开关电源考试资料整理版

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date开关电源考试资料(整理版)7:升压型开关稳压电源的设计1、什么事线性串联稳压电源？组成？ 答：线性稳压电源，是指在稳压电源电路中的调整功率管工作于线性放大区。串联型开关稳压电源电路，其储能电感串联在输入与输出电压之间。其由变压器、整流、滤波和线性稳压电路组成。2、什么是开关稳压电源 答：由全波整流器、开关功率管V、PWM控制与驱动器、续流二极管VD、储能电感L、输出滤

2、波电容C和采样反馈电路组成。其核心部分是一个直流变换器。3、开关稳压电源的种类 答：按激励方式：它激式和自激式；按调制方式：脉宽调制型、频率调制型和混合型开关稳压电源电路；按开关功率管电流的工作方式：开关式和谐振式；按功率开关的类型：晶体管型、可控硅型、MOSFET型、IGBT型；按储能电感的连接方式：串联型、并联型；按功率开关的连接方式：单端正激式、单端反激式推挽式、半桥式和全桥式；按输入和输出的电压大小：升压式、减压式和输出极性反转式；按工作方式：可控整流型、斩波型和隔离型；按电路结构：散件式和集成电路式。4:降压型开关稳压电源的工作原理? 答：把驱动方波信号加到电路的功率开关V的基极上，

3、这样功率开关V就会按照驱动方波信号的频率周期性地导通与关闭。功率开关V的工作周期T=Ton+Toff，占空比为D=Ton/T(D1)。其工作过程可以用功率开关V的导通、关闭以及开关稳压电源实现动态平衡等过程来解说。(1)在Ton=t1-t0期间，功率开关V导通，续流二极管VD因反向偏置而截止，储能电感L两端所加的电压为Ui-Uo。虽然输入电压Ui是一个直流电压，但电感L中的电流不能突变，而在功率开关V导通的Ton期间，电感L中的电流将会线性地上升，并以磁能的形式在储能电感中储存能量。在t1时刻，也就是驱动信号正半周期要结束的时候，储能电感L中的电流上升到最大值。当t=t0时，储能电感L中的电流

4、变化量为最大。(2)在Ton=t2-t1期间，功率开关V截止。但是在t1时刻，由于功率开关V刚刚截止，并且储能电感L中的电流不能突变，于是L两端就产生了与原来电压极性相反的自感电动势。此时，续流二极管VD开始正向导通，储能电感L所储存的磁能将以电能的形式通过续流二极管VD和负载电阻R1开始泄放。这里的二极管VD起着续流和补充电流的作用，这也正是它被称为续流二极管的原因。 在t=t2时,储能电感L中的电流达到最小值，当t=t1时，储能电感L中的电流变化值为最大。(3)只有当功率开关V导通期间，Ton内储能电感L增加的电流最大变化量等于功率开关V关闭期间Toff内减少的电流变化最大量，才能达到动态

5、平衡，才能保证储能电感L中一直有能量，并源源不断地向负载电路提供能量和功率。这就是构成一个稳压电源的最基本条件，Uo=D乘以Ui。5:降压型开关稳压电源的设计? 答：1.功率开关V的选择 一般确定的原则是：输出功率在数十千瓦以上时，就应该选择IGBT;输出功率在数千瓦到数十千瓦时，就应该选择MOSFET;输出功率在数千瓦以下时，就应该选择GTR。功率开关V的类型选定以后，具体的器件型号的选定就应该遵循以下的原则：(1)功率开关V的导通饱和压降越小越好。(2)功率开关V截止时的反向漏电流越小越好。(3)功率开关V的高频特性要好。(4)功率开关V的开关时间要短。(5)功率开关V的基极驱动功率要小。

6、(6)功率开关V的反向击穿电压应该满足Uc=2.6Ui。2.续流二极管VD的选择(1)续流二极管VD的正向额定电流必须等于或大于功率开关V的最大集电极电流。(2)续流二极管VD的反向耐压值必须大于输入电压值。(3)续流二极管VD应选择反向恢复和导通速度都非常快的肖特基二极管或快恢复二极管。(4)要选择正向导通管压降低的肖特基二极管。3.储能电感L的选择 储能电感L的电感量选择大于临界电感值Lc。4.输出滤波电容C的选择 输出滤波电容C的容量主要应根据稳压电源输出纹波电压的要求来决定。6:升压型开关稳压电源的工作原理? 答：当功率开关V处于导通期间时，输入电压Ui加到储能电感L的两端，二极管VD

7、因被反向偏置而截止，流过储能电感L上的电流I1为近似线性上升的锯齿波电流，并以磁能的形式存储在储能电感L中。 当功率开关V截止时，储能电感L两端的电压极性相反，二极管VD被正向偏置而导通，存储在储能电感L中的能量通过二极管VD传输给负载电阻R1和滤波电容C，储能电感L中的泄放电流I1是锯齿波电流的线性下降部分。 同理，在功率开关V饱和导通期间，在储能电感L中增加的电流数值应等于功率开关V截止期间在储能电感L中减少的电流数值。只有这样才能达到动态平衡，才能达到一个稳压电源最基本的条件，才能给负载电阻R1提供一个稳定的输出电压。因此得到Uo=（Ton/Toff）*Ui=Ui*D/（1-D）7:升压

8、型开关稳压电源的设计?答：1.功率开关V的选择：功率开关V电压的额定电压值为Uceo=1.32Ui/0.8=1.65（1-D）Uo/D 集电极电流Ic=1.25IoD/1-D集电极功率损耗Pc的选择：Pc=2IoUceoDD/1-D。2.二极管VD的选择：反向耐压Ud的计算Ud=1.25Uo 正向导通电流Id=IoD/2（1-D） 正向导通功率损耗Pd= IoDUs/2（1-D）3.输出滤波电容C的选择：电容电压的计算C= IoUo /FUo（Uo+ Ui） 耐压值Uc的计算 Uc=2Uo 电容温度范围的选择：在成本和造价允许的情况下，应该选择高温电解电容来充当滤波电容C（一般高温电解电容的温

9、度称值为125，一般电解电容的温度标称值为85）。4.储能电感L的选择：L=10（1-D）/7IoF8;极性反转型开关稳压电源的工作原理?极性反转型开关稳压电源的功率开关V导通时，二极管VD因反向偏置而截止，此时在储能电感L中储存的能量为功率开关V截止时，二极管VD因正向偏置而导通，此时在储能电感L中储存的能量将会通过二级管VD传输给负载。输出电压与输入电压之间的关系为9:升压型开关稳压电源和极性反转型开关稳压电源的区别?答：升压型是发射集输出式并联型，极性反转型是集电极输出式并联型。从形式上看，差别只是功率开关与储能电感的位置进行了调整。从输出特性上看，输出电压极性刚好相反。10:常见的控制

10、电路?常用的控制电路包括取样、比较、基准源、振荡器、脉宽调制器或脉频调制器等电路11: 开关稳压电源的输出端常见的不稳定因素?过流、过压、欠压、过热12:什么是开关稳压电源的驱动电路?它的种类?驱动电路即用于产生功率开关基极的控制驱动信号的电路分为：1单端式脉冲变压器驱动电路2抗饱和驱动电路3固定反偏压驱动电路4比例驱动电路5互补驱动电路6发射极开路式驱动电路13、开关电源中保护电路的要求？它的种类？1、软启动自动保护电路的延迟时间一定要大于开关稳压电源电路中一次整流和滤波电路恢复时间，该恢复时间主要是指一次整流后的滤波电容充电时间。2、过流、过压、欠压、过热等保护电路中的采样处理、反馈控制和

11、关断功率开关等过程所用的时间总和要小于功率转换周期时间，也就是说，这些保护电路的控制关断速度一定要快。3、对于过流保护电路来说，当导致过流现象的故障被排除或过流现象恢复后，稳压电源电路要能够自动恢复正常工作。另外，对于一些较为先进的电子设备和机电产品中的电源系统，不但要求具备有各种保护电路，而且还要求具有各种保护状态显示以及自诊断功能。14、什么是一次击穿？什么是二次击穿？他们的区别是什么？1、当反向电压增大到一定数值时，载流子倍增效应就像雪崩一样，增加的越快而多，反向电流突然增加，这就是雪崩击穿现象，也叫一次击穿现象。在雪崩击穿之后，当电流增大到某一值，集电极-发射极之间的电压突然下降，而集

12、电极电流剧增，这种现象称为二次击穿。2、二次击穿和一次击穿的区别：（1）、从功率开关的二次击穿特性曲线上就能看出，二次击穿后，集电极电压比一次击穿后的集电极电压低得多；（2）、一次击穿是可逆的，二次击穿是不可逆的。（3）、一次击穿取决于功率开关所加电压的高低，而二次击穿取决于给功率开关上所加的能量大小和积累时间的长短。（4）、产生一次击穿的原因是明确的。但产生二次击穿的原因尚未被我们完全掌握。15、什么是一次整流和滤波？什么是二次整流和滤波？一次整流：开关稳压电源电路中输入电路部分的工频整流电路就称为开关稳压电源的一次整流电路。一次滤波：开关稳压电源电路中的一次滤波电路即为一次整流电路后面的由

13、电感和电容组成的L形滤波电路。二次整流：二次整流电路时出现在开关变压器次级回路中的整流电路，一般为高频整流电路，整流二极管常采用高频快速开关二极管。在无工频变压器的开关稳压电源电路中，开关二极管或续流二极管即为整流部分的整流二极管。二次滤波：开关稳压电源电路中的高频滤波电路部分被称为二级滤波电路。16、隔离和耦合技术的分类？光电偶和技术；变压器磁耦合技术；光电与磁混合偶和技术；直接耦合技术17、什么是开关稳压电源的屏蔽技术?它的分类? 屏蔽技术通常包含着两层意思：一是把环境中的杂散电磁波以及其它干扰信号挡在被屏蔽的用电系统的外面，防止这些杂散电磁波对用电系统的干扰和破坏；二是把本系统内的振荡信

14、号源通过电路中的各个环节和各种途径向外辐射的电磁波阻挡在本系统内，防止这些辐射出去的电磁被污染环境和干扰周围其它的用电系统。 在开关稳压电源中的屏蔽技术，主要是屏蔽电源内部的振荡器所产生的高频电磁波，使它不要通过电路中的变压器、电感、电容、电阻以及引线等元器件传播和辐射出去，从而污染周围的用电环境和干扰别的仪器、仪表。分为：软屏蔽、硬屏蔽、电场屏蔽、磁场屏蔽。18、单端式开关稳压电源的分类? （1）单端自激式正激型直流变换器；（2）单端自激式反激型；（3）单端它激式正激型；（4）单端他激式反激型。19、 单端自激式正激型直流变换电路的工作原理？输入工频电网电压220v/50Hz经过由电容c1-

15、c6和共模电感T1构成的双向工模滤波器后，将杂波噪声和干扰信号滤除干净后，再经过具有负温度系数的限流保护电阻输送到全波整流器IC1。全波整流器的输出经过电容C7、C8和电阻R1组成的滤波器滤波后，即可得到300v/150v直流电压。该直流电压就是单端自激式正激励型开关稳压电源电路的供电电压。电路中的双向共模滤波器既可滤除和一只工频市电电网上的高频干扰信号对电源电路的影响，又可滤除和抑制开关稳压电源电路所产生的高频干扰信号窜扰到工频市电电网上对其形成污染。21、什么是高频整流电路？主变换器工作在2550KHz的高频状态，因此在高频功率开关变压器的次级回路中的所有整流二极管都需要采用具有快捷恢复特

16、性的开关二极管。其中，对要求输出电流较大的次级回路中的整流二极管还必须采用肖特基二极管。因为肖特基二极管不但具有非常快的恢复特性，而且还具有E向导通压降比一般的快恢复二极管小的特点。因此，可减小整流二极管本身的功耗。这佯一来，不但可提高整个电源电路的功率转换效率，还可以降低整流二极管的升温，这点在打电流输出的开关稳压电路中尤为突出和重要。22、单端自激式反激型直流变换电路的三种状态?1.次级绕组电流临界状态；2.次级绕组电流不连续状态；3.次级绕组电流连续状态。23、单端它激式正激型直流变换电路与单端自激式正激型直流变换电路的区别？1.前者电路中的功率开关变换器与PWM振荡器无关，而后者电路中

17、的功率开关变压器要作为PWM振荡器电路中的一个重要元器件而参与振荡工作；2.前者功率开关V1与PWM振荡器无关，而后者功率开关V1和功率开关变压器一样，作为一个重要元器件而参与震荡工作；3.前者具有独立的PWM振荡器、驱动器、控制器等电路，而后者不需另设独立的PWM振荡器、驱动器、控制器等电路；4.前者对起振电路要求不严，而后者对起振电路要求非常严。24、单端它激式正激型直流变换器开关变压器已知条件？1.电路结构与形式；2.工作频率或周期时间；3变压器输入最高和最低电压；4.总的输出电路数和每一路输出的电压和电流值；5.功率开关的最大导通时间；6.隔离电位；7.所要求的漏感和分布电容值；8.工

18、作环境条件。25、单端它激式反激型直流变换器的电路特点？1.功率开关截止期间，功率开关变压器向负载释放能量；2功率开关变压器既起安全隔离的作用，又起储能电感的作用；3.变压器要工作在连续工作状态，功率开关变压器必须大于临界电感值；4.输出端不能开路，否则将失控；5.可应用于有几百瓦输出功率的场合。26、单端它激式反激型直流电流变换器开关变压器已知条件？1.电路结构形式；2.工作频率或周期时间；3.输出电压和电流值；4.功率开关的最大导通时间；5.隔离点位；6.所要求的漏感和分布电容值；7.工作环境条件。27、 自激推挽直流电路工作原理？当接通输入直流电源电压Ui后，就会在分压器电阻R1上产生一

19、个电压，该电压通过功率开关变压器的Nb1和Nb2两个绕组分别加到两个功率开关V1和V2的基极上。因为电路 不可能完全对称，所以总能使其中的一个功率开关首先导通。假若是功率开关V1首先导通，那么功率开关V1集电极的电流Ic1流过功率开关变压器初级绕组的二分之一（Np1），使功率开关变压器的磁心磁化，同时使其他的绕组产生感应电动势。在基极绕组Nb2上产生的感应电动势使功率开关V2的基极处于负电位的反向偏置而维持截止状态。在另一个基极绕组Nb1上产生的感应电动势则使功率开关V1的集电极电流进一步增加，这是正反馈的过程。其最后的结果使功率开关V1很快就达到饱和导通状态，此时几乎全部的电源电压Ui都加到

20、功率开关变压器初级绕组的二分之一（Np1）上。绕组Np1中的电流以及由此电流所引起的磁通也会线性的增加。当功率开关变压器磁心的磁通量接近或达到磁饱和值+s时，集电极的电流就会急剧的增大，形成一个尖峰，而磁通量的变化率接近于零，因此功率开关变压器的所有绕组上的感应电动势也接近于零。由于绕组Nb1两端的感应电动势接近于零，于是功率开关V1的基极电流减小，集电极电流开始下降，从而使所有绕组上的感应电动势反向。紧接着磁心的磁通脱离饱和状态，这就发生了跟前面一样的雪崩过程，促使功率开关V1很快进入截止状态。功率开关V2很快进入饱和导通状态。这时几乎全部的输入直流电源电压Ui又被加到功率开关变压器的另一半

21、绕组Np2上，使功率开关变压器磁心的磁通直线下降，很快就达到了反向的磁饱和值-s。此后，基极绕组Nb2的感应电动势下降，再次引起正反馈，使功率开关V2脱离饱和状态，然后转换到截止状态，而功率开关V1又转换到饱和导通状态。上述过程周而复始，这样就在两个功率开关V1和V2的集电极形成了方波电压，从而在功率开关变压器的次级绕组Ns上也就形成了方波电压。将该绕组Ns上形成的方波电压经过整流和滤波后，就形成了直流变换器的直流输出电压值，也就得到了我们所需要的开关稳压电源。28：自激推挽直流电路功率开关考虑的主要参数？ 最大集-射极电压 Uce；最大集电极电流 Icm；在最大负载电流时的最小放大倍数min

22、；开关速度；最大功率损耗Pcm或结一壳热阻；集电极电压二次击穿额定值Uceo等。29：自激推挽双变压器直流电路工作原理？ 自激型推挽式双变压器直流变换器电路用一个体积较小的工作在饱和状态的驱动变压器来控制功率开关工作状态的转换，而使用一个体积较大的工作在线性状态的变压器来控制电压的变换和功率的传输。由于采用了独立的饱和驱动变压器，因此变换器电路的工作特性就有了很大的改善。如图所示电路，在接通电源后，由于电路总是存在不平衡，假定东率开关V1首先导通，他的集电极电压就会降低，降低的数值接近于输入直流电源电压Ui，在输入功率开关变压器T2的初级绕组Np1网端就会产生电压，Np2的两端也会相应地产生感

23、应电压。Np1和Np2上所产生的电压值之和全部加到由驱动变压器T1的初级绕组于反馈电阻R1组成的串联电路两端。T1的Nb2上所产生的电压把V2的基极置成正向偏置，使其保持截止状态。V1很快达到饱和导通状态。T1磁化电流的增加会导致T1的饱和。使V1集电极电流开始减小，逐渐退出饱和区。V2开始导通，V1开始进入截止。如此重复上述过程，电路形成自激震荡。这就是自激推挽双变压器直流电路工作原理。30：PWM电路的组成？PWM发生器，PWM驱动器,PWM控制器等。有电压控制型的，电流控制型的和软开关控制型的。31：桥式直流电路的分类？特点？分为半桥式直流电路和全桥式直流电路1输出功率大2功率开关变压器

24、磁心利用率高3功率开关没有中心抽头，实际加工较为简单4功率开关集电极所能承受的耐压值是推挽直流变换器电路中功率开关的2倍。相同的成本和输入条件下，半桥式输出功率是推挽式的2倍，全桥式的是直流变换器的4倍。5半桥式中功率开关变压器初级绕组上所加的电压幅值只有输入电压的一半，与推挽式相比，相同的输出功率，功率开关和功率开关变压器的初级绕组上必须流过2倍的电流，因此，桥式直流变换器电路是采用降压扩流的方法来实现相同功率输出的。32.半桥式直流电路工作原理（1）电源电路的启动。当加入输入电压时，电源经用来防冲击电流的电阻R1对滤波电容C1和C2开始充电，其充电时间为22MS，大约经过三个工作周期的时间

25、即可充电到输入电压的峰值。如果输入电压为100V，此时的冲击电流就大约100*（根号2）/20=7A。（2）稳压调节过程。接在功率开关变压器次级绕阻中的放大器IC4是稳压用的反馈放大器，其输出电压经过电阻R20和R21组成的分压器1/2分压后与IC3产生的2.5V基准电压进行比较，差值经放大后驱动光电耦合器IC4中发光二极管，从而将输出的不稳定波动耦合到IC1的控制端来控制其输出的PWM驱动信号的脉冲宽度。(3).过流保护过程。电路中的放大器IC2B是经过流保护用的反馈放大器，2.5V基准电压经电阻R25和R26分压后取出的0.035V电压与电流检测电阻R18上的电压降进行比较。当输出端一旦出

26、现过流而使该电流检测电阻R18上的电压超过0.035V时，放大器IC2B的输出就变为高电平，同样驱动二极管VD14和光电耦合器IC4中的发光二极管，其结果是使输出电压下降，把输出电流限定在23.6A以下，从而起到限流作用。(4).输出滤波。由电感L1、L2和电容C20、C21组成的输出滤波器是二级滤波器电路，它可将输出直流电压中的纹波电压降至30mV以下，晶体管V2的作用是在输入电源电压瞬时关断后再接通的场合，当输入电压峰值与电容C4上的电压差过大时，将电容C3上的电荷放掉，推迟可控硅VDZ1的导通时间，以抑制冲击电流。为什么要有消振电路由单管自激式正激型开关稳压电源实际电路工作原理的分析和讨论可以看出，电源电路加电后，在功率开关V1的集电极就会得到瞬间矩形振荡脉冲信号。该矩形脉冲信号是一个具有正向峰值和负向峰值的脉冲振荡波形，有时这个正向和负向上冲的峰值电压可以比直接加到功率开关V1集电极的输入电压高23倍左右。显然，这样高的上冲峰值电压特别容易造成功率开关V1被二次击穿而损坏，为了解决这个问题。给功率开关V1集电极电路中分别引入了有二极管VD1、电容C9、电阻R2和二极管VD2、电容C11、电阻R3组成的两个消振衰减电路。其中一个消振衰减电路用来消除由于功率开关变压器的漏磁而引起的上冲峰值电压。另一个消振衰减电路主要用来消除由于功率开关的电压、电流应力而引起的上冲峰值电压-