主电路新设计开关电源.ppt
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【开关电源主电路设计详解】 开关电源是一种广泛应用在各种电子设备中的电源转换装置,其主电路设计至关重要,涉及多个技术指标、元器件选择和计算。本篇将详细讲解开关电源主电路设计的主要技术指标、主电路选型以及关键元器件参数的计算。 **主要技术指标** 1. **输入参数**: - **输入电压**:开关电源需适应不同地区标准,如国内、国际通用电压范围,以及直流的额定值和变化范围。 - **输入频率**:民用通常为50Hz,而航空、航天等特殊领域可能为400Hz。 - **输入相数**:根据功率需求选择单相或三相。 - **输入电流**:包括额定输入电流和最大电流。 - **输入功率因数和谐波**:符合标准要求,通常需要采取措施改善。 2. **输出参数**: - **输出电压**:额定值和调节范围。 - **输出电流**:额定值、过载能力及调节范围。 - **稳压、稳流精度**:确保输出稳定,误差在允许范围内。 - **输出特性**:通常是恒压恒流。 - **纹波**:分为高频噪声、开关频率纹波和低频纹波,通过纹波系数、峰峰电压值等量化。 - **效率**:衡量输入有功功率与输出功率的比例。 3. **电磁兼容性能指标**: - 电磁兼容性涉及装置对外界干扰的抵抗力和自身产生的干扰水平,需符合IEC61000—4和GB/T17626系列等标准。 4. **其他指标**: - **体积和重量**:通过提高开关频率来减小。 - **环境温度**:不同应用场景有不同的温度范围要求。 - **海拔高度**:需考虑绝缘距离的增加。 **主电路设计** 1. **主电路选型**: - **反激型**:适用于功率小于100W的电源。 - **正激型**:适用于100W以上,工作环境复杂或输出短路频繁的情况。 - **半桥型**:适用于500W以上,成本控制严格的场合。 - **全桥型**:适用于大功率应用。 - **推挽型**:适用于输入电压低、功率较大的场景。 2. **硬开关与软开关电路**: - 一般选择硬开关电路,对效率、体积、重量有极高要求时可选软开关电路,软开关是未来发展趋势。 3. **主电路元器件参数计算**: - **变压器设计**: - **电压比**:考虑最大占空比和最低输入电压。 - **铁心选择**:依据工作电压、电流和频率选择合适的型号。 - **绕组设计**:包括匝数和导体截面积的计算。 - **输出滤波电路**: - **滤波电感**:电感量由输出电压、电流、开关频率和纹波决定。 - **滤波电容**:依据纹波有效值计算电容阻抗。 - **开关器件和二极管**: - 设计时必须确保器件工作在安全工作区(SOA),同时考虑结温。 - 整流二极管和开关器件要考虑峰值电流、平均电流、通态损耗和开关损耗,并配备适当的散热措施。 **实例设计**: 以三相380V交流输入,220V直流输出,最大10A电流为例,设计时需要计算变压器参数、输出滤波电路的电感和电容,以及开关器件和二极管的规格,确保在满足纹波要求的同时,满足效率、体积、重量和电磁兼容性的要求。 总的来说,主电路设计是开关电源设计的核心环节,涉及多方面因素的综合考量,既要保证性能指标的实现,也要考虑实际应用环境的适应性和成本效益。
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