《通信信號電源設(shè)備維護(hù)》項(xiàng)目二：電源屏基礎(chǔ)器件認(rèn)知任務(wù)4：開關(guān)電源（4）——DC-DC變換電路

②

脈寬調(diào)制-穩(wěn)壓原理2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路開關(guān)電源的“DC-DC變換電路”實(shí)際上包含兩部分：

①DC-DC升壓變換器：直流升壓、輸入功率因數(shù)補(bǔ)償

②DC-DC變換器：

直流穩(wěn)壓輸出

（共同點(diǎn)：都需要控制信號PWM波對功率管進(jìn)行控制）②

DC-DC變換器①

DC-DC升壓變換器2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路

在開關(guān)電源電路中，我們平時所說的“DC-DC變換器”指的是具有穩(wěn)壓功能的DC-DC變換部分，該電路部分的工作流程包括：

①

通過

PWM脈寬調(diào)制

進(jìn)行：

穩(wěn)壓

②

通過

電路結(jié)構(gòu)

進(jìn)行：

逆變

③

通過

高頻變壓器

進(jìn)行：

能量傳遞、隔離

④

通過

二極管

進(jìn)行：

整流、隔離DC-DC變換電路2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路

開關(guān)電源的核心問題當(dāng)然是“直流穩(wěn)壓”，如何實(shí)現(xiàn)“高頻開關(guān)方式穩(wěn)壓”，離不開2個關(guān)鍵技術(shù)：

①

可高頻開關(guān)（飽和/截止）的功率管（大功率晶體管）

②

高頻的-開關(guān)穩(wěn)壓-控制信號脈寬調(diào)制穩(wěn)壓、逆變部分高頻功率管2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-①功率管

高頻開關(guān)功率管在不同功率電路中的選擇：1、

小功率情況下：

功率三極管/晶體管

2、

較大功率情況下：

晶閘管/可控硅整流器/可控硅3、

更大功率情況下：

IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor）高頻功率管2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-①功率管1、

功率晶體管適用特點(diǎn)：

①

只適用于較小功率器件中：

一般功率在幾十W以內(nèi)

②

可適用于較高頻率電路中：

如諧振型直流變換器，頻率可達(dá)10MHz以上

（常用的高頻功率三極管有3da87、3dal51、3dal52、3da88、3dag3、3da30、3dal4、3da41、3dal、3da2、3da3等。//常用的低頻大功率三極管有:3ddl2、3ddl3、3ddl4、3ddl5、3dd50、3ddl00、3dd52、3ddlo2、3dd205、3dd207、3dd301、3cd6、3cd3o、dd0l、dd03等）2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-①功率管2、晶閘管

晶體閘流管（Thyristor）又稱做可控硅整流器，曾被簡稱為可控硅。

應(yīng)用功率一般在幾百W以內(nèi)，頻率一般在100KHz以內(nèi)。

①A極：接電源正極

②K極：接電源負(fù)極

③G極：控制極/門極2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-①功率管3、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）

它是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。

IGBT應(yīng)用功率可達(dá)1000W以上，應(yīng)用頻率一般在100KHz以內(nèi)。2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-②穩(wěn)壓原理11、燈泡的亮度問題：

燈泡的亮度由電功率決定，電功率越大，燈泡越亮。

電功率（Power）：電流在單位時間內(nèi)做功的多少，單位瓦特（W）。

電功率計算公式：

P=W/t=U×I=I2×R=U2/R

可見，純阻性負(fù)載燈泡的亮度由電壓決定，燈泡端有效電壓越高，燈泡越亮；有效電壓越低，燈泡越暗。

若輸入電壓不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)燈泡端的有效電壓即可使其亮度穩(wěn)定。2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-②穩(wěn)壓原理12、燈泡有效電壓的調(diào)節(jié)問題：①

在單位時間內(nèi)，開關(guān)的閉合時間越長，燈泡的有效電壓越高，燈泡越亮②

周期時間T越長（即頻率f越?。瑹襞莸拈W爍感越強(qiáng)③

燈泡有效電壓不可能超過直流電源電壓2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-②穩(wěn)壓原理13、如何減小周期T的問題：①

在單位時間內(nèi)，開關(guān)的閉合時間越長，燈泡的有效電壓越高，燈泡越亮②

周期時間T越長（即頻率f越?。?，燈泡的閃爍感越強(qiáng)③

燈泡有效電壓不可能超過直流電源電壓1.無機(jī)械觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)10KHz+的高頻穩(wěn)定通斷2.通斷狀態(tài)可被即時控制，以實(shí)現(xiàn)燈泡兩端有效電壓的穩(wěn)定2.4開關(guān)電源4——DC-DC變換電路-②穩(wěn)壓原理14、穩(wěn)壓的最終幾個問題：①

用功率管（如IGBT）代替機(jī)械開關(guān)②

用控制信號PWM波控制IGBT門極（G極），實(shí)現(xiàn)IGBT自動開關(guān)（截止/飽和）③

燈泡端即時電壓反饋給PWM波控制芯片，芯片控制PWM波輸出波形2.4DC-DC變換-②穩(wěn)壓原理2-脈寬調(diào)制技術(shù)波形需根據(jù)輸出電壓值即時調(diào)整控制5、何謂“脈寬調(diào)制PWM”（PulseWidthModulation）：①

“脈”：即“脈沖信號”，PWM波是脈沖信號②

“寬”：指調(diào)整矩形脈沖波控制信號“一個周期內(nèi)的高/低電平時間（占空比）”。即：調(diào)整矩形脈沖波一個周期內(nèi)的高低電平時間寬度）③

“調(diào)制”：對控制PWM波信號的“調(diào)整控制”2.4DC-DC變換-②穩(wěn)壓原理2-脈寬調(diào)制原理6、脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)原理：

①在功率管開關(guān)頻率恒定的情況下，②利用反饋的輸出電壓波動信號，③變化控制功率管開關(guān)的矩形波，調(diào)整其每一周期內(nèi)的占空比，④實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。

發(fā)生PWM波的分步控制電路非常復(fù)雜，所以現(xiàn)在一般采用集成電路方式控制PWM波的發(fā)生。3525-PWM控制-芯片原理框圖2.4DC-DC變換-②穩(wěn)壓原理2-脈寬調(diào)制應(yīng)用

現(xiàn)在的脈寬調(diào)制技術(shù)本質(zhì)上是一種通過微處理器的數(shù)字輸出來對