电源基本原理培训(finishi)

一、何为电源？电源就是电力变换的一个场所，它主要是将入力变换成为所需要的出力。如下图示：电源入力出力二、电源的特点（1）1、效率高；电源的电力变换促使电力的利用率高达70-95%，对于环保、节能意义重大。2、高稳定性；电源最基本的要求是稳定，它能给主机板提供相对稳定的电压及电力输出。3、电源输出不间断；电源能在市电发生瞬断时能在小于10ms时间内重新供电。二、电源的特点（2）4、能在特殊环境下工作；电源能在高温（85℃）、低温（-20℃）水中等恶劣的环境下工作。5、造价低；对于普及性比较高的电子设备其本身造价就较低。6、体积小、重量轻。大规模集成电路的发展，促使电源体积也在减小，如某些移动设备。三、电源的基本分类绝缘方式绝缘型（我司目前机板均为此类型）非绝缘型入出力变换降压型（如入力380V，出力15V）升压型（入力5V，出力12V）反转型（入力+5V，出力-5V）升降压型（入力5V，出力3-12V）四、电源的基本构成（1）ICFilterInOutICABCDEFHHA：滤波器B：一次整流滤波回路C：PFCD：平滑滤波回路E：衰减回路F：降压平滑变换回路及DC/DC变换H：IC控制回路四、电源的基本构成（2）A、滤波器滤波器是由电感L和电容C组成，主要作用是滤除市电中的噪音，为机板提供比较平滑的入力。主要有Π、Y型滤波等。四、电源的基本构成（3）B、一次整流滤波回路一次整流滤波回路主要是由整流和滤波两部分构成。整流的作用是将双向的电压转化为单向，然后经过滤波成为比较平滑的直流整流回路分为半波整流、全波整流和桥式整流。而桥式整流主要用于对电压及电力要求较高的机板，有时甚至用到双桥整。当桥式整流中的二极管击穿后，回路中有较大的电流，OPEN保险丝保护回路。四、电源的基本构成（4.1）C、PFCPowerFactorCorrection的简称，提高功率利用率回路。是电源高效率使用的主要原因它的基本电压是380VDC，由于PFC回路存在，使得电源的电力转换率高达90%。PFC回路主要是由IC、FET及半波整流二极管组成。由于FET会将集电结和发射结高电阻所产生的电力损失转化为热量释放，所以FET会加散热片进行散热，在大电力的机板有时候甚至会用多个FET。四、电源的基本构成（4.2）以上为PFC的基本构成回路。由控制IC输入脉冲波形，经过FET转化后在经过二极管整流就成为PFC的基本电压波形。一次整流滤波后PFC四、电源的基本构成（4.3）假设输入为110V,整流滤波后的电压近似为140V.制御IC输出固定频率脉冲波形使开关管动作,电压叠加并经过再次整流及滤波后变成PFC的电压.380V√2110VIC四、电源的基本构成（4.4）PFC电压的三种主要状况：１、0V。主要是由整流及整流之前的回路中的损坏造成；2、140V。这个故障主要是由于PFC的FET未动作造成，损坏器件主要为FET及控制IC；3、380V。这个电压及为正常的电压。※PFC是做为故障检测的一个重要点，因其处于回路的中间状况。检测PFC的电压就可知是PFC的前段还是后段回路出现异常。四、电源的基本构成（5.1）以上电压衰减降压回路，其波形变化如下:UpUsUpUsICD、降压衰减回路:四、电源的基本构成（5.2）UpUsIC以上Up/Us=Np/Ns,即电压比等于变压器线圈匝数比。控制IC输出脉冲信号控制FET开关管动作，从而电流缓慢流过线圈，Up产生。P级线圈振荡，S级线圈也震荡，产生Us。四、电源的基本构成（5.3）此时IC控制FET进行ON/OFF的操作，FET的ON/OFF控制分为PWM、FM，即分别为脉宽调制、脉频调制。UpUsICFET四、电源的基本构成（5.4）PWM及FMPWM为脉宽调制，即保持开关频率不变，1/f=T为定值，只改变开关管ON时宽度的控制方法。FM为脉频调制，即保持开关管ON时宽度不变，改变操作频率1/f=T为可变，以控制输出电压的方式。※PDP主要使用PWM调制方式。四、电源的基本构成（5.5）PWM及FM波形变化如下：TtONtOFFTtONtOFFtONtOFFT’⑴⑵⑶⑴正常状态下的波形周期TON/OFF时间分别为tON/tOFF⑵通过控制tON大小来改变电压的大小，1/f=T为定值⑶通过控制T的大小来改变电压的大小，tON为定值四、电源的基本构成（5.6）PWM波形变化如下：TtONtOFFVi1tONtOFFTVi2tONtONtOFFTVo2TtOFFVo1Vo四、电源的基本构成（5.8）如上图示，我们可知，如果原脉冲中tON=tOFF，一次输入100V电压，经过调制后tON=1/3tOFFVorms=100/4=25V如果原脉冲中tON=tOFF，一次输入200V电压，经过调制后tON=1/7tOFFVorms=200/8=25V※这就是为什么PDP电源可以使用110-220V的宽电压的原因。四、电源的基本构成（5.9）但是,简单的回路并不能满足电源高稳定性。因此便会在如图所示的两个地方之一追加滤波电容以减少开关管损耗UpUsICFET12四、电源的基本构成（5.10）1被称为电流谐振型变换器，而2被称为电压谐振型变换器。选择两种变换器可以减少因FET导通及断开瞬间所产生的损耗。UpUsICFET12四、电源的基本构成（5.11）FET在ON和OFF的瞬间由于电阻的产生会产生电力的损失,这些损耗也会降低FET的寿命。为了避免此类损失，所以出现了电压或电流振荡器。VDSIDP损P损GDSIDVDS四、电源的基本构成（5.12）VDSIDP损P损VDSID1、电流振荡型VDSID2、电压振荡型正常状态FET波形四、电源的基本构成（6）F、DC/DC变换+-+-FETLZDC（2）升压型1、DC/DC变换主要分为降压型和升压型两种，也可叫做串联型和并联型。2、图中线圈L即扼流圈，顾名思义它的主要作用是扼制电流增长。当FETON的刹那，电路为了向电容C充电在瞬间会有一个大于正常10倍以上的浪涌电流通过。L是为了减小浪涌对电路的冲击，使得电流缓慢地增大。但是根据能量守恒定律，浪涌的电流的能量仍然没有消失而转化为L的感应电动势。因此L会形成一个与原电源方向相同的感应电动势能进行供电，并与原电源一起共同作用于FET，巨大的能量会使FETSHORT。为防止这种情况，会如图追加ZD，已进行分压，与L形成回路，这样既保护电路也不会耗能+-+-FETLZDC（I）降压型+-四、电源的基本构成（补1.1）过电压保护回路一般电源都设计有过电压保护回路。当出现过电压状况时，首先要保护负载一般所有的过电压设置中都装有5V输出的过电压电路。一但发生过电压时，立刻停止电源的振荡。一旦过电压保护回路启动后，再重新使整体电源恢复运行时，就要先使电源达到OFF状态。四、电源的基本构成（补1.2）基本电路：ZDRPCDiPCTrRRC过电压保护回路一般采用稳压二极管检测型。当检测部位电压大到ZD的齐纳电压的稳压值时，二极管有电流流过。四、电源的基本构成（补2）过电流保护回路当输出端子操作错误或负载装置毁损时，就会经常发生过电流现象，此时为保护回路需设置过电流保护回路过电流因素消除，一般会回复到先前状态。但多输出则以执行断路者居多。一般执行过电流检测的元器件与控制IC搭配，其控制IC设置了过电流保护用误差放大器，以保持同步。四、电源的基本构成（补3）浪涌抑制回路电阻方式热敏电阻方式晶闸管方式电路图解问题特征利用电阻的压降限制电流的方式;仅用一个电阻能降低成本.适合于小容量使用.平常状态下就有能量损耗,并且会有发热现象产生.电流开始流过,电阻值高,可抑制冲击电流;当温度增高时,电阻变小,压降减小;适合于小容量使用.损耗方式较电阻方式有所减少,但平时也有损耗;热敏电阻温度较高时对冲击电流的抑制作用就会降低.开始时,利用电阻限制冲击电流,当冲击电流通过后,可利用晶闸管将电阻两端短接;平时损耗较电阻方式甚少,效率较高.元器件较电阻方式多,因此成本比较高;电源开关接通后,晶闸管又要接通一次,实用较为麻烦五、关于本培训主讲：杨萍编导：吴林林辅导：桥本文明在此非常感谢PEDJM-SD的桥本文明先生，感谢他在顺德所给予的教诲。他给予的教诲使我受益颇深。在此也特别感谢喜欢我的朋友们。我这篇电源基本原理培训希望各位喜欢，都给我顶上！