1、開關電源基本原与設計介紹Summary 基本原介紹 開關電源中的相關設計基本原介紹 DC-DC變換器主要架构及其補 EMI 部分 PFC 部分 同步整部分 均技術 保護与控制線SPS基本原框圖基本原簡介一般由三部分組成 :一是輸入回 .二是輸出回 .三是控制回 .輸入回由 EMI波電 .高壓整波 .隔變壓器初級和高壓方波割元件所組成，其與電網直接接高電壓 .輸出回由隔變壓器次級 .低壓整波電所組成，其與控制回都由低壓電子元器件組成 .輸入回與輸出回者間採用隔變壓器進隔確保人身與低壓電子器件之安全，這樣僅達到高低電壓隔 ,還做到高低電壓的轉換功能 .工作原交輸入電壓 (AC)經 EMI波電波一些
2、電網的干擾與雜訊後 , 直接予以整與波得到高壓直 (DC).再將直高壓進入方波割器件 (MOSFET)中 ,割成 20200KHZ的高頻電壓方波信號 .該方波信號進入隔變壓器初級 ,而由次級所感應出的低壓交電勢經整波後 ,得到低壓穩定直輸出 ,供給負載 .管輸入電壓有無變化或輸出負載是否變動 ,都要保持輸出直電壓的穩定 .因此 ,經直輸出監控電對輸出電壓加以監控 ,並把信號回饋給 PWM輯控制電調整占空比 .從而調整輸出電壓達到穩定效果 .當負載發生故障 (如 :短 ,過載等 )時可通過保護電把信號迅速回饋給 PWM輯控制電使方波換元件停止工作 ,達到保護的功能 .Boost DC-DC變換器
3、主要架构peak drain current.peak drain voltage2. Boost (step up) Ideal transfer functionDiode voltages (vrmAverage diode currentsBoost變換器工作態Boost DC-DC變換器主要架构DPS-350MB A BOOST CIRCUITBuck DC-DC變換器主要架构1.Buck (step down)peak drain currentIdeal transfer functionpeak drain voltageAverage diode currentsDiode
4、voltages (vrm)Buck變換器工作態Buck變換器工作原當 S關閉時 ,電就會順向地經電感器 L,此時在負載上就會有帶極性的輸出電壓產生 ,如上面圖 2所示 ,當開關打開時 ,電感器 L會改變磁場 ,二級体 D則為順向偏壓態 ,因此在電容器 C中就會有電過 ,因此在負載 RL上輸出電壓的極性仍是相同的 ,一般我們稱此二級体 D為飛二級体 .由于此種轉換動作 ,使得輸出電源是一种續而非脈動電形式 ,相對的由于開關 S在 ON/OFF之間改變 ,所以輸入電則為續形式 ,也就是所謂的脈動電形式 .Buck DC-DC變換器主要架构 實際舉DPS-350MB A BUCK CIRCUITB
5、uck&Boost DC-DC變換器主要架构Voltage and current waveformsBuckBoostBUCK-BUST(FLYBACK)變換器 原圖BUCK-BUST(FLYBACK)變換器 工作態BUCK-BUST(FLYBACK)變換器 工作原當電中的開關 S關閉時 ,電就會經電感 L,並將能儲存于其中 ,由于電壓極性的關系 ,二級体 D是在逆向偏壓態 ,此時負載電阻 RL上就沒有電壓輸出 .當開關 S打開時 ,由于磁場的消失 ,電感 L呈逆向極性 ,二級体 D為順向偏壓 ,環中則有 Ic感應電產生 ,因此負載 RL上的輸出電壓极性正好和輸入電壓极性相反 ,由于開關 O
6、N/OFF的作用 ,使得電感器的電交替地在輸入与輸出間 ,續斷的改變其方向 ,過這二者電都是屬于脈動電形式 . 所以該變換器電中 ,當開關是在導通周期時 ,能是儲存在電感器裏 ,反之 ,當開關是在打開周期時能會轉移至負載上 .Isolated Forward DC-DC變換器補3. Isolated ForwardIdeal transfer functionPeak drain currentPeak drain voltage Average diode currentsDiode voltages (vrm)Isolated Forward 工作原由于該轉換器中使用的隔离元件是一個真正的
7、變壓器 ,因此為獲得正确有效的能轉移 ,必須在輸出端有電感器 ,作為次級感應的能儲存元件 .而變壓器的初級繞組和次級繞組有相同的極性 .當電晶體 Q1在 ON時 ,初級繞組漸漸會有電過 ,并將能轉移至輸出 ,且同時經由順向偏壓二級体 D2,儲存与電感器 L中 ,此時的二級体 D3為逆向偏壓態 .當 Q1換成 OFF態時 ,變壓器的繞組電壓會反向 ,D2二級体此時就處于逆向偏壓的況 ,此時与飛二級体 D3則為順向偏壓 ,在輸出回上有導通電過 ,並經由電感器 L,將能傳導至負載上 .變壓器上的第三個繞組与 D1互相在一起 ,可達到變壓器消磁的作用 ,如此可避免 Q1在 OFF時 ,變壓器的磁能會轉
8、回至輸入直匯排上 .Forward 實際舉300LB A FORWARD CIRCUITIsolated Flyback DC-DC變換器補4. Isolated FlybackIdeal transfer functionPeak drain currentPeak drain voltage Diode voltages (vrm)Average diode currentsIsolated Flyback 工作原當電晶體 Q1導通時 ,變壓器的初級繞組漸漸會有初級電過 ,並將能儲存与其中 ,由于變壓器扼圈的輸入与輸出繞組 ,其極性是相反的 ,因此二級体被逆向偏壓 ,此時沒有能轉移至負載
9、,當電晶體導通時 ,由于磁場的消失導致繞組的極性反向 ,此時二級体 D會被導通 ,輸出電容器 C會被充電 ,負載 RL上有 IL的電過 .由于此種隔离元件的動作就象是變壓器与扼圈 ,因此在反擊式轉換器輸出部分 ,就需要額外的電感器 ,但是在實際應用中 ,為抑制高頻的轉換電訊波尖 ,還是會在整器与輸出電容之間加裝小型電感器 .Flyback 實際舉DPS-200PB-135 B FLYBACK CIRCUITVoltage and current waveformsForward FlybackForward&Flyback DC-DC變換器補 TWO- SWITCH FORWARDIdeal
10、transfer functionPeak drain currentPeak drain voltageAverage diode currentsAverage diode currentsTow Switch Forward DC-DC變換器補DC-DC變換器補Voltage and current waveforms 實際舉DC-DC變換器補 HALF BRIDGEIdeal transfer function Peak drain currentPeak drain voltageAverage diode currentsDiode voltages (vrm)DC-DC變換器補 FULL BRIDGEIdeal transfer function Peak drain currentPeak drain voltageAverage diode currentsDiode voltages (vrm)DC-DC變換器補 Voltage and current waveformsHALF BRIDGE FULL BRIDGE FULL BRIDGE circuitDPS-1001AB C FULLBRIDGE CIRCUIT
