開關(guān)電源拓樸結(jié)構(gòu)分析第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日電源的分類什么是PowerSupply?PowerSupply負(fù)載Vin,IinPowerSupply是一種提供電力能源的設(shè)備，它可以將一種電力能源形式轉(zhuǎn)換成另外一種電力能源形式，并能對(duì)其進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。上級(jí)電能形式Vo,Iof,phasef,phase根據(jù)轉(zhuǎn)換的形式分類:AC/DC,DC/DC,DC/AC,AC/AC根據(jù)轉(zhuǎn)換的方法分類:線性電源，相控電源，開關(guān)電源根據(jù)調(diào)控的效果分類:穩(wěn)壓，恒流，調(diào)頻，調(diào)相根據(jù)調(diào)控的方法分類:傳統(tǒng)反饋控制，矢量控制，數(shù)位控制2第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日開關(guān)電源的元件構(gòu)成開關(guān)電源的基本元件：有源開關(guān)(Switch)二極管(Diode)電感(Inductor)電容器(Capacitor)變壓器(Transformer)3第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日三種基本的非隔離開關(guān)電源VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin*D/(1-D)Vo=Vin*DVo=Vin/(1-D)Vo<Vin,降壓型電路Vo>Vin,升壓型電路Vo<Vin,當(dāng)D<0.5Vo>Vin當(dāng)D>0.5

升降壓型電路4第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日三種基本的隔離開關(guān)電源VinVoSLmDVinVoLSD1D2VinVoLS1D1D2S2正激型變換器反激型變換器橋式變換器5第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反激變換器（Flyback）工作原理（電流連續(xù)模式）根據(jù)變壓器的伏秒平衡：IoVinVoGDSLmDn:1CoVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVLVin-nVoID-p6第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反激變換器（Flyback）工作原理（電流斷續(xù)模式）根據(jù)變壓器的伏秒平衡：IoVinVoGDSLmDn:1CoVgsIDVdsD1-DTIoVinVin+nVoImVLVin-nVo’ID-p-nVo根據(jù)能量守恒：7第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反激變換器（Flyback）工作原理（1）VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrVLVin-nVoID-pVr=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo8第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反激變換器（Flyback）工作原理（2）VcIoVinVoGDSLmDn:1LkCoVcRPloss=(Vc-Vin)2/RGDSLkVcRPloss=(Vc)2/R9第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反激變換器（Flyback）工作原理（3）ΔVo=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCoVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrICoID-p-IoVo根據(jù)Co在DT時(shí)間的基本方程：10第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反激變換器（Flyback）工作原理（4）多路輸出的反激變換器：減小交叉調(diào)整率的措施：盡量減少兩個(gè)繞組之間的漏感。在輔助輸出一路中加入尖峰抑制器（飽和電感）主路輸出工作于電流連續(xù)模式。采用雙路加權(quán)反饋的控制方式VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反饋控制11第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反激變換器（Flyback）特征總結(jié)缺點(diǎn)：輸出紋波電流大。輸出控制特性非線性。通常需要輔助的吸收回路。轉(zhuǎn)換效率較低。VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反饋控制優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單。輸入電壓范圍廣。容易實(shí)現(xiàn)多路輸出。12第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（1）Ion:1VinVoLoGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t513第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（2）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t514第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（3）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t515第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（4）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5Lm,Cr的選取原則：16第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)（5）Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根據(jù)電感的伏秒平衡：Vo=VinD/n17第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日諧振復(fù)位正激變換器（ResonantResetForward)特征VinVoCr缺點(diǎn)：原邊開管電壓應(yīng)力較高。諧振電容的損耗大。寬范圍輸入效率很難兼顧。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單。線性輸出控制特性。不需要輔助的吸收回路。VinVoCrVinVoCr18第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（1）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDTIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t5S1S1Sa1-D+VT-19第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（2）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t5S1S1Sa1-D+VT-*副邊電壓的死區(qū)跟Lk和Io有關(guān)，跟原邊開管的死區(qū)無關(guān)20第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（3）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t5S1S1Sa1-D+VT-Sa在零電壓條件下開通*原邊開管的死區(qū)時(shí)間需滿足：21第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（4）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁電流反向，變壓器被復(fù)位22第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（5）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁電流對(duì)主開關(guān)的輸出電容放電。t6=t023第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（6）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁電流對(duì)主開關(guān)的輸出電容放電。t6=t024第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（7）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t5,t6]t5S1S1Sa1-D+VT-t5時(shí)刻副邊二極管鉗位主開關(guān)的輸出電容放電結(jié)束。t6時(shí)刻新的周期開始t6=t025第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（8）Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ipt5S1S1Sa1-D+VT-t6=t0(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根據(jù)電感的伏秒平衡：Vo=VinD/nVinDT=Vc(1-D)T根據(jù)變壓器的伏秒平衡：Vc=VinD/(1-D)Vds=Vc+VinVds=Vin/(1-D)26第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（9）Vc=VinD/(1-D)Vds=Vin/(1-D)Vin27第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有源鉗位正激變換器（ActiveClampedForward)（10）VinVoVinVoVinVoSaSaSa缺點(diǎn)：鉗位電壓建立較慢，啟動(dòng)過程變壓器易偏磁。對(duì)輸入電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。優(yōu)點(diǎn)：變壓器最優(yōu)化復(fù)位（電壓應(yīng)力低）。輸入電壓范圍寬。線性輸出控制特性。不需要輔助的吸收回路。28第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橋式變換器（BridgeTypeConverter)VinVoLS1D1D2S2半橋變換器VinVoLS1D1D2S2全橋變換器VinVoLS1D1D2S2推挽變換器VinVoS1D2S2半橋變換器（倍流整流）29第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橋式變換器（BridgeTypeConverter)（1）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoCBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vc[t0,t1]變換器正半周工作，Ip,Im增加；Vc減少。C1C130第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橋式變換器（BridgeTypeConverter)（2）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2[t1,t2]S1關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S2體二極管鉗位。31第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橋式變換器（BridgeTypeConverter)（3）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2[t2,t3]S1，S2全部關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，Lm保持不變，D1,D2電流之差為L(zhǎng)m。32第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橋式變換器（BridgeTypeConverter)（4）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[t3,t4]變換器負(fù)半周工作，Ip,Im減少；Vc增加。33第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橋式變換器（BridgeTypeConverter)（5）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[t4,t5]S2關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S1體二極管鉗位。34第三十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橋式變換器（BridgeTypeConverter)（6）VinVoLoS1D1D2S2n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

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