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关于电源的U_I图象的应用

关于电源的U_I图象的应用
关于电源的U_I图象的应用

关于电源的U-I图象的应用

如图1所示,图线a为电源的U-I图象,它表示外电路的电压随电

流的变化关系,图线的纵截距为电源电动势,横截距为短路电流,

斜率的绝对值为电源内阻.图线b为线性电阻的U-I图象,它表示

定值的电阻的伏安特性曲

线,两者的交点坐标表示该电阻接到该电源上时电路的总电流和路

端电压.图中矩形U1MI1O的面积表示此时电源的输出功率,而图

中矩形ENI1O的面积为电源的总功率,上述两个面积之差为电源内

电路消耗的功率.c为非线性电阻的U-I图象,

对U-I图象不为直线的电器元件,应注意用交点法求其静态工作点.

例1.甲、乙两电池的电动势分别为E1和E2,且E1>E2,内阻分别为r1和r2.用这两个电池分别向某一外电阻R供电时,该电阻消耗的电功率相同.现用甲、乙两电池分别向阻值大于R的另一电阻R'供电,R'消耗的功.率分别为P1、P2.下列关系正确的

是( ).

A.r1>r2

B.r1

C.P1>P2

D.P1

解析:甲乙两个电动势不同的电源对同一外阻供电时,因外阻所消耗

的功率相同,所以,两电源的伏安特性曲线必定相交,如图2所示.由

图知,选项A正确.两电源和两电阻的伏安特性曲线如图3所示.由

图可知,用甲、乙两电池分别向R'供电时,P1> P2,选项C正确.

例2 图4所示为电源a、b的U-I图象,已知两电源所在电路的外电

阻均大于它们各自的内阻.下列判断正确的是( ).

A .若两电源内电路的热功率相等,则电源b的输出功率较大

B.若两电源的输出功率相等,则电源b的内电路上的热功率较小

C.若两电源的路端电压变化量相同,则电源b的电流变化量较小

D.若两电源的电流变化量相同,则电源b的路端电压变化量较大

解析:由图可知,两电源的内阻关系为r a>r b.当两电源内电路

的热功率相等时,I b>I a。,即电源b的功率大于电源a的功率,所以

电源b的输出功率大,选项A正确;图4中的虚线为以两轴为渐近

线的双曲线,该曲线上电压和电流的乘积相等,因两电源所在电路

的外电阻均大于它们各自的内阻,因此当两电源的输出功率相等时,

I b

某一条电源U-I图线的两个交点所对应的外阻之积等于内阻的平方,

由图4还可以看出,若两电源的路端电压变化量相同,则电源a的

电流变化量较小,选项C错;而两电源的电流变化量相同,则电源a

的路端电压变化量较大,选项D错.

对本题的选项B,也可用图5所示的P-R图象来讨论,当两电源输出功率相等时,有I a

图6实曲线为某一小灯泡的U-I图线,现将两个这样的小灯泡

并联后再与一个4Ω的定值电阻R串联,接在内阻为1Ω、电动势为

5V的电源两端,如图7所示,则通过每盏小灯泡的电流强度为,此

时小灯泡的电阻为

解析:将R=4Ω的电阻放入电源内部,可得等效电源的U-I图线如图

6中的直实线所示.在图6中,两盏相同的灯泡并联,则在相同的

电压下,通过灯泡的总电流为一盏灯的2倍,由此可得两盏灯并联

后的U-I图线如图6中虚曲线所示.实直线与虚曲线的交点所对应

的电流和电压分别为0.6A、2V,所以流过每盏灯的电流为0.3A,此时灯泡的电阻为6. 67Ω.此题也可将等效电源视为两个电动势为5V,内阻为10Ω的电池并联而成,这样,每个电池给一盏灯供电.新电池的U-I图线如图6中虚直线所示,虚直线与实曲线的交点所对应的电流和电压分别为0.3A、2V,同样可求得小灯泡的电流和与之对应的电阻.

开关电源的分类及运用

开关电源的分类及运用 1.开关电源的分类 开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 1.1DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton (通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类: (1)Buck电路降压斩波器,其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,极性相同。 (2)Boost电路升压斩波器,其输出平均电压Uo大于输入电压Ui,极性相同。 (3)Buck-Boost电路降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输。 (4)Cuk电路降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反,电容传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司设计制

造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm3,效率为(80-90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其开关频率为(200~300)kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管),是整个电路效率提高到90%。 1.2AC/DC变换 AC/DC变换是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为整流,功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化,另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程,因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为,半波电路、全波电路。按电源相数可分为,单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

常见几种开关电源工作原理及电路图

一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算, 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出,当Um 与T 不变时,直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路

图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。 2.单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

开关电源设计

开关直流稳压电源设计 摘要 直流稳压电源应用广泛,几乎所有电器,电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压(电流)供电,它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时,输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供,如何将交流电压(电流)变为直流电压(电流)供电又如何使直流电压(电流)稳定这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多,归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类,他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高,输出功率大,输入电压变化范围宽,节约能耗等优点。 一、引言 基本要求 稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围:12V~15V; ②最大输出电流IOmax:2A;

③U2从15V变到21V时,电压调整率SU≤2%(IO=2A); ④IO从0变到2A时,负载调整率SI≤5%(U2=18V); ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V(U2=18V,UO=36V,IO=2A); ⑥DC-DC变换器的效率≥70%(U2=18V,UO=36V,IO=2A); ⑦具有过流保护功能,动作电流IO(th)=±; 发挥部分 (1)排除短路故障后,自动恢复为正常状态; (2)过热保护; 二、方案设计与论证 开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中,调宽式应用较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数为脉宽调制(PWM)型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值,即占空比来改变输出电压,通常有三种方式:脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定,滤波电路的设计比较简单,因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压,再经过整流滤波电路,将交流电变成直流电,然后再经过DC-DC变换,由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止,从而产生一个稳定的电压源。

(完整word版)电源适配器检验标准.doc

深圳市小樱桃实业有限公公司 电源适配器检验标准 文件编号:XYT-WI-QCD-24 版本号:A0 生效日期:2014年5月 15日 编制人:编制日期: 审核人:审核日期: 批准人:批准日期:

文件号 :XYT-WI-QCD-24 深圳市小樱桃实业有限公司 工作文件 题目:电源适配器来料检验标准生效日期 : 2014 年5月15日版本 : A0 页数 :第2页(共5页) 文件修订目录表 次序原版本新版本文件修改栏修订人生效日期 1A0第一版本发放(ISO9001:2008版)郭华2014年 5月 15日 部门评审 /发放管理栏: 行政人事部业务部采购部生产部 开发部品质部工程部财务部 计划部仓库

深圳市小樱桃实业有限公司 工作文件 题目:电源适配器来料检验标准文件号 :XYT-WI-QCD-24 生效日期 : 2014 年5月15日版本 : A0 页数 :第3页(共5页) 1.目的 本文件针对来料电源适配器提供检验标准及判定依据,并为保证适配器符合本公司品质要 求和客户需求。 2.适用范围 适用于本公司生产使用的电源适配器。 3.定义 3.1 CR-致命缺陷:危及人身安全的缺陷,国家明令禁止的缺陷; 3.2 MAJ- 主要缺陷:影响到产品的性能及严重损坏外观效果的缺陷; 3.3 MIN- 次要缺陷:不影响客户使用或对外观效果伤害不大的缺陷, 4.检验方法及条件 4.1准备工作: 4.1.1. 准备样品、承认书( IQC)、工作文件、; 4.1.2. 准备好不良标识的贴纸及检验记录表; 4.1.3. 准备好检验工装。测试仪。 4.2检验环境: 灯光亮度大于 400LUX(大概 1米高度的一盏 40瓦的日光灯)。 4.3检验设备: 4.3.1耐压测试仪,用于测试耐压性能(条件不允许时由供方提供测试报告)。 4.3.2带温度测试的万用表或温湿度计 4.3.3游标卡尺 5.检验标准 序号不良现象不良描述判定 5.1 包装部分 5.1.1 规格 / 料 外箱标识与实物不相符 , 规格写错或盖错章或贴错标签等MAJ 号错 5.1.2 产品混装产品混有其他规格型号的产品MAJ 5.1.3 数量错包装数量不符(多或少)MAJ 5.2 尺寸

开关电源的分类及应用

开关电源的分类及应用 1引言 随着电力电子技术的告诉发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 2开关电源的分类 人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、

小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 2.1 DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路有以下几类: (1) Buck电路——降压斩波器,其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,极性相同。 (2) Boost电路——升压斩波器,其输出平均电压Uo大于输入电压Ui,极性相同。 (3) Buck-Boost电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输。 (4) Cuk电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo 大于或小于输入电压UI, 极性相反,电容传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W

单片开关电源的发展及其应用

单片开关电源的发展及其应用 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。它于90 年代中、后期相继问世后,便显示出强大的生命力,目前它成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。由它构成的开关电源,在成本上与同等功率的线性稳压电源相当,而电源效率显著提高,体积和重量则大为减小。这就为新型开关电源的推广与普及,创造了良好条件。 开关电源被誉为高效节能电源,它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。近20 多年来,集成开关电源沿着下述两个方向不断发展。第一个方向是对开关电源的核心单元——控制电路实现集成化。1997 年国外首先研制成脉宽调制(PWM)控制器集成电路,美国摩托罗拉公司、硅通用公司(Silicon General)、尤尼特德公司(Unitrode)等相继推出一批PWM 芯片,典型产品有MC3520 、SG3524 、UC3842 。90 年代以来,国外又研制出开关频率达1MHz 的高速PWM 、PFM(脉冲频率调制)芯片,典型产品如UC1825 、UC1864 。第二个方向则是对中,小功率开关电源实现单片集成化。这大致分两个阶段:80 年代初意-法半导体有限公司(SGS-Thomson)率先推出L4960 系列单片开关式稳压器。该公司于90 年代又推出了L4970A 系列。其特点是将脉宽调制器、功率输出级、保护电路等集成在一个芯片中,使用时需配工频变压器与电网隔离,适于制作低压输出(5.1~40V)、大中功率(400W 以下)、大电流(1.5A~10A)、高效率(可超过90%)的开关电源。但从本质上讲,它仍属DC/DC 电源变换器。 1994 年,美国动力(Power)公司在世界上首先研制成功三端隔离式脉宽调制型单片开关电源,被人们誉为“顶级开关电源”。其第一代产品为TOPSwitch 系列,第二代产品则是1997 年问世的TOPSwitch-II 系列。该公司于1998 年又推出了高效、小功率、低价格的四端单片开关电源TinySwitch 系列。在这之后,Motorola 公司于1999 年又推出MC33370 系列五端单片开关电源,亦称高压功率开关调节器(HighVoltage Power Switching Regulator)。目前,单片开关电源已形成四大系列、近70 种型号的产品。 TOPSwitch-11 根据封装形式,TOPSwitch-II 可划分成三种类型:TOP221Y~227Y(TO-220 封装),TOP221P~224P(DIP-8 封装),TOP221G~224G(SMD-8 封装),产品分类详见表1。其中以TOP227Y 的输出功率为最大。 2.1 TOPSwitch-11 (1)TOPSWitch-II 内部包括振荡器、误差放大器、脉宽调制器、门电路、高压功率开关管(MOSFET)、偏置电路、过流保护电路、过热保护及上电复位电路、关断/自动重启动电路。它通过高频变压器使输出端与电网完全隔离,使用安全可靠。它属于漏极开路输出的电流控制型开关电源。由于采用CMOS 电路,使器件功耗显著降低。 (2)只有三个引出端:控制端C 、源极S 、漏极D,可同三端线性稳压器相媲美,能以最简方式构成无工频变压器的反激式开关电源。为完成多种控制、偏置及保护功能,C 、D 均属多功能引出端,实现了一脚多用。以控制端为例,它具有三项功能:①该端电压VC 为片内并联调整器和门驱动级提供偏压;②该端电流IC 能调节占空比;③该端还作为电源支路与自动重启动/补偿电容的连接点,通过外接旁路电容来决定自动重启动的频率,并对控制回路进行补偿。

开关电源设计与制作

《自动化专业综合课程设计2》 课程设计报告 题目:开关电源设计与制作 院(系):机电与自动化学院 专业班级:自动化0803 学生姓名:程杰 学号:20081184111 指导教师:雷丹 2011年11月14日至2011年12月2日 华中科技大学武昌分校制

目录 1.开关电源简介 (2) 1.1开关电源概述 (2) 1.2开关电源的分类 (3) 1.3开关电源特点 (4) 1.4开关电源的条件 (4) 1.5开关电源发展趋势 (4) 2.课程设计目的 (5) 3.课程设计题目描述和要求 (5) 4.课程设计报告内容 (5) 4.1开关电源基本结构 (5) 4.2系统总体电路框架 (6) 4.3变换电路的选择 (6) 4.4控制方案 (7) 4.5控制器的选择 (8) 4.5.1 C8051F020的内核 (8) 4.5.2片内存储器 (8) 4.5.312位模/数转换器 (9) 4.5.4 单片机初始化程序 (9) 4.6 输出采样电路 (10) 4.6.1 信号调节电路 (10) 4.6.2 信号的采样 (11) 4.6.3 ADC 的工作方式 (11) 4.6.4 ADC的程序 (12) 4.7 显示电路 (13) 4.7.1 显示方案 (13) 4.7.2 显示程序 (14) 5.总结 (16) 参考文献 (17)

1.开关电源简介 1.1开关电源概述 开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换,经过变换电能,可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC,即整流),直流到交流(DC-AC,即逆变),交流到交流(AC-AC,即变压),直流到直流(DC-DC)。广义地说,利用半导体功率器件作为开关,将一种电源形式转变为另一种电源形式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为开关电源(SwitchingPower Supply)。 将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系,DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如1: 图1 降压型DC-DC转换器主电路 其中,功率IGBT为开关调整元件,它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件。驱动VT导通时,负载电压Uo=Uin,负载电流Io按指数上升;控制VT关断时,二极管VD可保持输出电流连续,所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流,负载电压Uo近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小,通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束,在驱动VT导通,重复上一周期过程。当电路工作于稳态时,负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为:

直流开关电源的新技术应用与发展

直流开关电源的新技术应用与发展摘要:随着电子技术和通信业的快速发展,高频开关电源的应用越来越广,开关频率的持续提高使开关电源的性能也得以进一步优化,集成度更高,功耗更低,电路更加简单,工作更加可靠,是开关电源发展的方向。目前,高频开关电源在我省广播电视各微波站得到了广泛的应用,基于此结合实际将传统电源与现代高频开关电源对比来介绍高频开关电源的新技术及其优点。 关键词:高频;谐振;开关;逆变 1 高频开关电源组成原理 高频开关整流器一般是先将交流电直接经二极管整流、滤波成直流电,再经过开关电源变换成高频交流电,通过高频变压器变压隔离后,由快速恢复二极管高频整流、电感电容滤波后输出,见图1。 1.1 主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程,包括: (1)输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 (2)整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电,并向功率因数校正电路提供稳定的直流电源。 (3)功率因数校正:位于整流滤波和逆变之间,为了消除由整流电路引起的谐波电流污染电网和减小无功损耗来提升功率因数。 (4)逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。 (5)输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。 1.2 控制电路 一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。 1.3 检测电路 除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表数据供值班人员观察、记录。 1.4 辅助电源

多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则 引言 对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5 V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。 2多路输出电源 对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。

从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Vaux1、Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面: 1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np3 2)辅助电路的负载情况。 3)主电路的负载情况。 注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。 在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即就是交叉负载调整率。为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。 2.1电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤 1)测试仪表及设备连接如图2所示。

开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述

开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述 开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管 开关管上的电压或电流,强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间,或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时,切换开关管,由于开关管状态间的切换(由导通到截止,或由截止到导通)需要一定的时间,这样就会造 成在开关管状态切换的某一段时间内,电压和电流有一个交越区域,这个交 越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。 ?若是感性负载,在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高, 关断越快,该感应电压越高。此电压加在开关器件两端,容易造成器件击穿。 ?若是容性负载,在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此,当开关晶体 管在很高的电压下接通时,储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式 全部耗散在该器件内。频率越高,开通电流尖峰越大,从而会引起开关管的 过热损坏。 ?另外,在次级高频整流回路中的二极管,在由导通变为截止时,有一个反 向恢复期,开关晶体管在此期间内接通时,容易产生很大的冲击电流。显然 频率越高,该冲击电流也越大,对开关晶体管的安全运行造成危害。 ?最后,做硬开关运用的开关电源中,开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。 随着频率的提高和电路中的di/dt和du/dt增大,所产生的电磁骚扰也在增大,影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。 ?上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的 提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同,理想的软关断过程是电流先降小到零,电压在缓慢

高频开关电源设计与应用

电源网讯传统的工频交流整流电路,因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压,所以使电网的电流波形变成了尖脉冲,滤波电容越大,输入电流的脉宽就越窄,峰值越高,有效值就越大。这种畸变的电流波形会导致一些问题,比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。 功率因数校正电路的目的,就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。使电源的工作特性就像一个电阻一样,而不在是容性的。 目前在功率因数校正电路中,最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。而按照输入电流的连续与否,又分为DCM、CRM、CCM模式。DCM模式,因为控制简单,但输入电流不连续,峰值较高,所以常用在小功率场合。C CM模式则相反,输入电流连续,电流纹波小,适合于大功率场合应用。介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式,这种模式通常采用变频率的控制方式,采集升压电感的电流过零信号,当电流过零了,才开通MO S管。这种类型的控制方式,在小功率PFC电路中非常常见。 今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。 要设计一个功率因数校正电路,首先我们要给出我们的一些设计指标,我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例: 已知参数: 交流电源的频率fac——50Hz 最低交流电压有效值Umin——85Vac 最高交流电压有效值Umax——265Vac 输出直流电压Udc——400VDC 输出功率Pout——600W 最差状况下满载效率η——92% 开关频率fs——65KHz 输出电压纹波峰峰值Voutp-p——10V 那么我们可以进行如下计算: 1,输出电流Iout=Pout/Udc=600/400=1.5A 2,最大输入功率Pin=Pout/η=600/0.92=652W 3,输入电流最大有效值Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A 4,那么输入电流有效值峰值为Iinrmsmax*1.414=10.85A 5,高频纹波电流取输入电流峰值的20%,那么Ihf=0.2*Iinrmsmax=0.2*10.85=2.17A 6,那么输入电感电流最大峰值为:ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A 7,那么升压电感最小值为Lmin=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH 8,输出电容最小值为:Cmin=Iout/(3.14*2*fac*Voutp-p)=1.5/(3.14*2*50*10)=477.7uF,实际电路中还要考虑hold up时间,所以电容容量可能需要重新按照hold up的时间要求来重新计算。实际的电路中,我用了1320uF,4只330uF的并联。 有了电感量、有了输入电流,我们就可以设计升压电感了! PFC电路的升压电感的磁芯,我们可以有多种选择:磁粉芯、铁氧体磁芯、开了气隙的非晶/微晶合金磁芯。这几种磁芯是各有优缺点,听我一一道来。

国标电源适配器采购规范

1.目的: 为使电源适配器在采购及新品、新厂商承认导入阶段有依循的标准,而订定此文件。 2.范围: 适用于(不可拆卸的电源软线)电源适配器采购标准规范。 3.权责: 3.1电源适配器供应商:有责任提供符合本文相关规范之产品。 3.2硬件设计部/开发组: 3.2.1开发新厂商阶段要求供应商必须满足相关规范制作产品。 3.3产品工程组、硬件设计部:在做新产品/新材料导入评估阶段必须确认本规范要求之所有项目,并形成相应记录。 3.4本规范之位皆高于本公司其它(不可拆卸的电源软线)电源适配器相关之检验规范文件,若本规范未明确定义之处,国标请参照GB9254-2008、GB4943-2011、GB17625.1-2003、GB8898-2011相关标准,其它国家标准请参照相对应的认证标准。 3.5 送样适配器有认证要求的,需确保完全符合适配器所在国家认可的最新认证机构要求,认证证书需在批量供货前取得相应证书。 4.定义:无 5.内容: 5.1外观及结构尺寸: 5.1.1输出线材料我司硬件设计部有明确要求的,要按要求制作;未明确要求的,要符合3.4及3.5要求。 5.1.2输出线规格 5.1.2.1线材规格:我司硬件设计部有明确要求的,要按要求制作;未明确要求的,按(表1)执行: (表1) 5.1.2.2 插口规格:12V适配器用2.1MM口(12V 0.8A国标配2.5MM),5V适配器用1.35mm口。 5.1.3输出线长度依我司硬件设计部要求。

3.5要求。 5.1.5外壳尺寸我司硬件设计部有明确要求的,要按要求制作;未明确要求的,要符合3.4及3.5要求。 5.1.6外壳颜色及线材颜色依我司硬件设计部要求制作。 5.1.7印字(含铭牌)我司硬件设计部有明确要求的,要按要求制作;未明确要求的,要符合3.4及3.5要求。(需有不低于10年有效期限的环保标识) 5.1.8外壳材料阻燃等级我司硬件设计部有明确要求的,要按要求制作;未明确要求的, 按UL 94V-0要求执行。 5.1.9环保要求:有要求ROHS时须通过ROHS标准。 5.1.10线材外观要求: 5.1.10.1线材外皮,每米不能超过3个小凸点。 5.1.10.2线材表面不能有破损、压伤、脏污等外观不良。 5.1.10.3 SR/DC头表面不能有变形、缩水、披峰、气纹、缺胶等不良。 5.1.10.4五金DC头不能有氧化、刮伤等不良。 5.1.11批次信息要求: 1).每个实物上需有批次信息,可以模印或在铭牌进行标识,使每个产品具有可追溯性。 2).承认书需说明批次号含义。 5.2电气特性:

软开关技术在开关电源中的应用

软开关技术在开关电源中的应用 开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。 硬开关是不管开关管上的电压或电流,强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间,或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时,切换开关管,由于开关管状态间的切换(由导通到截止,或由截止到导通)需要一定的时间,这样就会造成在开关管状态切换的某一段时间内,电压和电流有一个交越区域,这个交越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。 开关管的切换损耗与开关管的负载特性有关: 若是感性负载,在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高,关断越快,该感应电压越高。此电压加在开关器件两端,容易造成器件击穿。 若是容性负载,在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此,当开关晶体管在很高的电压下接通时,储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率越高,开通电流尖峰越大,从而会引起开关管的过热损坏。 另外,在次级高频整流回路中的二极管,在由导通变为截止时,有一个反向恢复期,开关晶体管在此期间内接通时,容易产生很大的冲击电流。显然频率越高,该冲击电流也越大,对开关晶体管的安全运行造成危害。 最后,做硬开关运用的开关电源中,开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。随着频率的提高和电路中的di/dt 和du/dt增大,所产生的电磁骚扰也在增大,影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。 上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同,理想的软关断过程是电流先降小到零,电压在缓慢上升到断态值,所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已经下降到零,便解决了感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零,电流在缓慢上升到通态值,所以开通损耗近似为零,器件结电容的电压也为零,解决了容性开通问题。同时,开通时,二极管反向恢复过程已经结束,因此二极管反向恢复问题不存在。 软开关技术还有助于电磁骚扰水平的降低,其原因是开关晶体管在零电压的情况下导通和在零电流的情况下关断,同时快恢复二极管也是软关断的,这可以明显减小功率器件的di/dt和du/dt,从而可以减小电磁干扰的电平。 一般来说软开关的效率较高(因为没有切换损);操作频率较高,PFC或变压器体积可以减少,所以开关电源的体积可以做到更小。但成本也相对较高,设计较复杂

三极管开关电源的原理及其应用

三极管开关原理[2009年05月21日] 2009-05-21 22:09 图1 NPN 三极管共射极电路图2 共射极电路输出特性曲 图一所示是NPN三极管的共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3 种工作区域:截止区(Cutoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入,操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区,IB 趋近于0 (V BE亦趋近于0),

C 极与E 极间约呈断路状态,I C = 0,V CE = V CC。若三极管是在线性区,B-E 接面为顺向偏压,B-C 接面为逆向偏压,IB 的值适中(V BE = 0.7 V),I C =h F E I B呈比例放大,Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc h FE I B可被I B操控。若三极管在饱和区,I B很大,V BE= 0.8 V,V CE = 0.2 V,V BC = 0.6 V,B-C 与B-E 两接面均为正向偏压,C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路,可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc,Ic与I B无关了,因此时的I B大过线性放大区的I B值,Ic

12V电源适配器检验规程

1 目的:掌握电源适配器的检验标准,使来料质量更好的符合我公司的品质要求 2 适用范围:12V电源适配器。 3检验仪器和设备:万用表、耐高测试仪、示波器、交流毫伏表、调压器、游标卡尺、卷尺。 4 检验项目和技术要求 4.1 外观: 4.1.1面、底壳无开裂、毛刺、变形、划伤、缩水、污迹现象。 4.1.2金属件无氧化、霉斑、污渍,AC插脚、DC插头无松动。 4.1.3螺钉无氧化、漏打、打花、打滑、松动现象。 4.1.4线体无烫伤、划伤、破损、脏污、芯线无外露骨。 4.1.5贴纸内容应正确,铭牌贴无倒贴、贴歪、漏贴、贴错、翘起等现象。4.1.6面、底壳缝隙不能大于1mm,配合良好,不能有内松动现象。 4.1.7铭牌贴或胶壳刻字内容正确、文字清晰,无错字、别字。 4.1.8丝印清晰,无错字、别字毛边。 4.2开机检查: 4.2.1适配器内部元件必须与样品一致。 4.2.2元件上锡良好,无虚焊、连焊。 4.2.3 PCB板无短路、断路,铜皮无起翘。 4.2.4线圈包扎无氧化、松动、翘起等不良现象。 4.2.5硅钢片无氧化、松动、翘起等不良。 4.3电气性能: 4.3.1电气性能参数如下:

4.3.2高压测试:经过下列条件测试时,应无漏电、飞孤、击穿。 初级对次级:3000V,10S,0.5mA; 4.4 DC转输线:DC头无氧化,连接顺序无错乱。 4.5老化:经老化试验后,表面温度不能超过65℃,面、底壳无变形、烧焦现 象。各性能指标在规格范围之内。 4.6跌落试验:经跌落试验后,外壳无破裂,插头无松动、脱落现象,晃动 无异响,各电气性能正常。 4.7阻燃性:经阻燃测试后,材料能阻燃。 5检验方法: 5.1外观:目测法。 5.2结构尺寸:用游标卡尺测量。 5.3开机检查:目测法(有异物用游标卡尺测量)。 5.4电气性能:用测试架测试各性能指标,用耐高压测试仪测试适配器的耐 高压能力。 5.5DC传输线:用专用测试架测量。 5.6老化:在常温下带额定负载通电老化4小时。 5.7跌落试验:适配器从1m高处自由跌落地面三次。 5.8阻燃试验:把适配器外壳敲开,用明火对外壳进行燃烧,当火源离开适 配器时,外胶壳应立即熄灭,不再燃烧,则此适配器外壳是阻燃材料。6缺陷分类:见附表。

BUCK开关电源的应用

目录 第1章课题背景 (1) 1.1 BUCK电路的工作原理 (1) 1.2 BUCK开关电源的应用 (1) 第2章课题设计要求 (1) 第3章课题设计方案 (1) 3.1 参数 (1) 3.2 系统的组成 (2) 3.3 主电路部分的设计 (2) 3.3.1 滤波电感的计算 (3) 3.3.2 滤波电容的计算 (3) 3.4 开环系统的分析 (3) 3.4.1 开环原始传递函数的计算 (3) 3.4.2 开环原始传递函数的伯德图和相角裕量的分析图 (4) 3.5 闭环系统的设计 (4) 3.6 双极点双零点补偿控制器的设计 (5) 3.6.1 补偿网络电路的原理分析 (5) 3.6.2 补偿器伯德图 (7) 3.6.3 加入补偿器后系统伯德图分析 (8) 3.7 闭环系统的仿真 (9) 3.7.1 电路模块的添加 (9) 3.7.2 仿真电路参数的设置 (9) 3.7.3 仿真结果 (10) 第4章总结心得 (10) 第5章参考文献 (11) 第6章附录 (11)

第1章课题背景 1.1 BUCK电路的工作原理 BUCK开关电源功能是将电能质量较差的原生态电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压。 1.2 BUCK开关电源的应用 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。它巨大的作用决定了对它研究的意义。 第2章课题设计要求 1.根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值,完成开关电路的设计 2.根据设计步骤和公式,设计双极点-双零点补偿网络,完成闭环系统的设计 3.采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变 换器的仿真模型 4.观察并记录系统在额定负载以及突加、突卸80%额定负载时的输出电压和负 载电流的波形 第3章课题设计方案 3.1 参数 图3-1 Buck变换器主电路图

开关电源原理与应用讲义

开关电源的原理与应用 课件下载方法: 进入综合信息门户-教学资源-网络教学综合平台中,在课程编号中输入(0806034034)-出现(开关电源的原理与应用)点击进入后-左侧信息中点击(课程互动)-左侧信息中点击(教学材料)-显示(开关电源讲义--2011)-点击后显示(开关电源的原理与应用)-点击下载 序论 开关电源的技术领域-属于电力电子技术 电力电子技术-电力学、电子技术、控制理论三个学科的交叉 1.电力电子技术的概念及研究领域 电力电子技术(Power Electronics)是以电力电子器件(Power Electronic Device)为基础,利用电路和控制理论对电能进行交换和控制的技术,即应用于电力应用领域的电子技术。 电力电子技术也称为电力电子学或功率电子学。 电力电子技术由电力学、电子学、和控制理论三个学科交叉形成,是目前较为活跃的应用型学科。 电力电子技术通常分为器件的制造技术和电力电子电路的应用技术即变流技术两大部分。其中,器件制造技术包括各种电力电子器件的设计、制造、参数测试、模型分析等。而目前所用的电力电子器件基本都采用半导体材料制成,所以电力电子器件也称为电力半导体器件。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。 电能有交流(Alternating Current, AC)和直流(Direct Current, DC)两大类。 交流电能有电压大小、相位、频率和相数的差别,直流电能有大小和极性的差别。 在电能的实际应用中,常常需要在两种电能之间,或是对同一种电能的一个或多个参数(如电压、电流、频率等)进行变换,这就是电力变换(Power Conversion),也就

电源开关适配器检验标准及规范

4.1电气特性:

4.2安规要求: 初级对次级 : 3000Vrms 持续60秒,最大漏电流3.5mA。 初级对次级施加500V直流电压1分钟,绝缘电阻应不小于20M?。 4.2.3输入泄漏电流: 接触电流 电源电压为264Vac/50Hz时,泄漏电流小于0.25mA。 4.3 使用及贮存环境: 4.3.1 温度范围 工作温度0℃~ +40 ℃ 储藏温度-40℃~ +70 ℃ 将实验样品不包装放置在高度为1米高的平面上, 让其自由跌落到混泥面上,对样品每个面跌落2次,6个面总共12次,实验结束后进行外观及性能检查,适配器无裂缝(裂开),无部件松动;电气测试后,各项电气指标能达到要求。 将实验样品不包装固定在振动台上,按下列要求完成试验: 实验样品不通电,振动频率为10Hz - 55Hz-10Hz,振幅为0.35mm,按X、Y、Z三个轴线方向各扫描5次,每个轴向持续时间为30分钟,实验结束后实验样品不出现视觉上的损坏(退化),电气性能符合要求。 100m/s2,半正弦波, 脉冲持续时间:11ms,冲击方向:三个轴、六个方向。 400m/s2半正弦波,脉冲持续时间:11ms,冲击方向:三个轴、六个方向。 4.5 盐雾试验 将实验样品不包装置于温度为+35°C,盐水浓度为5%的盐雾试验设备中连续喷雾24小时后,用流动水洗去表面盐沉积物,放置在常温下8小时后,适配器外露金属件及电镀件无腐蚀生锈现象。 4.6平均无故障时间(MTBF) 50000小时

4.7 模拟环境测试 将实验样品不包装放入-40℃的低温实验箱中,持续时间16小时后,将样品取出放于常温下恢复2小时后,样品应无损外观,各项性能指标符合要求。 将样品不包装放入70℃的高温实验箱中,持续时间16小时后,将样品取出放于常温下恢复2小时后,样品应无损外观,各项性能指标符合要求。 将实验样品不包装,通入交流220Vac 满载,-10℃运行2小时后取出,进行外观检查及电气性能检测,其各项电性能指标应符合要求,无损坏外观,无锈蚀现象。 将实验样品不包装,通入交流220Vac 满载,40℃运行2小时后取出,进行外观检查及电气性能检测,其各项电性能指标应符合要求,无损坏外观,无锈蚀现象。 将实验样品不包装放入温度为40℃、相对湿度在90%-95%的实验箱内48小时 4.9.2 国标电源适配器成品出货检验报告

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