎo)通，電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時(shí)Q2導(dǎo)通。如果C8漏電或后級(jí)電路短路現(xiàn)象，在系統(tǒng)起動(dòng)的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大，Q1導(dǎo)通使 Q2沒(méi)有柵極電壓不導(dǎo)通，RT1將會(huì)在很短的時(shí)間燒毀，以保護(hù)后級(jí)電路。 三、功率變換電路 1.大功率開(kāi)關(guān)電源工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器，和開(kāi)關(guān)MOS管并接，使開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變 壓器的原邊線(xiàn)圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測(cè)得的電流峰值信號(hào)參與當(dāng)前工作周波的占空比控制，因此 是當(dāng)前工作周波的電流限制。當(dāng)R5上的電壓達(dá)到1V時(shí)，UC3842停止工作，開(kāi)關(guān)管Q1立即關(guān)斷 。 R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò)，電容的充放電直接影響著開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度。R1過(guò)小，易引起振蕩，電磁干擾也會(huì)很大；R1過(guò)大，會(huì)降低開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護(hù)了MOS管。 Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時(shí)，Q1導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，變壓器所儲(chǔ)存的能量也就越多；當(dāng)Q1截止時(shí)，變壓器通過(guò)D1、D2、C3 釋放能量，同時(shí)也達(dá)到了磁場(chǎng)復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲(chǔ)、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。IC根據(jù)輸出電壓和電流時(shí)刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機(jī)的輸出電流和電壓。 C4和R6為尖峰電壓吸收回路。 2.推挽式功率變換電路： Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。 3.有驅(qū)動(dòng)變壓器的功率變換電路： T2為驅(qū)動(dòng)變壓器，T1為開(kāi)關(guān)變壓器，TR1為電流環(huán)。 四、 輸出整流濾波電路： 1、 大功率開(kāi)關(guān)電源正激式整流電路： T1為開(kāi)關(guān)變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續(xù)流二極管，R1、C1、R2、C2 為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，C4、L2、C5組成π型濾波器。 2. 大功率開(kāi)關(guān)電源反激式整流電路： T1為開(kāi)關(guān)變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管，R1、C1為削尖峰電路。L1為續(xù)流電 感，R2為假負(fù)載，C4、L2、C5組成π型濾波器。 3、大功率開(kāi)關(guān)電 源同步整流電路： 　　工作原理：當(dāng)變壓器次級(jí)上端為正時(shí)，電流經(jīng) C2、R5、R6、R7使Q2導(dǎo)通，電路構(gòu)成回路，Q2 為整流管。Q1柵極由于處于反偏而截止。當(dāng)變壓器次級(jí)下端為正時(shí)，電流經(jīng)C3、R4、R2使 Q1導(dǎo)通，Q1為續(xù)流管。Q2柵極由于處于反偏而截止。L2為續(xù)流電感，C6、L1、C7組成π 型濾波器。R1、C1、R9、C4為削尖峰電路。 第二部分 例 4-16V，40A輸出大功率開(kāi)關(guān)電源電路設(shè) 計(jì)   摘要：介紹一種采用半橋電路的開(kāi) 關(guān)電源，其輸入電壓為交流220V±20％，輸出電壓為直流4～16V，最大電流40A，工作頻率50kHz。重點(diǎn)介紹了該電源的設(shè)計(jì)思想，工作原理及特 點(diǎn)。引言：  在科研、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)等應(yīng)用場(chǎng)合，經(jīng)常用到電壓在5～15V，電流在5～40A的電源。而一般實(shí)驗(yàn)用電源最大電流只有5A、10A。為此專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了 電壓4V～16V連續(xù)可調(diào)，輸出電流最大40A的開(kāi)關(guān)電源。它采用了半橋電路，所選用開(kāi)關(guān)器件為功率MOS管，開(kāi)關(guān)工作頻率為50kHz，具有重量輕、體積小、成本低等特點(diǎn)。 2、主要技術(shù)指標(biāo) 1）交流輸入電壓AC220V±20％； 2）直流輸出電壓4～16V可調(diào)； 3）輸出電流0～40A； 4）輸出電壓調(diào)整率≤1％； 5）紋波電壓Up?p≤50mV； 6）顯示與報(bào)警具有電流/電壓顯示功能及故障告警指示。 3、基本工作原理及原理框圖該電源的原理框圖如圖所示。此開(kāi)關(guān)電源已成功地作為實(shí)驗(yàn)室電源、通信基站電源使用。其效率≥85％，紋波優(yōu)于30mVP-P，產(chǎn)品可靠性高、成本低，具有一定的市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)力。 220V交流電壓經(jīng)過(guò)EMI濾波及整流濾波后，得到約300V的直流電壓加到半橋變換器上，用脈寬調(diào)制電路產(chǎn)生的雙列脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)功率MOS 管，通過(guò)功率變壓器的耦合和隔離作用在次級(jí)得到準(zhǔn)方波電壓，經(jīng)整流濾波反饋控制后可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。  4、各主要功能描述 4.1、交流EMI濾波及整流濾波電路交流EMI濾波及整流濾波電路如圖所示。 電子設(shè)備的電源線(xiàn)是電磁干擾（EMI）出入電子設(shè)備的一個(gè)重要途徑，在設(shè)備電源線(xiàn)入口處安裝電網(wǎng)濾波器可以有效地切斷這條電磁干擾傳播途徑，本電 源濾波器由帶有IEC插頭電網(wǎng)濾波器和PCB電源濾波器組成。IEC插頭電網(wǎng)濾波器主要是阻止來(lái)自電網(wǎng)的干擾進(jìn)入電源機(jī)箱。PCB電源濾波器主要是抑制功 率開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的高頻噪聲。 交流輸入220V時(shí)，整流采用橋式整流電路。如果將JTI跳線(xiàn)短連時(shí)，則適用于110V交流輸入電壓。由于輸入電壓高，電容器容量大，因此在接通電網(wǎng)瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌沖擊電流，一般浪涌電流值為穩(wěn)態(tài)電流的數(shù)十倍。這可能造成整流橋和輸入保險(xiǎn)絲的損壞，也可能造成高頻變壓器磁芯飽和損壞功率器件，造成高壓電解電容使用壽命降低等。所以在整流橋前加入由電阻R1和繼電器K1組成的輸入軟啟動(dòng)電路。 4.2 、半橋式功率變換器該電源采用半橋式變換電路，如圖所示，其工作頻率50kHz，在初級(jí)一側(cè)的主要部分是Q4和Q5功率管及C34和C35電容器。Q4和Q5交替導(dǎo)通、截止，在高頻變壓器初級(jí)繞組N1兩端產(chǎn)生一幅值為U1/2的正負(fù)方波脈沖電壓。能量通過(guò)變壓器傳遞到輸出端，Q4和Q5采用IRFP460功率 MOS管。 4.3、功率變壓器的設(shè)計(jì) 1）工作頻率的設(shè)定工作頻率對(duì)電源的體積、重量及電路特性影響很大。工作頻率高，輸出濾波電感和電容體積減小，但開(kāi)關(guān)損耗增高，熱量增大，散熱器體積加大。因此根據(jù)元器件及性?xún)r(jià)比等因素，將電源工作頻率進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本例為fs=50kHz。 T=1/fs=1/50kHz=20μs 2）磁芯選用 ①選取磁芯材料和磁芯結(jié)構(gòu)選用R2KB鐵氧體材料制成的EE型鐵氧體磁芯。其具有品種多，引線(xiàn)空間大，接線(xiàn)操作方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。 ②確定工作磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm R2KB軟磁鐵氧體材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs=0.47T，考慮到高溫時(shí)Bs會(huì)下降，同時(shí)為防止合閘瞬間高頻變壓器飽和，選定 Bm=1/3Bs=0.15T。 ③計(jì)算并確定磁芯型號(hào)磁芯的幾何截面積S和磁芯的窗口面積Q與輸出功率Po存在一定的函數(shù)關(guān)系。計(jì)算略… 3)計(jì)算原副邊繞組匝數(shù)按輸入電壓最低及輸出滿(mǎn)載的情況（此時(shí)占空比最大）來(lái)計(jì)算原副邊繞組匝數(shù)。計(jì)算略… 4）選定導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑在選用繞組的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑時(shí)，要考慮導(dǎo)線(xiàn)的集膚效應(yīng)，一般要求導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑小于兩倍穿透深度，而穿透深度由式 決定. 式中：ω為角頻率，ω=2πfs； μ為導(dǎo)線(xiàn)的磁導(dǎo)率，對(duì)于銅線(xiàn)相對(duì)磁導(dǎo)率μr=1，則μ=μ0×μr=4π×10－7H/m； γ為銅的電導(dǎo)率，γ=58×10－6Ωm；穿透深度Δ的單位為m。變壓器工作頻率50kHz，在此頻率下銅導(dǎo)線(xiàn)的穿透深度為Δ=0.2956mm，因此繞組線(xiàn)徑必須是直徑小于0.59mm的銅線(xiàn)。另外考慮到銅線(xiàn)電流密度一般取3～6A/mm2，故這里選用?0.56mm的漆包線(xiàn)。 4.4、輔助電源的設(shè)計(jì)輔助電源采用RCC變換器（RingingChokeConverter。其輸入電壓為交流220V整流濾波電壓，輸出直流電壓為 12.5V，輸出直流電流為0.5A。 4.5、驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路如圖所示。TL494輸出50kHz的脈沖信號(hào)，通過(guò)高頻脈沖變壓器耦合去驅(qū)動(dòng)功率MOS管。次級(jí)脈沖電壓為正時(shí)，MOS管導(dǎo)通，在此 期間Q7截止，由其構(gòu)成的泄放電路不工作。當(dāng)次級(jí)脈沖電壓為零時(shí)，則Q7導(dǎo)通，快速泄放MOS管柵級(jí)電荷，加速M(fèi)OS管截止。R70是用于抑制驅(qū)動(dòng)脈沖的 尖峰，R68、D15、R67可以加速驅(qū)動(dòng)并防止驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生振蕩。D17和與它相連的脈沖變壓器繞組共同構(gòu)成去磁電路。 4.6、風(fēng)扇風(fēng)速控制電路風(fēng)扇風(fēng)速控制電路見(jiàn)圖。利用二極管正向管壓降隨溫度升高而呈下降趨勢(shì)的特性，將D9、D10做為散熱器溫度采樣器件。方法是將D9、D10兩二極管緊靠在散熱器上，當(dāng)散熱器隨輸出功率加大而溫度升高時(shí)，運(yùn)放N2A正相輸入端電平降低，輸出低電平使三極管Q3開(kāi)始導(dǎo)通，風(fēng)機(jī)上電壓升高，轉(zhuǎn)速升高，最終到達(dá)最高轉(zhuǎn)速。當(dāng)負(fù)載較輕，使散熱器溫度低于50℃時(shí)，N2A輸出高電平，Q3不導(dǎo)通，輔助電源12.5V經(jīng)電阻R57降壓給風(fēng)機(jī)供電，風(fēng)機(jī)處于低速、低噪聲運(yùn)行狀態(tài)。此電路可以提高風(fēng)機(jī)工作壽命，增加電路可靠性，亦可在小負(fù)載情況下，減少風(fēng)機(jī)帶來(lái)的噪聲。 4.7、PWM控制電路控制電路采用通用脈寬調(diào)制器TL494，具有通用性和成本低等優(yōu)點(diǎn)，見(jiàn)圖。輸出電壓經(jīng)R40、RV2、RV1、R41進(jìn)行分壓采樣，經(jīng)R5阻抗 匹配后送到TL494腳1。RV1裝在電源前面板上用于實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。R103和C14將輸出電感L1前信號(hào)采樣，經(jīng)R5送到TL494腳1，用于 提高電源穩(wěn)定度，消除L1對(duì)環(huán)路穩(wěn)定性影響。 4.8 、過(guò)流保護(hù)電路為增強(qiáng)電源可靠性，此電源采用初、次級(jí)兩級(jí)過(guò)流保護(hù)。初級(jí)采用電流互感器CT1檢測(cè)初級(jí)變壓器電流，檢測(cè)出的電流信號(hào)經(jīng)R60轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)后，再 經(jīng)D2～D4，C9整流濾波后，經(jīng)過(guò)電位器RV3分壓，反相器N3反相后加在Q1管基極。當(dāng)初級(jí)電流超過(guò)正常時(shí)，反相器反轉(zhuǎn)，Q1管導(dǎo)通，將 VREF=5V的高電平加在TL494腳4上（腳4為T(mén)L494死區(qū)控制腳、高電平關(guān)斷），TL494關(guān)斷。     輸出直流總線(xiàn)上過(guò)流保護(hù)，采用R45～R56電阻做為采樣電阻，當(dāng)輸出電流增加時(shí)腳15電平變低，當(dāng)輸出電流大于40A的105％時(shí)，TL494 的內(nèi)部運(yùn)放動(dòng)作，腳3電平升高，限制輸出脈寬增加，電源處于限流狀態(tài)。 第三部分 一.直流系統(tǒng) 1.系統(tǒng)拓樸 2．本機(jī)供電電源、風(fēng)機(jī) 3．R1、R2類(lèi)軟啟動(dòng)在電源接通時(shí)，因C1、C2電壓不能瞬變，電路中將產(chǎn)生一近似短路電流。為防止此現(xiàn)象的產(chǎn)生，設(shè)置R1、R2電路。工作原理：系統(tǒng)接通電源時(shí)，外電通過(guò)R1、R2給C1、C2充電，幾個(gè)周期后，C1、C2電壓到工作電流，此時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)工作，KM1合閘而完成系統(tǒng)正常投運(yùn)。 4．VC1整流濾波模塊 5．功率模塊和T1一道完成DC/DC變換，是系統(tǒng)調(diào)壓的核心。 6．輸出整流模塊 7．功率模塊驅(qū)動(dòng)模塊 8．系統(tǒng)控制模塊 PWM調(diào)制、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)控制等。 XS9：1、XS9：2電壓反饋，XS13電流反饋。 二．交流系統(tǒng)一)．小三相 1.系統(tǒng)拓樸 2．抗EMI（電磁干擾）電路 3．系統(tǒng)開(kāi)關(guān)（接觸器） 4．風(fēng)機(jī) 5．整流濾波電路 6．逆變功率模塊由PWM控制完成DC/AC轉(zhuǎn)換 7．輸出濾波電路本系統(tǒng)輸出為三相四線(xiàn)制，用戶(hù)可Y--△接靈活使用。 8．驅(qū)動(dòng)模塊 8．驅(qū)動(dòng)模塊 9．中央控制及數(shù)據(jù)輸入顯示模塊完成PWM調(diào)制算法；數(shù)據(jù)輸入、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示等。 二）.中、大三相 1.系統(tǒng)拓樸 2．整流電路 3．濾波電路 4．逆變功率單元 Scx內(nèi)環(huán)電流采樣傳感器，完成PWM調(diào)節(jié)工作穩(wěn)定。Tx輸出變壓器，完成功率傳遞和將外設(shè)和主電路隔離。 5．輸出電路 C9、C12；C13、C16；C17、C20輸出電容，作用是平滑逆變后波形可能的瞬時(shí)毛刺。AP22輸出電壓采樣（霍爾器件，另起隔離作用）；SC7—9輸出電流采樣（電流互感器），輸出電壓與輸出電流一道形成PWM調(diào)制外反饋環(huán)，完成系統(tǒng)穩(wěn)定調(diào)節(jié)工作。 6．中心控制單元完成波形發(fā)生、波形控制、集中控制及擴(kuò)展控制等工作。 7．I/O控制、顯示、輸出保護(hù)單元 A7的XP1端6、8在輸出電壓異常時(shí)立刻切斷系統(tǒng)輸出，XP2端向中心控制單元發(fā)出信號(hào)同時(shí)停止主機(jī)的運(yùn)行。h9i紅軟基地

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