开关电源的楖念及分析方法ppt课件

什么是什么是Power Supply?Power Supply负载Vin,IinPower Supply是一种提供电力能源的设备，它可以将一种电力能源方式转换成另外一种电力能源方式，并能对其进展控制和调理。上级电能方式Vo,Io f,phasef,phase根据转换的方式分类:AD/DC,DC/DC,DC/AC,AC/AC根据转换的方法分类:线性电源，相控电源，开关电源根据调控的效果分类:稳压，恒流，调频，调相根据调控的方法分类:传统反响控制，矢量控制，数位控制什么是什么是Switching Mode Power Supply?有源开关有源开关(Switch)二极管二极管(Diode)电感器电感器(Inductor)电容器电容器(Capacitor)电阻器电阻器(Resistor)开关电源开关电源(Switching Power)开关工作主动控制功率流向与流量单向导电被动控制功率流向以电流形式储能以电压形式储能不在功率回路中除出现线性电源线性电源(Linear Power)线性工作控制功率流量单向导电被动控制滤波等辅助作用滤波等辅助作用消耗功率调节电压VinVoVinVoRRxVo=Vin*Rx/(R+Rx)Vo=?LCLCVo=Vin*DD根本电子元件在开关电源中所起的作用线性电源线性电源(Linear Power)开关电源开关电源(Switching Power)开关电源的根本元件：开关电源的根本元件：有源开关有源开关(Switch)二极管二极管(Diode)电感电感(Inductor)电容器电容器(Capacitor)变压器变压器(Transformer)+u(t)-i(t)dttduCti)(1)(电容的根本方程电容的根本方程1.当一电流流经电容当一电流流经电容,电容两端的电压逐渐添加电容两端的电压逐渐添加,并且电容量越大电流添加并且电容量越大电流添加越慢越慢.CItU CI+U-2.在稳态任务的开关电源中流经电容的电流对时间的积分为零。在稳态任务的开关电源中流经电容的电流对时间的积分为零。I+I-AB面积A=面积B+u(t)-i(t)dttdiLtu)()(电感的根本方程电感的根本方程1.当一电感忽然加上一个电压时当一电感忽然加上一个电压时,其中的电流逐渐添加其中的电流逐渐添加,并且电感量越大电并且电感量越大电流添加越慢流添加越慢.2.当一电感上的电流忽然中断当一电感上的电流忽然中断,在其两端会产生一瞬时高压在其两端会产生一瞬时高压,并且电感量越并且电感量越大该电压越高大该电压越高LUtI ULI+U-LItLIU电感的伏秒平衡原那么：电感的伏秒平衡原那么：dttdiLtu)()(u(t)i(t)V+V-t1t2LttVdttuLItt)()(10110t0)()(1201ttVttVII对稳定形状IILttVdttuLItt)()(11221伏秒平衡原那么伏秒平衡原那么:在稳态任务的开关电源中电感两端的正伏在稳态任务的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值秒值等于负伏秒值.V+V-ABV+V-AB面积A=面积B分析开关电源中电容和电感的几条原那么：分析开关电源中电容和电感的几条原那么：电容两端的电压不能突变(当电容足够大时,可以为其电压不变)。电感中的电流不能突变(当电感足够大时,可以为其电流恒定不变)。流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零。电感两端的伏秒积在一个开关周期内必需平衡。dttduCti)(1)(dttdiLtu)()(TUIL*TIUC*恒流充电恒压储能两个有用的公式：两个有用的公式：C:L:Buck电路任务原理分析：电路任务原理分析：VinVoDLIoSSULILVin-Vo-VooIIoD1-DT根据L的伏秒平衡原那么：(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)TVo=Vin*DL*Io=Vo*(1-D)TIs根据L在1-D时间的根本方程：Io=Vo*(1-D)T/LBuck电路的输入输出关系：电路的输入输出关系：00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.9110Vo D()10DVo/Vin=DBoost电路任务原理分析：电路任务原理分析：VinVoLIoSSULILVinVo-VinD1-DT根据L的伏秒平衡原那么：Vin*DT=(Vo-Vin)*(1-D)TVin*T=(1-D)TVoIsDVo=Vin/(1-D)IDIo00.10.20.30.40.50.60.70.80.91012345678910101Vo D()10DVo/Vin=1/(1-D)Boost电路的输入输出关系：电路的输入输出关系：理想变压器的根本方程：理想变压器的根本方程：理想变压器模型：变压器绕组完全耦合变压器无气隙且磁芯的导磁率无穷大I1N1N2u1u2I2电压根本方程:dtdNu111N2N1dtdNu222212121NNuu电流根本方程:HdlINiiiBH 0iiiIN1221NNII理想变压器个绕组的电压与匝数成正比，且同名端具有一样极性；各绕组电流与匝数乘积之和为零，即电流的变比与匝比成反比，且极性相反点进点出原那么。实践变压器的分析方法：实践变压器的分析方法：变压器绕组不是完全耦合I1I1N2N112k21LkLmkkL2.变压器有气隙或磁芯的导磁率有限0HdlINiiiI2Im当副边开路时I2=0mINHdl1Im即为原边电感Lm副边不存在或开路时的电感产生的电流，Lm称为激磁电感或励磁电感k可以以为是由原边串联的电感Lk产生,其大小为副边短路时原边所测得的电感量，Lk称为变压器的漏感。实践变压器的等效模型：实践变压器的等效模型：理想变压器漏感Lk激磁电感Lm变压器的伏秒平衡原那么变压器的伏秒平衡原那么:在稳态任务过程中变压器绕在稳态任务过程中变压器绕组两端的正伏秒值等于负伏秒值组两端的正伏秒值等于负伏秒值.V+V-ABV+V-AB面积A=面积B理想变压器的电路变换关系：理想变压器的电路变换关系：u1u2I2n:1I1Ru1I1Ru2=I2Ru1=nu2I1=I2/nR=u1/I1=(nu2)/(I2/n)=n2R电压电流电阻电容电感功率副边数值UIRCLP原边等校值nUI/nn2Rn2Cn2LPNs:Np=n:1正激变换器正激变换器Forward任务原理分析：任务原理分析：Io(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)Tn:n:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVin2VinTr根据电感的伏秒平衡：Vo=VinD/n根据变压器的伏秒平衡：VinDT=VinTrTr=DTTr(1-D)TD50%IL 根据电感的储能关系：LIL=(1-D)T*Vo IL=(1-D)T*Vo/L IpIL00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.9110Vo D()10D正激变换器的输入输出关系正激变换器的输入输出关系:Vo=VinD/n反激变换器反激变换器Flyback任务原理分析：任务原理分析：IoVinVoGDSVgsIDVdsD1-DTIpVLIoVin-nVoLmVinVin+nV o根据变压器的伏秒平衡：DImn:1TDnVoDTVin)1(*)1(*DnDVinVo)1(DVinnVoVinVdsVdsVoD,00.10.20.30.40.50.60.70.80.91012345678910100Vo D()Vds D()10D反激变换器的输入输出关系：反激变换器的输入输出关系：)1(*DnDVinVo)1(DVinnVoVinVds小小 结结开关电源功率电路的五个根本元件：开关,二极管,电容,电感,变压器开关电源功率电路分析要点开关电源功率电路分析要点电容的电压不能突变,电感的电流不能突变流经电容的电流平均值为零,电感两端电压的平均值为零理想变压器电压与匝数成比且同名同极性,电流与匝数成反比且点进点出电容恒流充电的公式为 ,电感恒压储能的公式为变压器与电感的伏秒积必需平衡TIUC*TUIL*