開(kāi)關(guān)電源主電路方案選擇與設(shè)計(jì)
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開(kāi)關(guān)電源主電路方案選擇與設(shè)計(jì)
開(kāi)關(guān)電源主電路方案選擇與設(shè)計(jì)
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第二節(jié)、 開(kāi)關(guān)電源主電
AC/DC
路方案選擇與設(shè)計(jì)
浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院
應(yīng)用電子學(xué)系
二零一零年七月
Email: ywxi@zju.edu.cn
2010-7-13
1主要內(nèi)容
1 評(píng)估設(shè)計(jì)要求（指標(biāo)）
2 主電路方案選擇
3 元器件設(shè)計(jì)方法
4 各種模式Flyback 電路設(shè)計(jì)
5 損耗分析及機(jī)構(gòu)布局設(shè)計(jì)
6 PCB布板和EMI
2010-7-13
2一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）
1.輸入?yún)?shù)：
輸入電壓大小，交流還是直流，相數(shù)，頻率等。
? 國(guó)際電壓等級(jí)有單相120Vac，220Vac，230Vac等。國(guó)際通用的交
流電壓范圍為85～265V。一般包括輸入電壓額定值及其變化范
圍；
? 3kW以下功率常選用單相輸入，5kW以上選用三相輸入；
? 工業(yè)用電頻率一般為50Hz或者60Hz,航空航天電源、船舶用電為
400Hz.
? 有無(wú)功率因數(shù)（Power Factor)和諧波（Total Harmonics
Distortion)指標(biāo)
2010-7-13
3一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（2）
2.輸出參數(shù)：
輸出功率，輸出電壓，輸出電流，紋波，穩(wěn)壓(穩(wěn)流)
精度，調(diào)整率，動(dòng)態(tài)特性(穩(wěn)定時(shí)間：settling time)、電源的啟
動(dòng)時(shí)間和保持時(shí)間。
? 輸出電壓：額定值＋調(diào)節(jié)范圍。輸出電壓的上限應(yīng)盡量靠近額定
值，以避免不必要的過(guò)大的設(shè)計(jì)余量。
? 輸出電流：額定值＋過(guò)載倍數(shù)。有穩(wěn)流要求的還會(huì)指定調(diào)節(jié)范圍。
有些電源不允許空載，因此還應(yīng)指定電流下限。
? 穩(wěn)壓穩(wěn)流精度：影響因素包括輸入電壓調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，時(shí)
效偏差?；鶞?zhǔn)源精度、檢測(cè)元件精度、控制電路中運(yùn)放的精度對(duì)
穩(wěn)壓穩(wěn)流精度影響很大。
2010-7-13
4一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（3）
? 紋波：紋波成分包括遠(yuǎn)高于開(kāi)關(guān)頻率的高頻尖刺，與開(kāi)關(guān)頻率f
s
相關(guān)的紋波以及低頻紋波（如電網(wǎng)單相整流后的100Hz紋波）。
紋波系數(shù)：輸出電壓中交流成分總有效值與直流成分的百分比。
是最常用的量化方法。
峰峰電壓值：紋波電壓的峰峰值，可以反映出幅值很高有效值卻
很小的尖峰噪聲的含量，但不能反映出紋波有效值的大小。一般
的電源紋波要求<＋/-(1％－2％)。
共模紋波：正負(fù)端都有的紋波
其它。。。。。
2010-7-13
5一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（4）
3.效率：
額定輸入電壓與額定輸出電壓、額定輸出電流時(shí)輸出功率
與輸入有功功率的比值。
損耗：
與開(kāi)關(guān)頻率密切相關(guān)的損耗：開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)損耗，磁性元件的鐵
損，吸收電路的損耗。
電路中的通態(tài)損耗：開(kāi)關(guān)器件的通態(tài)損耗，磁性元件的銅損，線路
損耗。這部分損耗取決于電流。
其它損耗：控制電路損耗，驅(qū)動(dòng)電路的損耗等
一般輸出電壓較高的電源的效率高于輸出電壓較低的電源。高
輸出電壓的電源效率可達(dá)90％～95％的效率。大功率電路的效率
可以比小功率電路的效率做得更高。
2010-7-13
6一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（5）
4.電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率
? 電壓（源）調(diào)整率：電源調(diào)整率通常以額定負(fù)載條件下，由輸入
電壓變化所造成其輸出電壓偏差率。如下列公式所示：
Vo(max)-Vo(min) / Vo(normal)
或者規(guī)定其輸出電壓之偏差量須於規(guī)定之上下限范圍內(nèi)，即
輸出電壓之上下限絕對(duì)值以內(nèi)。
? 負(fù)載調(diào)整率：負(fù)載調(diào)整率的定義為開(kāi)關(guān)電源於輸出負(fù)載電流變化
時(shí)，提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力 ?；蛘咻敵鲐?fù)載電流變化下，其
輸出電壓偏差量不得超過(guò)上下限絕對(duì)值。
測(cè)試方法：待測(cè)電源在正常輸入電壓及負(fù)載狀況下熱機(jī)穩(wěn)定
後，測(cè)量正常負(fù)載下的輸出電壓值，再分別測(cè)量輕載(Min)、重載
(Max)負(fù)載下其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin)，負(fù)載調(diào)整率通常
以正常固定輸入電壓下，由負(fù)載電流變化所造成其輸出電壓偏差
率的百分比，如下列公式所示：
V0(max)-V0(min) / V0(normal)
2010-7-13
7一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（6）
5.動(dòng)態(tài)特性：負(fù)載突變時(shí)輸出電壓的變化
? 開(kāi)關(guān)電源通過(guò)反饋控制回路保證其輸出電壓穩(wěn)定，實(shí)際上反饋控制回路
有一定的頻寬，因此限制了電源供應(yīng)器對(duì)負(fù)載電流變化時(shí)的反應(yīng)，可能
引起開(kāi)關(guān)電源不穩(wěn)定、失控或振蕩之現(xiàn)象。實(shí)際上，電源供應(yīng)器工作時(shí)
的負(fù)載電流也是動(dòng)態(tài)變化的，因此動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試對(duì)電源供應(yīng)器而言是極
為重要的。
? 可編程序電子負(fù)載可用來(lái)模擬電源供應(yīng)器實(shí)際工作時(shí)最惡劣的負(fù)載情
況，如負(fù)載電流迅速上升、下降之斜率、周期等，若電源供應(yīng)器在惡劣
負(fù)載狀況下，仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不產(chǎn)生過(guò)沖(Overshoot)或過(guò)低
(Undershoot)情形，否則會(huì)導(dǎo)致電源輸出電壓超過(guò)負(fù)載元件(如TTL電路
其輸出瞬時(shí)電壓應(yīng)介於4.75V至5.25V之間，才不致引起TTL邏輯電路之誤
動(dòng)作)工作范圍。
2010-7-13
8一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（7）
6.電源啟動(dòng)時(shí)間(Set-Up Time)與保持時(shí)間(Hold-Up Time)
AC/DC
路方案選擇與設(shè)計(jì)
浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院
應(yīng)用電子學(xué)系
二零一零年七月
Email: ywxi@zju.edu.cn
2010-7-13
1主要內(nèi)容
1 評(píng)估設(shè)計(jì)要求（指標(biāo)）
2 主電路方案選擇
3 元器件設(shè)計(jì)方法
4 各種模式Flyback 電路設(shè)計(jì)
5 損耗分析及機(jī)構(gòu)布局設(shè)計(jì)
6 PCB布板和EMI
2010-7-13
2一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）
1.輸入?yún)?shù)：
輸入電壓大小，交流還是直流，相數(shù)，頻率等。
? 國(guó)際電壓等級(jí)有單相120Vac，220Vac，230Vac等。國(guó)際通用的交
流電壓范圍為85～265V。一般包括輸入電壓額定值及其變化范
圍；
? 3kW以下功率常選用單相輸入，5kW以上選用三相輸入；
? 工業(yè)用電頻率一般為50Hz或者60Hz,航空航天電源、船舶用電為
400Hz.
? 有無(wú)功率因數(shù)（Power Factor)和諧波（Total Harmonics
Distortion)指標(biāo)
2010-7-13
3一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（2）
2.輸出參數(shù)：
輸出功率，輸出電壓，輸出電流，紋波，穩(wěn)壓(穩(wěn)流)
精度，調(diào)整率，動(dòng)態(tài)特性(穩(wěn)定時(shí)間：settling time)、電源的啟
動(dòng)時(shí)間和保持時(shí)間。
? 輸出電壓：額定值＋調(diào)節(jié)范圍。輸出電壓的上限應(yīng)盡量靠近額定
值，以避免不必要的過(guò)大的設(shè)計(jì)余量。
? 輸出電流：額定值＋過(guò)載倍數(shù)。有穩(wěn)流要求的還會(huì)指定調(diào)節(jié)范圍。
有些電源不允許空載，因此還應(yīng)指定電流下限。
? 穩(wěn)壓穩(wěn)流精度：影響因素包括輸入電壓調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，時(shí)
效偏差?；鶞?zhǔn)源精度、檢測(cè)元件精度、控制電路中運(yùn)放的精度對(duì)
穩(wěn)壓穩(wěn)流精度影響很大。
2010-7-13
4一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（3）
? 紋波：紋波成分包括遠(yuǎn)高于開(kāi)關(guān)頻率的高頻尖刺，與開(kāi)關(guān)頻率f
s
相關(guān)的紋波以及低頻紋波（如電網(wǎng)單相整流后的100Hz紋波）。
紋波系數(shù)：輸出電壓中交流成分總有效值與直流成分的百分比。
是最常用的量化方法。
峰峰電壓值：紋波電壓的峰峰值，可以反映出幅值很高有效值卻
很小的尖峰噪聲的含量，但不能反映出紋波有效值的大小。一般
的電源紋波要求<＋/-(1％－2％)。
共模紋波：正負(fù)端都有的紋波
其它。。。。。
2010-7-13
5一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（4）
3.效率：
額定輸入電壓與額定輸出電壓、額定輸出電流時(shí)輸出功率
與輸入有功功率的比值。
損耗：
與開(kāi)關(guān)頻率密切相關(guān)的損耗：開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)損耗，磁性元件的鐵
損，吸收電路的損耗。
電路中的通態(tài)損耗：開(kāi)關(guān)器件的通態(tài)損耗，磁性元件的銅損，線路
損耗。這部分損耗取決于電流。
其它損耗：控制電路損耗，驅(qū)動(dòng)電路的損耗等
一般輸出電壓較高的電源的效率高于輸出電壓較低的電源。高
輸出電壓的電源效率可達(dá)90％～95％的效率。大功率電路的效率
可以比小功率電路的效率做得更高。
2010-7-13
6一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（5）
4.電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率
? 電壓（源）調(diào)整率：電源調(diào)整率通常以額定負(fù)載條件下，由輸入
電壓變化所造成其輸出電壓偏差率。如下列公式所示：
Vo(max)-Vo(min) / Vo(normal)
或者規(guī)定其輸出電壓之偏差量須於規(guī)定之上下限范圍內(nèi)，即
輸出電壓之上下限絕對(duì)值以內(nèi)。
? 負(fù)載調(diào)整率：負(fù)載調(diào)整率的定義為開(kāi)關(guān)電源於輸出負(fù)載電流變化
時(shí)，提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力 ?；蛘咻敵鲐?fù)載電流變化下，其
輸出電壓偏差量不得超過(guò)上下限絕對(duì)值。
測(cè)試方法：待測(cè)電源在正常輸入電壓及負(fù)載狀況下熱機(jī)穩(wěn)定
後，測(cè)量正常負(fù)載下的輸出電壓值，再分別測(cè)量輕載(Min)、重載
(Max)負(fù)載下其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin)，負(fù)載調(diào)整率通常
以正常固定輸入電壓下，由負(fù)載電流變化所造成其輸出電壓偏差
率的百分比，如下列公式所示：
V0(max)-V0(min) / V0(normal)
2010-7-13
7一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（6）
5.動(dòng)態(tài)特性：負(fù)載突變時(shí)輸出電壓的變化
? 開(kāi)關(guān)電源通過(guò)反饋控制回路保證其輸出電壓穩(wěn)定，實(shí)際上反饋控制回路
有一定的頻寬，因此限制了電源供應(yīng)器對(duì)負(fù)載電流變化時(shí)的反應(yīng)，可能
引起開(kāi)關(guān)電源不穩(wěn)定、失控或振蕩之現(xiàn)象。實(shí)際上，電源供應(yīng)器工作時(shí)
的負(fù)載電流也是動(dòng)態(tài)變化的，因此動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試對(duì)電源供應(yīng)器而言是極
為重要的。
? 可編程序電子負(fù)載可用來(lái)模擬電源供應(yīng)器實(shí)際工作時(shí)最惡劣的負(fù)載情
況，如負(fù)載電流迅速上升、下降之斜率、周期等，若電源供應(yīng)器在惡劣
負(fù)載狀況下，仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不產(chǎn)生過(guò)沖(Overshoot)或過(guò)低
(Undershoot)情形，否則會(huì)導(dǎo)致電源輸出電壓超過(guò)負(fù)載元件(如TTL電路
其輸出瞬時(shí)電壓應(yīng)介於4.75V至5.25V之間，才不致引起TTL邏輯電路之誤
動(dòng)作)工作范圍。
2010-7-13
8一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)（7）
6.電源啟動(dòng)時(shí)間(Set-Up Time)與保持時(shí)間(Hold-Up Time)
