高频开关电源工作原理
5、开关电源的一些名词概念
①有功功率(Acitive power):电能转换成其他能量所消耗的功率,单位 为瓦(W),用P表示。 ②无功功率(Unactive power):没有消耗功率,只是能量在电感和电容之 间转换的功率部分,单位为VA,用Q表示。 ③视在功率(Aparent power):指的是交流输入功耗,也叫表观功率, 其单位是VA,用S表示。 S2=P2+Q2 ④功率因数(Power factor):有功功率与视在功率的比值,它表示交流电 转化成其他能量的能力。功率因数=P/S。功率因数校正后为0.9999。
二、开关电源的电路组成
开关电源APFC电路
DC410V
DC310v
二、开关电源的电路组成
输入缓启动电路原理图
直流输入410VDC
二、开关电源的电路组成
2、功率变换电路
将PFC输出的410VDC高压进行变换,变成高频高压脉冲电压,然后驱 动高频变压器,变压器将高压脉冲电压变成低压脉冲电压。该部分的主 要器件是开关功率器件和高频变压器。
①无故障运行间隔时间
这是开关电源最重要的指标,衡量了开关电源的工作可靠性。一般说 的是开关电源平均无故障运行间隔时间越长约好。 ②工作效率 输出功率与输入功率的比值就是开关电源的工作效率,衡量开关电 源在变换过程中所产生的损耗,对于目前我们的开关电源工作效率在85% 以上。 ③电压调整率 指在负载保持不变的情况下,输出电压变化与单位输出电源和输入 电压变化量的百分比。Sv=(△V0÷V0 △Vi)%。该参数表示了电源的 稳压特性。
一、开关电源的概念
2、开关电源和线性电源、相控电源的比较
①线性电源:线性电源的主要特点就是功率器件工作在放大状态,具 有 稳定度高、可靠性好、成本低等优点,但是效率低、笨重和体积大的缺 点。只能做中、小功率的电源。 ②相控电源:是通过控制可控硅的导通角来达到稳压作用,功率因数比
较低、效率低、笨重、体积大。
二、开关电源的电路组成
不管什么样的开关电源必须包括以下几个部分:
1、输入电路
D级防雷电路、交流输入的EMI电路、输入整流器滤波电路、输入缓启
动电路、APFC电路。
D级防雷是吸收雷电残压,保护开关电源不受损坏,一般是由压敏电 阻和放电管组合使用;交流输入的EMI电路一般是用来抑制共模噪声干扰
的,是由共模电感、X、Y电容组成,将噪声吸收到大地(机壳);输入
3、输出电路
输出电路主要是全波整流电路和滤波电路、输出EMI电路。全波整流
器电路所用的整流二极管不是普通的,一般用采用快恢复二极管或肖特
基;滤波电容用的是高频低阻电容。
二、开关电源的电路组成
4、控制电路
控制电路是开关电源电路的核心之一。PWM控制芯片决定开关电源 的 工作模式,该芯片产生两路相位相反的驱动信号来驱动功率开关器件工 作,通过脉冲宽度来控制开关管的导通时间,从而调节能量传递的大 小。开关电源的控制电路是一个闭环控制系统,所以能及时保证输出电 压稳定不变,闭环有两个环来调节,内环是电流环调节,确保开关电源 的动态响应时间,速度比较快。外环是电压调节环,确保电压的稳定, 速度相对较慢。输出过压保护、均流电路、过热保护、限流保护、短路 保护以及交流输入过欠压保护是开关电源的辅助电路。
一、开关电源的概念
4、开关电源的主要指标
④负载调整率 指的是输出负载变化时,引起的输出电压的变化。
SL=(△V0÷V0 )%。
⑤输出纹波(峰-峰值) 这个指标衡量了开关电源的电磁兼容性,纹波越小越好。一般小于输 出电压的百分之三毫伏,例如对于53.5V电压来说,输出纹波就位150毫 伏。
一、开关电源的概念
培训内容
1、开关电源的概念 2、开关电源的主要指标 3、开关电源的概念和开关电源的分类 4、开关电源的工作原理 5、通信设备对开关电源的要求
一、开关电源的概念
1、开关电源的概念
开关电源是一个能量转换器,作为电源的功率器件工作在开关状态 (开关管、电感、高频变压器、电容、整流二极管)-开或关状态,其 特点是频率高、功耗低、工作效率高、体积小、输入范围宽(Switching Regulator -- A switching circuit that operates in a closed loop system to regulate the power supply output)通过闭环系统调节,使 输出电压保持稳定。
一、开关电源的概念
3、开关电源(swiching-mode power supply)
开关电源因为体积小、效率高已经充斥了我们的日常生活,从移动电 话的充电器,到我们的彩电、音像供电电源;从路边的霓虹灯,到车站 的电子显示牌,这些都用到了开关电源;从我们的台式计算机,到便携 笔记本电脑等等,这些都离不开开关电源。 当然开关电源的输入并不限于是交流(AC/DC电源),还可以是直流 (DC/DC电源和DC/AC电源)。开关电源交流输入电压范围比较宽,可
二、开关电源的电路组成
输入回路
包含:EMI、缓启动和APFC电路
以从几十伏到上千伏。就目前而言,开关电源的控制方式有两种:脉宽
调制和频率调制(Pulse Frequency Modulation -PFM)。脉宽调制 (Pulse Width Modulation-PWM)方式比较常见,我们中兴通讯电源
均采用的是这种方式。
一、开关电源的概念
4、开关电源的主要指标
缓启动电路如下图所示,由于电容电压不能突变,所以在刚接通电源的瞬 间,电容的充电电流比较大,需要采取措施进行限制,否则电源设备无
法供电。
二、开关电源的电路组成
1、输入电路(续)
APFC电路,是有源功率因数校正电路。它是一个升压电路,电路结构 采用的是BOOT电路,输出电压一般规定在410VDC左右。由于开关电源所 采用的器件全部工作在非线性状态,电路上有电感和电容,所以会造成 交流输入电压和电流的相位存在相位差,导致交流电不能全部做功,一 部分在电感和电容中转换。另外交流电压和电流波形出现畸变,造成谐 波分量增加,干扰增加。功率因数校正电路就是将电压和电流相位强制 到一致,同时对波形给予修正。