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内容发布更新时间 : 2024/6/25 7:17:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

开关电源主要名词解释 开关电源

1.脉宽调制(Pulse Width Modulation–PWM)

开关电源中常用的一种调制控制方式。其特点是保持开关频率恒定,即开关周期不变,改变脉冲宽度,使电网电压和负载变化时,开关电源的输出电压变化最少。 2.占空比(Duty Cycle Ratio)

一个周期T内,晶体管导通时间t oN所占比例。占空比D=t oN/T。 3.硬开关(Hard Switching)

晶体管上的电压(或电流)尚未到零时,强迫开关管开通(或关断),这是开关管电压下降(或上升)和电流上升(或下降)有一个交叠过程,因而,开关过程中管子有损耗,这种开关方式称为硬开关。 4.软开关(Soft Switching)

使晶体管开关在其中电压为零时开通,或电流为零关断,从而在开关过程中管子损耗接近于零,这种开关方式称为软开关。 5.谐振(Resonance)

谐振是交流电路中的一种物理现象。在理想的(无寄生电阻)电感和电容串联电路输入端,加正弦电压源,当电源的频率为某–频率时,容抗与感抗相等,电路阻抗为零,电流可达无穷大,这一现象称为串联谐振。同理,在理想的LC并联电路加正弦电流源时,电路的总导纳为零,元件上的电压为无穷大,称为并联谐振。电路谐振时有两个重要参数:

谐振频率–谐振时的电路频率,w0=1/√LC,称为谐振频率。

特征阻抗–谐振时,感抗等于容抗。其值为:Zo=√L/C,称为特征阻抗。当LC串联突加直流电压时,电路中电流按正弦规律无阻尼振荡,其频率即电路的谐振频率,或称振荡频率. 6.准谐振(Quasi–Resonance)

对于有开关的LC串联电路,当电流按谐振频率振荡时,如果开关动作,使电流正弦振荡只在一个周期的部分时间内发生,电流呈准正弦,这一现象称为准谐振。同样,在LC并联电路中,借助开关动作,也可获得准谐振。

7.零电压开通(Zero–Voltage–Switching,简称ZVS)

利用谐振现象,在开关变换器中器件电压按正弦规律振荡到零时,使器件开通,称为ZVS。 8.零电流关断(Zero–Current–Switching,简称ZCS)

同理,当开关变换器的器件电流按正弦规律振荡到零时,使器件关断,称为ZCS。 9.PWM开关变换器(PWM Switching Converler)

用脉宽调制方式控制晶体管开关通、断的开关变换器。它属于恒频控制的硬开关类型。 10.离线式开关变换器(Off–Line Switching Converter)

是一种AC/DC变换器,其输入端整流器和平波电容直接接在交流电网上。 11.谐振变换器(Resonant Converter)

利用谐振现象,使开关变换器中器件上的电压或电流按正弦规律变化,从而创造了ZVS或ZCS的条件,称为谐振变换器。分串联和并联谐振变换器两种。在桥式变换器的输出端串联LC网络,再接变换器和整流器,可得串联谐振DC/DC变换器;在桥式变换器串联LC网络的电容两端并联负载(包括变压器及整流器),可得DC/DC并联谐振变换器。

12.准谐振变换器(Quasi–Resonant Converter)

利用准谐振现象,使开关变换器中器件上的电压或电流按准正弦规律变化,从而创造了ZVS或ZCS的条件,称为准谐振变换器。在单端、半桥或全桥变换器中,利用寄生电感和电容(如变压器漏感、晶体开关管或整流管的结电容)或外加谐振电感和电容,可得相应的准谐振变换器。谐振参数可以超过两个,例如三个或更多,这时又称为多谐振变换器。为保持输出电压基本恒定,谐振和准谐振变换器均必须应有变频控制。

13.零开关–PWM变换器(Zero–Switching Converter)

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在准谐振变换器中,增加一个辅助开关,以控制谐振网络的工作使变换器一周期内,一部分时间按ZCS或ZVS准谐振变换器工作,另一部分时间按PWM变换器工作,称为ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器。它兼有ZCS(或ZVS)软开关和PWM恒频控制的特点。这时谐振网络中的电感是与主开关串联的。 14.零过渡–PWM变换器(Zero–Transition Converter)

如果将谐振网络与主开关并联,仍用辅助开关控制,则也可得到与ZCS–PWM或ZVS–PWM变换器相同的特点,分别称为ZCT–PWM或ZVT–PWM变换器(ZCT–零电流过渡,ZVT–零电流过渡,ZVT–零电压过渡)。它本质上仍属于ZCS或ZVS软开关–PWM变换器。

15.移相式全桥ZVS–PWM变换器(Phase–Shift FB ZVS–PWM Conveter)

在全桥开关变换器中,利用开关管结电容和变压器漏感(必要时外加谐振元件)的谐振和移相控制驱动脉冲,以实现ZVS的条件,称为移相式全桥ZVS–PWM变换器。它也是软开关–PWM变换器,适用于大功率、低电压输出。 16.高频开关变换器

60年代PWM开关变换器的开关频率为20kHz,所用开关器件为功率双极晶体管。提高开关频率,可以降低变换器的体积、重量,提高功率密度,控制音频噪声,改善动态响应。但为了提高开关频率,先决条件是必须有高频功率晶体管。此外,频率越高,PWM开关(一种硬开关)的开关过程损耗也越大,不能保证高频高效运行。高频功率MOSFET的广泛应用,使开关变换器高频化有了可能,PWM开关变换器的开关频率提高到30kHz以上。80年代软开关变换技术的开发,

使高频、高效率开关变换器有可能商品化。例如:准谐振开关电源,开关频率达到1–10MHz,功率密度达到80W/in3(PWM开关变换器受频率限制,功率密度最高为0.5–3W/in3);移相式全桥ZVS–PWM变换器,功率250W以上,开关频率可达0.5–1MHz。但当应用1GBT做开关器件时,开关频率一般只限于20–40kHz。但有些高频1GBT如1RGBC30U可工作到300kHz。 17.DC/DC开关变换器

由直流电源供电时,输送直流功率的开关变换器。它是开关电源的功率电路,包括功率变换及整流滤波两部分。其输出电压可低于或高于输入电压。按输入、输出有无变压器分有隔离、无隔离两类。无隔离变压器的DC/DC变换器的典型拓扑有:Buck,Boost,Buck–Boost, Cuk,Sepic和Zeta六种。其中Buck,Boost和Buck–Boost是基本的拓扑。它们的核心部分是T形(或Y形)开关网络。

注:T形开关网络由功率晶体管S、整流二极管D及电感L组成,不同接法得到不同拓扑,如下表,设T形网络三个端点标为a,b及c,中点为o,T形网络的输入(ab)端和输出(cb)端分别接直流电源和并有滤波电容的负载。

拓扑名称 串联支路oa 并联支路ob 串联支路oc Buck Boost Buck- Boost

18.连续导电模式CCM(Continueous Conducting Mode) 一周期内电感电流(或传送能量的电容电压)始终大于零。 19.不连续导电模式DCM(Discontinueous Conducting Mode) 一周期内上述电量波形不连续。 20.Buck变换器

又称降压变换器,由简单的电压斩波加LC滤波电路组成。CCM时(下同),理论上其稳态电压比V o/V=D﹤1,D为占空比,故输出电压V o小于输入电压V o但输入端电流不连续,而输出端电流连续。 21.Boost变换器 又称升压变换器,也是斩波和滤波的组合电路,滤波电感接在输入端。理论上电压比V o/V i=1/(1–D),故输出电压高于输入电压。输入电流连续,适合于做有源功率因数校正电路。但输出电流不连续。Boost电路与Buck电路对偶。 22.Buck–Boost变换器

由电压斩波器和滤波器组成。其特点是依靠电感储能,将功率由电源传送到负载。稳态电压比V o/V i=D/(1–D),输出电压可高于或低于输入电压,取决于D大于或小于0.5。输入和输出电流均不连续。 23.Cuk(丘克)变换器

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Buck–Boost的T形开关网络经过对偶变换可得Cuk变换器的△形(或II形)开关网络。设△网络的三端标号为a、b、c、(c为共地端),则a c支路接开关S,bc支路接二极管D,a b(串联)支路接电容C。Cuk变换器与Buck–Boost变换器对偶,左半部分电路与Boost类似,右半部分电路与Buck类似,左右两部分用电容耦合。其电压比也是D/(1–D),即输出电压可高于或低于输入电压。但输出电流连续,输入一般串联电感,因此输入电流也连续。Cuk电路的特点是靠耦合电容储能,将功率又电源传送到负载,该电容称为能量传送元件。 24.Sepic变换器

Sepic变换器左半部分与Boost电路类似,右半部分与Buck–Boost类似,中间以电容(传送能量的元件)耦合,Sepic变换器是Cuk变换器的派生电路。 25.Zeta变换器

Zeta变换器也是Cuk变换器的派生电路。传送能量的元件是电容,与Sepic变换器有类似之处。但左半部分类似Buck–Boost,而右半部分类似Buck。 26.单端变换器(Single–Ended Converter)

电路形式最简单的有隔离变压器的DC/DC变换器。其主要特征是高频变压器的磁心被单向脉动电流激磁,一周期内磁心中的磁通只在磁滞回线(即B–H回线的第一象限)上变化,因而磁心的磁性能不能充分利用。按一周期内激磁方向不同,有正激、反激变换器;还有带隔离的Cuk变换器等。可以有多路输出。 27.(单管)正激变换器(Forward Converter)

结构简单的一种单端变换器,本质上是有隔离变压器的Buck变换器,副边输出端除串联一个二极管外,还并联一个续流二极管。其特点是开关管导通时,能量由原边传送到副边;开关管关断时,副边依靠电感续流。但两种情况下磁心所受激磁方向相同。因此必须采取“复位”措施(如变压器加去磁绕组),使一周期内结束时磁通恢复到周期开始时的原位置。单管正激变换器适用于小功率(几十到几百W),开关管承受电压按2Vi计算。Vi为输入电压。

28.双管正激变换器(Two–Transistor Forward Converter)

正激变换器中有两个开关管与变压器原边绕组串联,同时开通或关断。变压器原边接法象一个电桥,桥臂对角分别为两个开关管和两个二极管。桥的输出接变压器原边,副边电路形式和单管正激一样。其运行模式和桥式变换器完全不同。由于toff时有去磁电流经过二极管及原边绕组,故无需另设去磁绕组。双管正激变换器可用于中等功率(1–2kW以下),每管承受电压约为Vi。两套相同的双管正激变换器副边并联,输入串联或并联,接于AC/DC整流器后,可用于大功率(5–10kW)输出、输入端接AC 400W或220电网的整流输出端。

29.反激变换器(Flyback Converter)

一种最简单的单端变换器。与正激电路不同的是:电压器副边接反向(Flyback)二极管。在toff时变压器副边绕组中流过去磁电流,无需另设去磁绕组。反激变压器实质上是有隔离的Buck–Boost变换器,其变压器起了传送能量元件(电感)的作用,因此变压器磁心应有较大气隙,使磁性能利用更不充分。适用于小功率(100W)。开关承受电压和单管正激电路一样。 30.推挽变换器(Push Pull Converter) 两个对称正激电路接成推挽形式,构成方波逆变器,功率变压器副边接推挽整流及LC滤波电路,形成Buck型推挽变换器,但输出无需另加续流二极管。主要优点是设计简单,变换器磁心利用充分,无需另加去磁绕组。每管承受电压大于2Vi。缺点是两管可能同时导电。可用于中等功率及需要多路输出时。电感接在输入端时,称为Boost型推挽变换器。 31.半桥变换器(Half–Bridge Converter)

由两个功率晶体管和两个电容组成桥式方波逆变器,两电容串联接输入电压,变压器副边接推挽或桥式整流滤波电路,适用于中等功率。

32.全桥变换器(Full–Bridge Converter)

由四个功率晶体管组成电桥。适用于大功率,半桥和全桥变换器的优点是每个管子的电压承受Vi,变压器磁性能可充分利用。缺点是要考虑对称问题,并且一个支路中,两个桥臂的晶体管都导通时,是很危险的。滤波电感可接在电源输入端或整流输出端,分别称为Boost或Buck型桥式变换器。

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