切换式电源转换器PPT讲稿.ppt

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1、切换式电源转换器第1页，共20页，编辑于2022年，星期五切換式電源供應器的雜訊組成及其來源n n切換式電源供應器的雜訊包含有共模雜訊和差模雜切換式電源供應器的雜訊包含有共模雜訊和差模雜訊兩個分量此兩個雜訊分量分別是由共模雜訊電流訊兩個分量此兩個雜訊分量分別是由共模雜訊電流和差模雜訊電流所造成的。和差模雜訊電流所造成的。n n其中其中 LISNLISN為電源傳輸阻抗穩定網路，是傳導性為電源傳輸阻抗穩定網路，是傳導性 EMIEMI量測的重要工具。在三線式的電力系統中，由量測的重要工具。在三線式的電力系統中，由電源所取得的電流依其流向可分為共模電流和電源所取得的電流依其流向可分為共模電流和差模雜訊

2、電流。差模雜訊電流。n n共模雜訊電流共模雜訊電流ICMICM指的是指的是 LineLine、NeutralNeutral兩線相兩線相對於接地線對於接地線(Ground)(Ground)之雜訊電流分量，而差模雜訊電之雜訊電流分量，而差模雜訊電流流IDMIDM指的是直接流經指的是直接流經 LineLine和和NeutralNeutral兩線之間而兩線之間而不流經過地線之雜訊電流分量。不流經過地線之雜訊電流分量。第2页，共20页，编辑于2022年，星期五切換式電源轉換器為什麼要有變壓器隔離切換式電源轉換器為什麼要有變壓器隔離切換式電源轉換器為什麼要有變壓器隔離切換式電源轉換器為什麼要有變壓器隔離?

3、n n變壓器做隔離變壓器做隔離,通常最主要是為了安規通常最主要是為了安規(Safety)要求要求,不然要是你的輸出側不是裸露不然要是你的輸出側不是裸露的模式的模式,即使輸入即使輸入110V的轉換的轉換,依然可以不依然可以不用隔離。用隔離。第3页，共20页，编辑于2022年，星期五n n安規要求如安規要求如UL或或CSA 或或TUV測定測定,對於有對於有高低壓區別的產品通常會有高壓耐壓測試高低壓區別的產品通常會有高壓耐壓測試(Hi-Pot),測試方法是將輸入側所有連接線測試方法是將輸入側所有連接線(不含不含FG)連接在一起連接在一起,輸出端所有線連接在輸出端所有線連接在一起一起,各自成為一側各自

4、成為一側,並在兩端點間施加並在兩端點間施加3750V或或4242V,電流限制在電流限制在10mA,且持續且持續一分鐘一分鐘,此時若使用變壓器隔離的裝置此時若使用變壓器隔離的裝置,在在變壓器耐壓容許規格內變壓器耐壓容許規格內,測試是可以的測試是可以的,第4页，共20页，编辑于2022年，星期五優缺點優缺點n n當經由隔離轉換時當經由隔離轉換時,由於變壓器由於變壓器互感的關係無法做全功率轉換互感的關係無法做全功率轉換,因此轉換效果會比較差因此轉換效果會比較差,且交換且交換損失也會比較大損失也會比較大,而優點則是而優點則是:由由於轉換經由於轉換經由PWM所控制所控制,因此如因此如果是當控制圈數比值果

5、是當控制圈數比值,則可操作則可操作在跨昇壓與降壓的範圍在跨昇壓與降壓的範圍,例如輸例如輸入電壓由入電壓由20-50V,而輸出電壓保而輸出電壓保持在持在36V,這種介於可昇壓可降壓這種介於可昇壓可降壓模式模式,只有隔離型可以做的到。只有隔離型可以做的到。第5页，共20页，编辑于2022年，星期五n n非隔離型由於藉由開關電路切換後非隔離型由於藉由開關電路切換後,經電感經電感儲能再轉由輸出側儲能再轉由輸出側,因此換效率好因此換效率好,主要損主要損失來自於交換元件與二極體而減少變壓器失來自於交換元件與二極體而減少變壓器的損失的損失,這種交換結構在兩側電壓越接近效這種交換結構在兩側電壓越接近效率越高率

6、越高,例如例如12V轉轉5V效率會比效率會比12V轉轉3.3V還來的高還來的高,另外就是線路結構簡單價錢便宜另外就是線路結構簡單價錢便宜,至於缺點除了上述轉換結構問題外至於缺點除了上述轉換結構問題外,由於輸由於輸入與輸出側屬直接迴路入與輸出側屬直接迴路,因此對於系統干擾因此對於系統干擾,或外部或外部 E.S.D 防治防治,通常會較有問題通常會較有問題第6页，共20页，编辑于2022年，星期五交換式電源供應器n n交換式電源供應器是將交流電整流濾波成直流後利用電晶體以高頻PWM方式將電力轉換成其它電壓的方式才叫交換式電源供應器或開關式電源第7页，共20页，编辑于2022年，星期五Snubber電

7、路n n當MOSFETOff時，因為冷次定律變壓器的主線圈電壓波形會反轉180，在反轉的過程中會產生相當高的突波電壓，由於主控元件的最大耐壓有限，如果沒有保護會使電路燒毀，所以必須利用Snubber電路來壓抑住突波電壓的最大值。第8页，共20页，编辑于2022年，星期五回授電路n n因輸入電源範圍在90V265V，在正常操作下，電流流經led會產生光源，而其光源強度則視激發電流而定，因此能調變光電晶體而產生集極電流，將集極電流，饋入TNY264的PIN之控制控制PWM工作週期大小。第9页，共20页，编辑于2022年，星期五限流電路n n限流電路就是最基本的保護電路，如果電池異常需要大量電流的狀

8、況發生，就能限制輸出電壓使其低於電池電壓，如此便無法對電池充電。第10页，共20页，编辑于2022年，星期五限流電路計算方式n nR=Vout/Imax第11页，共20页，编辑于2022年，星期五型濾波器n n整流電路雖然可將交流電變成直流電，但其脈動成分較大，在一些要求直流電平滑的場合是不適用的，需加上濾波電路，以減小整流後直流電中的脈動成分。第12页，共20页，编辑于2022年，星期五突波吸收器n n突波吸收器的功能就是當有一瞬間突波時它會吸收，保護電器產品不會因突波造成損害。第13页，共20页，编辑于2022年，星期五變壓器n n變壓器是具有包括兩組繞有導線之線圈，並且彼此以電感方式在一

9、起，當一交流電流流於其中之一組線圈時於另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決於兩線圈耦合及磁交鏈之程度。大部份的變壓器均有固定的鐵心，其上繞有一次與二次的線圈。第14页，共20页，编辑于2022年，星期五優質的切換式電源供應器輸入電壓範圍為輸入電壓範圍為9090264264伏特之間。伏特之間。n n輸入頻率範圍輸入頻率範圍474763Hz63Hz。l l轉換效率轉換效率8080以上。以上。n n停電後輸出維持時間（停電後輸出維持時間（HolduptimeHolduptime）最少）最少1010毫毫秒以上。秒以上。n n產生之電磁干擾（產生之電磁干擾（Electroma

10、gneticElectromagneticInterfrence,EMIInterfrence,EMI）雜訊（）雜訊（PowerlinenoisePowerlinenoise）須）須符合和標準。符合和標準。n n輸出入端具隔離效果。輸出入端具隔離效果。輸入電壓超出額定值時輸出電壓的改變量（輸入電壓超出額定值時輸出電壓的改變量（LineLineRegulationRegulation）須小於）須小於11以下。以下。n n輸出漣波和雜訊在輸出漣波和雜訊在1 1以下。以下。n n具過電壓、過電流保護功能。具過電壓、過電流保護功能。n n具有防靜電和防雷擊功能。具有防靜電和防雷擊功能。n n機殼的漏電

11、流在機殼的漏電流在0.75mA0.75mA以下。以下。第15页，共20页，编辑于2022年，星期五典型的切換式電源供應器n n是由9個部分所組成，分別是輸入級（Inputstage）包括EMI濾波器和橋式整流電路；功率因數調整級（PowerFactorCorrection,PFCstage）包含功率因數調整電路；功率級（Powerstage）包含功率開關、脈波寬度調變（PulseWidthModulation,PWM）與驅動電路、隔離高頻變壓器、整流二極體及輸出濾波器；回授級（Feedbackstage）包含誤差放大器及光隔離器。第16页，共20页，编辑于2022年，星期五切換式電源供應器類型

12、n n電路拓僕（Topology）n n返馳式（Flyback）n n順向式（Forward）n n全橋式（FullBridge）n n半橋式（HalfBridge）n n推挽式（Push-Pull)第17页，共20页，编辑于2022年，星期五電磁干擾(EMI)n nEMIEMI指的是電子產品本身所散發去干擾別人的雜訊。指的是電子產品本身所散發去干擾別人的雜訊。任何高頻電子產品均會產生雜訊任何高頻電子產品均會產生雜訊(Noise)(Noise)，電子雜訊，電子雜訊干擾可分為傳導干擾和幅射干擾兩方面來談。一干擾可分為傳導干擾和幅射干擾兩方面來談。一般而言，傳導干擾會透過電源線去干擾影響其他般而言

13、，傳導干擾會透過電源線去干擾影響其他電子或電器產品正常運作，而幅射干擾則是透過電子或電器產品正常運作，而幅射干擾則是透過空氣去干擾影響其他設備，對於電器用品的使用，空氣去干擾影響其他設備，對於電器用品的使用，一般國家的電氣器安規皆有制定防止電磁干擾之一般國家的電氣器安規皆有制定防止電磁干擾之規範，例如歐洲規範，例如歐洲IEC(EN55015)IEC(EN55015)、美國、美國FCCFCCPART18PART18、日本、日本JISJIS等等皆有規定商業用及住家等等皆有規定商業用及住家用防止電磁干擾之標準。用防止電磁干擾之標準。第18页，共20页，编辑于2022年，星期五電磁波的危害n n身體疲勞、眼睛疲倦身體疲勞、眼睛疲倦n n肩痛、頭痛肩痛、頭痛n n想睡、不安想睡、不安n n免疫機能下降、鈣質減少免疫機能下降、鈣質減少n n致異常生產、流產、視覺障礙、阻礙細胞分致異常生產、流產、視覺障礙、阻礙細胞分裂如癌、白血病、腦腫瘤裂如癌、白血病、腦腫瘤.等等n n電磁波會散發出一種擾亂人體狀態的正離子。電磁波會散發出一種擾亂人體狀態的正離子。第19页，共20页，编辑于2022年，星期五第20页，共20页，编辑于2022年，星期五