艾默生开关电源基础

HUAWEI汇报提纲1真诚地感谢您对艾默生支持HUAWEI汇报提纲2主讲人：韩波职务：联系电话：[phone]通信电源技术交流HUAWEI汇报提纲3通信电源技术交流提纲一、开关电源概论1、开关电源发展里程2、线性、相控、高频开关电源比较二、开关电源典型电路三、开关电源控制原理四、开关电源技术五、常用开关器件HUAWEI汇报提纲4开关电源发展里程1、20世纪60年代中期，美国研制出了20KHZ的DC-DC变换器，为开关电源发明创造了条件2、70年代出现了用高频技术的整流器3、80年代初，英国科学家制造出第一套实用的48V开关电源4、改革开放后，国内电源行业迅速发展，相控电源迅速向开关电源过渡。5、华为92年开始将自主开发，拥有独立知识产权的开关电源配套华为交换机销售，94年成立专门的电源公司--华为电气股份有限公司。6、97年动力环境监控系统PSMSTM获部里综合排序第一；经国家人事局批准，成立全国唯一的电源专业博士后流动站是年，通信电源产值第一，成为国内最大的电源开发供应商；获ISO9002质量体系认证；7、1998电源产品获ISO9001质量体系认证，全方位为中国电信提供动力设备服务。电力操作电源产品进入电力系统。HUAWEI汇报提纲5简单电源相控电源线性电源开关电源开关电源发展里程HUAWEI汇报提纲6线性稳压电源原理线性稳压电源是指完成电压调整功能的器件始终工作在于线性放大区的一种直流稳压电源，是发展最早应用最广的一种电源变压器整流滤波串联晶体管基准电压采样电压Vo误差放大器HUAWEI汇报提纲7idutrdudu2相控稳压电源原理u20wtHUAWEI汇报提纲8误差放大器电压/脉冲转换器电网滤波整流滤波基准电压采样电压Vo开关稳压电源是指电压调整功能的器件以开关方式进行工作的一种直流稳压电源，在此主要指利用高频开关功率器件通过变换技术而制成的高频开关直流稳压电源，简称开关电源开关稳压电源原理HUAWEI汇报提纲9线性稳压电源:功率转换效率为20％～40％，发热损耗严重，体积大，重量重，功率体积系数为20～30w/dm3，对电网电压及频率大范围变化的适应性较差，输出电压保持时间仅有5ms，电压负载稳定度低，但线性稳压电源具有线路简单、动态响应快、干扰小、稳压性能好等优点。开关稳压电源:与线性稳压电源相比，转换效率为65％～90％，发热少，体积小，重量轻，功率体积系数为60～100w/dm3，对电网电压及频率大范围变化具有较强的适应性，输出电压保持时间较长为20ms，电压负载稳定度高，但控制线路较复杂。线性、开关稳压电源特点相控稳压电源：工频变压器体积庞大，晶闸管整流电路功率因数低，噪音大。HUAWEI汇报提纲10通信电源技术交流提纲一、开关电源概论二、开关电源典型电路1、基本的PWM变换器2、带变压隔离器的DC-DC变换器三、开关电源控制原理四、开关电源技术五、常用开关器件HUAWEI汇报提纲11基本变换器---BUCK电路Buck变换器RCD1LVsTHUAWEI汇报提纲12基本变换器--BOOST电路Boost变换器TCVsLRD1HUAWEI汇报提纲13单端正激型变换电路单端正激型变换电路和电路中变压器初级与次级绕组极性如图所示。为了有效地传递能量，在输出电路中，必须有储能元件–––电感L单端正激型变换电路工作过程如下：当功率管T导通时，根据图中变压器所示极性，二极管D2处于正向偏置，同时把能量储存在电感L中，此时二极管D1处于反向偏置。T管截止时，输出回路中储存在电感中的能量通过续流二极管D3继续传递给负载R1。带变压隔离器DC-DC变换电路HUAWEI汇报提纲14双正激型变换电路当负载要求较大功率时，通常采用双正激型变换电路，当功率管T1、T2导通时，根据图中变压器所示极性，二极管D3处于正向偏置，同时把能量储存在电感L中，此时二极管D1、Ｄ２处于反向偏置。T１、Ｔ２管截止时，Ｄ１、Ｄ２管导通，将变压器中的剩磁反馈给电网，输出回路中储存在电感中的能量通过续流二极管D３继续传递给负载。由于单端正激型开关稳压电源具有电压调整率低，带负载能力强，输出电压纹波小，电路结构简单，方便实现多路输出的优点。但单端正激型开关稳压电源的主要缺点是高频变压器铁芯仅工作于B－H曲线的一侧，因而利用率和效率都很低，D1T2T1U1D2TD3D３CLUo带变压隔离器DC-DC变换电路HUAWEI汇报提纲15全桥式变换电路带变压隔离器DC-DC变换电路HUAWEI汇报提纲16通信电源技术交流提纲一、开关电源概论二、开关电源典型电路三、开关电源控制原理四、开关电源技术五、常用开关器件HUAWEI汇报提纲17开关稳压电源原理图电路主要包括两部分。一是功率变换电路，由功率开关管和输出变压器构成。二是控制电路，由基准振荡、检测放大、脉冲调制及分频驱动电路等组成。HUAWEI汇报提纲18基本概念PWM-脉宽调制法（Pulse-WidthModulation)这一技术主要是在主电路工作周期不变的情况下，通过改变功率管的导通截止时间，以控制输出电压稳定在预先确定的电压值上，PWM方式提供了优越的性能如：良好的线性、负载调整率高以及温度变化过程具有较高的稳定性等。HUAWEI汇报提纲19常用术语占空比开关频率稳压精度均流EMCHUAWEI汇报提纲20通信电源技术交流提纲一、开关电源概论二、开关电源典型电路三、开关电源控制原理四、开关电源技术五、常用开关器件HUAWEI汇报提纲21传统PWM控制（硬开关）硬开关模式UiP=i*U=0UiP=I*U=0开关过程损耗大，开关器件频率较低，几KHZ-二十KHZ，以避免较大的开关损耗。HUAWEI汇报提纲22谐振技术谐振技术(ZCS,ZVS)器件工作电流峰值大变频控制国外电源多采用此技术L1C1S谐振电路VIVVIIP（开关损耗接近期望值）HUAWEI汇报提纲23软开关技术UiP0PS系列电源采用的开关技术—软开关技术.定频.应力小.与器件结合MOSFETZVSONIGBTZCSOFFHUAWEI汇报提纲24功率因数校正功率因数定义在正弦交流电路中，交流电压和交流电流均为同频率的正弦波，电路的功率因素定义为:功率因数=平均功率/视在功率在单相电路中，平均功率P=UφIφCosφ，Uφ相电压有效值，Iφ相电流有效值，φ为相电流与相电压之差，视在功率S=UφIφ。在对称三相电路中，平均功率P=3UφIφCosφ，视在功率S=3UφIφ。功率因数电路原理图HUAWEI汇报提纲25提高功率因数的意义一般开关电源通常采用输入整流和滤波，不带任何功率因数校正措施，其功率因数约为0.65，若大量采用开关电流，会使电网电压波形失真，使三相四线制低压电网失衡，主要危害：(1)严重的谐波电流污染电，干扰其他设备；(2)输入电流有效值大，保险丝增大，扩大了昂贵的开关电源滤波器的规格；(3)三相四线制，三次谐波在中线上同相位，合成后中线电流很大，可能超过相电流，但中线无保护装置，可能过热起火发生安全危害。功率因数对电源系统的影响HUAWEI汇报提纲26功率因数对电源系统的影响Vii电路图输入电压电流波形•非线性元件和储能元件结合，电流波形严重畸形，呈脉冲状•严重畸形的非正弦电流危害电网，输入端功率因数下降HUAWEI汇报提纲27通常有两种方法对电路进行功率因数校正：无源PFC电路和有源PFC电路。无源PFC电路工作原理体积、重量大，难以得到高功率因数成本低、可靠性高、EMI小LR无源滤波器功率变换电路原理图HUAWEI汇报提纲28-E/A+Z=XY-+乘法器Q1iL,refLoadvo(sensed)vrefveCoVoLiL-E/A+vst瞬时反馈|vs||vs|/k补偿器(a)tonTs开关调制信号VcontrolVstiLtiref(b)(c)方式(a)原理图(b)开关图6-16平均电流控制调制信号(c)电感电流波形功率变换电路原理图HUAWEI汇报提纲29有源PFC电路工作原理(1)峰值电流控制峰值电流控制是早期发展出的一种PFC控制方式，是它工作于恒频开关方式。(2)平均电流控制平均电流控制方式是在峰值电流控制方式的基础上，改进峰值电流控制方式的不足而发展起来的，现在已经成为应用最广泛的一种PFC控制方式。功率变换电路原理图1)控制的准确性高。需要作控制的电量一电感电流平均值直接受控，电感电流波形质量好，校正后的功率因数高，一般可达0.99以上，逼近1。2)无须斜坡补偿。3)较好的抗噪声能力。控制电路中阻容网络起到抑制干扰尖峰的作用。4)大大减小了电流过零畸变。平均电流检测法特点HUAWEI汇报提纲30•软件均流•硬件均流均流原理集中式电源系统分布式电源系统•降低单个功率模块的应力•应用冗余技术提高系统可靠性•原邮电部标准：均流度5%HUAWEI汇报提纲31均流原理监控模块整流模块整流模块整流模块12N+1•监控软件均流控制•响应速度慢•稳定性、可靠性软件均流HUAWEI汇报提纲32硬件均流整流模块整流模块整流模块12N+1•均流速度快•可靠度高均流原理~HUAWEI汇报提纲33先进的电力电子技术—均流技术硬件低差自主均流技术--利用系统本身硬件（均流控制芯片）实现均流功能。特点：均流建立速度快；可靠性高均流不平衡度≤3%HUAWEI汇报提纲34通信电源技术交流提纲一、开关电源概论二、开关电源典型电路三、开关电源控制原理四、开关电源技术五、开关电源常用元器件HUAWEI汇报提纲35SCR开关电源常用元器件GTR开关器件GTOHUAWEI汇报提纲36IGBT开关电源常用元器件MOSFET开关器件MCTHUAWEI汇报提纲37开关电源常用元器件磁芯材料电解电容器HUAWEI汇报提纲38开关电源常用元器件控制电路芯片UC3854•PFC•PWM•均流HUAWEI汇报提纲39开关电源常用元器件防护器件U▼▲▲▼压敏电阻器气体放电管TVS（瞬态抑制二极管）HUAWEI汇报提纲40开关电源常用元器件连接器件•交流空气断路器、交流接触器•直流接触器、熔断器HUAWEI汇报提纲41真诚祝愿我们合作愉快！