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开关电源设计难,没有头绪怎么办?

发布于:2022-02-25 发布者:欧冠买球网址电子

哈喽,各位工程师,


      你知道的,我们一直在为“成就百万电子人”的大目标而奋斗。为了深入了解工程师们的喜好,我们前段时间做了有奖调研,发现了一些工程师们感兴趣的技术关键词。在未来的日子里,我们将按照不同的关键词为你推荐电源网平台上的优质技术内容,让我们一起学习进步吧!


  


                                                                                      01 升压型直流开关电源的基本原理

实验目的:

学习升压(Boost)型非隔离直流开关电源的基本原理。
实验原理:
给一个电感通电,然后迅速断电,电感的开路一侧会出现高电压。不理解的可阅读 开关电源的故事-起源-电感毛刺 。

我们可以用下面这个由一个电感和一个开关组成的简单电路来学习一下电感的升压原理。下图是电路图:


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                                                                                          02 开关电源系统-待机功耗测试&分析



现在的电子产品&设备,我们应用开关电源方式除了效率以外,空载或者待机功耗也变得越来越重要了!这不仅是因为各种各样的能效标准的执行,也符合实际应用的需求;特别对于一些电子电器甚至大部分的用电设备都需要长时间工作在待机状态。

我们用AC/DC的开关电源系统,不同的产品应用要求不一样,有500mW、300mW、再到100mW,后面还会要求充电器达到10mW以下功耗要求!我用FLY为例来进行理论和实际的测试分析。

1分析及测试原理图

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                                                                            03 一种方便快捷计算开关电源环路参数的方法及实例


开关电源环路的设计比较复杂,最可靠的方法是用网络分析仪实际测量出功率电路的bode图,然后根据实测的bode图采用相应的补偿器。但是,网分设备有一定的使用门槛,且并不是每个工程师都能配备,所以网分实测的方法注定不适用大多数工程师。

下面介绍一种方便快捷的方法,能使工程师在设计控制环路前,先大概估算一下环路补偿器的参数,虽然有一定的误差,但对补偿器电路的选择是有指导意义的。

先说说它的优点:
1)不需要网络分析仪

2)不需要有数学建模的知识,也不需要自动控制的专业课背景


                                                                                        04 开关电源常用拓扑简介


这一个专题准备写一些技术性稍微强一点的东西。首先,把开关电源中常用的拓扑结构及其主要应用做一个概要的介绍;然后,就我个人工作中最熟悉也是电子产品中应用最广泛的一类拓扑结构-BUCK的工作原理做一个详细的分析,最后简单的引入控制和补偿的概念,用以完整的讲述整个开关电源系统的原理。但这一专题重点依然在介绍拓扑及其原理,控制和补偿以后会再开一个专题介绍。这一篇,就先说说开关电源中各种常见的拓扑。


开关电源发展了这么多年,其拓扑结构也越来越繁杂,下面图中所示是TI(德州仪器)公司发布的一个电源设计工具中列出的一些常用拓扑结构:


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                                                                                                       图1 常用电源拓扑结构


从上到下依次来看,有:BUCK、Synchronous BUCK、Series Cap BUCK、Boost、Inverting BUCK-BOOST、CUK、Sepic、Zeta…有没有很多?是不是听名字都觉得晕了,确实如此,理论上讲,可以有几十上百种拓扑可以被用到开关电源中,而目前常用的拓扑就是上述这些。为了看起来调理些,可以将上述拓扑分为隔离拓扑和非隔离拓扑两大类,而非隔离拓扑中的BUCK、BOOST、BUCK-BOOST这三种拓扑又是所有拓扑中的基础,其他的所有复杂拓扑都是由这三种拓扑演变而来的。所以,下面先介绍这三类拓扑的结构,特点、基本工作原理(定性)和应用……


                                                               05 开关电源保护电路分析与设计:开关电源工作原理分析


本文主要对开关电源——家用电磁炉中的保护电路进行系统分析,具体电路如下所示,保护功能包括:输入保护、浪涌保护、过压保护、过流保护、温度保护,另外对该电源中的取电、驱动、直流风扇驱动与控制、过零检测、辅助供电、市电取电等电路进行简单分析。由于内容较多,将会按照目录的内容逐一和大家分享,如有疑问欢迎大家评论区留言!

目录如下:
  1. 开关电源工作原理分析
  2. 电流保护电路测试
  3. 市电输入过压保护电路测试
  4. 输入供电过压和欠压保护测试电路
  5. IGBT保护电路测试
  6. PWM输入基准电路
  7. 风扇控制电路分析
本专题涉及的全部仿真程序已上传,点击“资料 ”即可下载。相信文字结合仿真程序,将更易于读者理解。

1开关电源工作原理分析

主电路工作于ZVS谐振方式,具体电路如下图所示:利用电容Cr和变压器漏感进行谐振,以实现开关ZVS功能;该电源采用IGBT作为开关,由于该电路只用于分析工作原理,所以利用脉冲源对IGBT进行驱动,通过调节脉冲源占空比测试零电压是否达到,并且开关频率根据负载特性进行具体设置。


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                                                                                        图457 ZVS谐振测试主电路

 

                                                                          06 开关电源环路补偿器(Type Ⅰ、Ⅱ)---实例分析

本篇文章以基于运算放大器的非隔离型和加光耦的隔离型补偿器进行分析,详细介绍补偿器类型、原理及频率特性。本文计算的Mathcad原文件已附加文末,欢迎大家交流学习。


一、非隔离Ⅰ型补偿器


首先分析非隔离型Ⅰ型补偿器,Ⅰ型补偿器也称为原点极点补偿器(积分器),主要用于在设定的穿越频率处无需增加相位裕度的场合,由一个位于原点处的极点组成,在原点处提供90°超前,其原理图如下:


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