在学习开关电源设计之前,我们应该思考一下学习的初心和目标,初心是能在你想要放弃的时候坚持下去的动力,目标是怎样才能算完成了对于硬件的认识和学习,是对于学习成果的检验。
我们所学的知识想要转化为技能和能力都需要在实践中进行的,所以,在学习中我们的目标设立在运用所学知识设计一个开关电源。
在设计开关电源之前,我们应该想想开关电源是由哪些部分组成的?
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1.输入电磁干扰滤波器
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“EMI滤波器”是一种用于抑制电磁干扰,特别是电源线路或控制信号线路中噪音的电子线路设备。
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2.整流滤波电路
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整流桥是将4个或6个桥接二极管封装在一起的二极管模块,用于将交流整流成为直流或脉动电流。它在电源设备、电子电路中广泛应用。
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工作原理:
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整流桥由四个二极管组成,形成一个桥路。它的作用是将输入的交流电压转换为输出的直流电压。
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通过二极管的单向导通原理来完成工作。简单来说,二极管只允许正极进正电和负极进负电。在整流桥的每个工作周期内,同一时间只有两个二极管进行工作,因此整流器工作周期分为正半周和负半周。
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滤波电容用于修正经过整流桥直接整流后的电压,使其变得更平滑,从而获得稳定的电压。
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3.功率变换电路
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功率变换电路是一种将电能从一种形式转换为另一种形式的电路。这些电路通常用于将交流电转换为直流电(AC-DC)或者将直流电转换为交流电(DC-AC)
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推挽式功率变换电路:
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基本工作原理:推挽式电路中,两个功率开关器件(通常是晶体管或MOSFET)交替导通。当其中一个导通时,另一个截止,从而实现功率输出。
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全桥式功率变换电路:
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基本工作原理:全桥式电路中,变压器连接在四个功率开关器件之间。这四个器件交替导通或截止,使变压器的二次侧有功率输出。
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半桥式功率变换电路:
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基本工作原理:半桥式电路中,两个功率器件被两个容量相等的电容代替。这些电容实现静态时的分压,使得输出电压为输入电压的一半。
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4.PWM控制器电路
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脉宽调制(PWM)的基本原理是通过控制开关器件的通断,使输出端得到一系列幅值相等但宽度不一致的脉冲,从而代替正弦波或所需的波形
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PWM简称脉冲宽度调制,它在一个周期内存在不同极性的电平状态。
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通过改变脉冲的宽度来调整信号的平均功率。
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PWM频率和周期:频率是指一秒钟内从高电平时间到低电平时间再到高电平的瞬间次数,即一秒钟内有多少个PWM周期。 周期是指一秒钟内从高电平时间到低电平时间的时间间隔。
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PWM占空比:占空比是一个周期内高电平时间与总时间的比值。
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例如,如果PWM的周期为1毫秒,高电平时间为0.5毫秒,低电平时间也为0.5毫秒,那么频率为1kHz,占空比为50%。
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PWM的产生方法通常有两种常见实现方式:
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硬件实现:在微控制器或专用集成电路中,内置有PWM模块,可以直接生成PWM信号。
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面积等效法:通过比较锯齿波/三角波(载波)与所需波形(调制波),确定输出的极性,从而产生PWM信号。
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5.输出整流滤波电路
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正激式整流电路:
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反激式整流电路:
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同步整流电路:
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