开关电源教程之开关电源的原理与设计教材免费下载

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上传日期: 2018-12-21

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标签:变换器(783)控制器(2860)开关电源(3175)

本文档的主要内容详细介绍的是开关电源教程之开关电源的原理与设计教材免费下载。

  电源有如人体的心脏,是所有电设备的动力,但电源却不像心脏那样形式单一。因为,标志电源特性的参数有功率、电压频率噪声及带负载时参数的变化等;在同一参数要求下,又有体积、重量、形态、效率、可靠性等指标。人们可按此去“塑造”和完美电源,因此电源的形式是极多的。本书重点介绍开关电源的原理及其设计方法。

  在有些情况下,一般电力(如市电)要经过转换才能符合使用的需要。例如,交流转换成直流,高电压变成低电压等。这过程有人形象地比喻为“粗电”炼为“精电”,“粗电”炼为精电”后才好使用。

  按电力电子的习惯称谓,AC-DC(理解成AC转换成DC,其中AC表示交流电,DC表示直流电)称为整流(包括整流及离线式变换), DC-AC称为逆变, AC-AC称为交流交流直接变频(同时也变压),DC-DC称为直流直流变换。为达到转换目的,手段是多样的。20世纪60年代前,研发了半导体器件,并以此器件为主实现这些转换。电力电子学科从此形成并有了近30年的迅速发展。所以,广义地说,凡用半导体功率器件作为开关,将-一种电 源形态转变成为另-形态的主电路都叫做开关变换器电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称开关电源(Switching Power Supply)。开关电源主要组成部分是DC-DC变换器,因为它是转换的核心,涉及频率变换。目前DC-DC变换中所用的频率提高最快,它在提高频率中碰到的开关过程、损失机制,为提高效率而采用的方法,也可作为其他转换方法参考。

  值得指出,常见到离线式开关变换器(Off-line Switching Converter)名称,是ACDC变换,也常称开关整流器;它不单是整流的意义,而且整流后又做了DC-DC变换。所谓离线并不是变换器与市电线路无关的意思,只是变换器中因有高频变压器隔离,使输出的直流离(开了市)线的缘故,所以称离线式开关变换器。

  把直流电压变换为另-数值的直流电压最简单办法是串联一个电阻,这样不涉及变频的问题,显得很简单,但是效率低。用一个半导体功率器件作为开关,使带有滤波器(L或/和C)的负载线路与直流电压-会儿接通, -会儿断开,则负载上也得到另一个直流电压,这就是DCDC的基本手段,类似于“斩波”(Chop)作用。

  无论哪一种DC-DC变换器,主回路使用的元件只是电子开关、电感和电容。电子开关只有快速地开通、快速地关断这两种状态,并且快速地进行转换。只有快速,状态转换引起的损耗才小。目前使用的电子开关多是双极型晶体管、功率场效应管,逐步普及的有IGBT 管,还有各种特性较好的新式的大功率开关元件,这些元件的基本特性在第4章进行介绍。除了220 V整流用的二极管是普通整流管外,其他二极管是开关:二极管,要求是快速地开关。

  值得指出,主回路也不是绝对不出现电阻元件。出现的前提是极有利于控制性能而又不引起多大的损耗,而且限于在几十瓦以下的小功率变换器中应用。一般其阻值在毫欧级,其上得到的亳伏电压可用来作为当前工作周期进行电流控制或保护的信号。这在第6章IC控制器介绍中及第2篇设计线路中均可见到。

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