開關(guān)電源個人總結(jié)

1、開關(guān)電源：分類：兩種調(diào)制方式1、PWM脈寬調(diào)制，固定頻率調(diào)節(jié)導通脈沖寬度，與電子開關(guān)兩端電壓電流無關(guān)又叫“硬開關(guān)”；2、PFM（諧振開關(guān)）頻率調(diào)制，利用改變開關(guān)頻率達到調(diào)制作用，控制方法：使電子開關(guān)在其兩端電壓為零時導通，或者使流過開關(guān)的電流為零時關(guān)斷，又稱“軟開關(guān)”相比PWM優(yōu)點，頻率可提高到兆赫級，體積和重量顯著減小，缺點難控制，開關(guān)所受應(yīng)力大；原理：諧振方法，分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振；電路中加直流電壓，在串聯(lián)的RC上，電流按正弦規(guī)律無阻尼振蕩，這個頻率就是電路中諧振頻率，也叫振蕩頻率，利用諧振現(xiàn)象，電子開關(guān)兩端電壓正弦規(guī)律振蕩，為零時，使電子開關(guān)導通，流過電流，稱為零電壓開通（zero v

2、oltage switching ZVS），同理，流過電子開關(guān)的電流振蕩為零時，使電子開關(guān)關(guān)斷，稱為零電流關(guān)斷（zero current switching ZCS）；利用諧振現(xiàn)象，使電子開關(guān)按正弦規(guī)律變化，來達到ZVS ZCS的條件，以這種技術(shù)為主導的變換器稱為諧振變換器，他有串聯(lián)和并聯(lián)變換器兩種，如果在橋式變換器橋的輸出端為串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，再接變壓器的原邊繞組，稱為串聯(lián)諧振變換器，如果在橋式變換器串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)的電容兩端并聯(lián)變壓器原邊繞組，稱為并聯(lián)諧振變換器。正向和反向LC回路值不一樣，振蕩頻率不同，電流幅值不同，稱為振蕩不對稱，一般正向波大于負向半波，稱為準諧振。利用這種現(xiàn)象創(chuàng)造零電壓或者零

3、電流條件的變換器稱為準諧振變換器。諧振回路，參數(shù)可超過兩個，例如三個或多個，稱為多諧振變換器；三種諧振變換器主要靠調(diào)整開關(guān)頻率，所以是調(diào)頻系統(tǒng)。正是由于調(diào)頻系統(tǒng)難控制，近來研究熱門課題零開關(guān)-PWM變換器和零轉(zhuǎn)換-PWM變換器。零開關(guān)-PWM變換器在準諧振電路中增加輔助開關(guān)控制電路，變換器一個周期內(nèi)一部分時間按zcs 或zvs工作，另一部分按PWM變換器工作，分稱為ZVS-pwm ZCS-pwm變換器。諧振網(wǎng)絡(luò)中電感與主開關(guān)串聯(lián)的（零開關(guān)）。零轉(zhuǎn)換并無區(qū)別，只是諧振網(wǎng)絡(luò)中的電感與主開關(guān)并聯(lián)的。分類：（每一類的隔離 無隔離后都有六種拓撲結(jié)構(gòu)）多數(shù)電路有個性典型實用價值，有的電路并無實用價值。軟開

4、關(guān)技術(shù) 控制技術(shù)：新的控制方法自適應(yīng) 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 有源功率因數(shù)校正技術(shù)（APEC）高頻磁元件壓電變壓器（壓電陶瓷）PET飽和電感應(yīng)用：消除二次寄生振蕩，減少循環(huán)能量，吸收浪涌，抑制尖峰分布電源電源智能化技術(shù)開關(guān)電源的EMI與EMC開關(guān)電源的三種基本拓撲電路降壓型工作原理： 又分連續(xù)傳導和斷續(xù)模式，主要看電流在一個周期內(nèi)是否全大于零輸入輸出關(guān)系：Vout=D*Vin占空比D=Ton/Ts電流模式控制遇到電感電容取舍，大電感輸出電容紋波電流小，會使電流模式無法實現(xiàn)，有著差的負載瞬態(tài)響應(yīng)小電感，紋波增大，電流控制模式應(yīng)用更容易，負載瞬態(tài)改善前置回饋控制基本運用數(shù)字控制技術(shù)，檢測到輸入電壓

5、變化，數(shù)字控制器采取合適自適應(yīng)行動，影響輸入?yún)?shù)同步降壓變換器如果輸出電流要求高，多余能量被續(xù)流二極管消耗，限制最小輸出電壓實現(xiàn)。為了在大電流時減少功率損耗，獲得低輸出電壓，將二極管用低導通電阻MOSFET替換，此mos和降壓mos同步開關(guān)，因此叫做同步降壓變換器mos雙向?qū)ǎ姼须娏鹘咏?，同步mos必須迅速關(guān)斷，否則由于LC諧振電感電流達到零后反向，如果不及時關(guān)斷mos相當于輸出電容負載，并消耗功率。多相同步降壓變換器實現(xiàn)低電壓負載電流大于35A單相同步變壓器不現(xiàn)實，大電流時需要幾個變換器并聯(lián)傳遞，使輸入輸出電容最優(yōu)化，所有并聯(lián)轉(zhuǎn)換器運行于同一個時基，每個轉(zhuǎn)換器以固定時間或者相位接著前一

6、個轉(zhuǎn)換器開始工作，這稱為多相同步降壓變壓器，多相降壓器輸入電流續(xù)流紋波小，小電容值符合多相同步降壓的設(shè)計要求。多相同步降壓原理圖對單相非同步BUCK電路仿真改變電容值對輸出電壓的影響非常小，紋波系數(shù)非常大，可能還和電感有關(guān)，只有修改電阻值對輸出電壓影響敏感，并能顯著減小紋波系數(shù)。對整個LRC電阻做簡單二階分析，查看原因！單相同步CCM截圖參考論文：DC-DC整體構(gòu)成以及系統(tǒng)設(shè)計整體性能：輸入電壓范圍：2.625-5.5V輸出可編程范圍：0.8-5V可選擇PFM和PWM模式效率高達95%良好負載性開關(guān)電流達1.5A內(nèi)設(shè)過熱保護、欠壓保護PFM工作原理：也叫跨脈沖調(diào)制（PSM，以開關(guān)管控制信號，略

7、過一部分時鐘周期得名），對于經(jīng)典脈頻調(diào)制，此方式下固定時鐘定為50%占空比，通過電壓反饋實現(xiàn)頻率調(diào)制，當輸出電壓低于一定值，固定時鐘控制開關(guān)的開啟與關(guān)閉，直到輸出上升電壓到調(diào)整值，輸出高于調(diào)整值，開關(guān)管關(guān)閉直到輸出下降到調(diào)整值，原理圖如下：數(shù)字電源管理典型電路關(guān)于模擬和數(shù)字控制器的性能比較：Control propertiesADSwitching frequency (cpu limitaton)+-Precision(tolerance ,aging ,temperature effects ,drift ,offset ,etc)-+Resolution(numerical proble

8、ms ,quantization ,rounding ,etc)+-Bandwidth(sampling loop ,ADC-DAC speed)+-Instantaneous over current protection+-Compatibility with power components+-Power requirements+-Communication, data management-+Understanding theory+-Advanced control algorithm(non-linear control ,improved transient)-+Multipl

9、e loops-+Cost of controller+-Cost of a platform(flexibility ,time to market)-+Component count(comparable functionality , integration) -+reliability+?數(shù)字控制器的設(shè)計根據(jù)其特性，可等效為數(shù)字濾波器的設(shè)計：FIR IIR兩個重要部分：Analog to digital converter sample and hold circuit （sampling the value at pre-detemined holding the value til

10、l the next sample ）關(guān)于電壓型和電流型控制器：電壓型單環(huán)控制設(shè)計簡單，但是反饋環(huán)路補償電路設(shè)計復雜，且瞬態(tài)響應(yīng)速度慢，原因為電壓型單環(huán)控制，從控制系統(tǒng)反饋分析來看，對于LC二階電路為保證較好的穩(wěn)定性，最好反饋回路引入兩個變量進行控制，而電壓型只引入電壓變量，反饋進行控制時電流變量引起的變化通過負載轉(zhuǎn)變成電壓才能被反饋回路識別，然后做出響應(yīng)，這就是電壓型瞬態(tài)響應(yīng)較慢的原因，也可能是造成電壓型開關(guān)頻率不能太高的原因，對于電流型，采用電流電壓雙環(huán)控制，直接采樣電流變換，直接在電感前端采樣，未經(jīng)過LC回路的傳輸延遲，所以可達到較快的反應(yīng)速度，一個周期內(nèi)基本上可以進行快速控制，主要對于

11、降壓型電路來說主開關(guān)管的變量就是電流，直接對電流控制可以達到直接控制的目的，同樣加電流采樣環(huán)，在后面設(shè)計保護電路（作為過壓過流保護以及軟啟動的開關(guān)標志）有一定的便利性，作為電流型雙環(huán)控制設(shè)計稍微復雜，不過如果設(shè)計適當?shù)拿總€環(huán)路都是一階無條件穩(wěn)定系統(tǒng)，相對性能和設(shè)計難度的折中，現(xiàn)在電流型已作為主流控制方式，但是單純對電流型單路來說，在占空比大于50%時，由于擾動量的存在，會導致誤差越來越大，從而導致電路越來越不穩(wěn)定，需要增加斜坡補償電路進行相應(yīng)補償，時下對于斜坡補償也出現(xiàn)了許多新技術(shù)，后面將會詳細討論。電流型電路中的一些技術(shù)點：死區(qū)控制：為了避免兩個開關(guān)管同時導通的能量損失，需要在控制電路中增加死區(qū)電路，對于死區(qū)電路，傳統(tǒng)的就是通過添加固定延遲達到死區(qū)控制呢效果，這種方法相對來講，要考慮最壞情況所以死區(qū)時間會根據(jù)最壞情況進行設(shè)置，導致電路的性能會有所降低。最近幾年提出了一種新的技術(shù)，自適應(yīng)斜坡補償電路，根據(jù)負載和電路的電流變化動態(tài)調(diào)整死區(qū)時間，實現(xiàn)電路的