电源硬件设计----电源基础知识(1)

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-09-27 08:43 97阅读 0赞

## 电源类型 ##

电能形式的变换如图所示：  
![在这里插入图片描述][bd33257f854443888ac764817397706b.png_pic_center]  
电力电子技术可以实现电能形式的高效转换

## 电源功率调节基本方式 ##

#### 线性稳压电源原理 ####

220V交流电稳压输出5V直流电包括：`工频降压、全桥整流、滤波、线性稳压、滤波，`如图所示：  
![在这里插入图片描述][c4bb81a909134da5923942fcd4adf1e7.png_pic_center]  
其中，线性稳压器原理是通过控制`电压降Vce(消耗电能)`来达成电功率的调节，如图所示：  
![在这里插入图片描述][1a80f2ef012e496d86c3c6d3f59c25cc.png_pic_center]

#### 开关稳压电源原理(脉宽调节) ####

通过控制电能的`输入激励间隔d`实现电功率的调节，其中`半导体开关是最关键的器件`，电感作为磁储能元件必不可少，如图所示：  
![在这里插入图片描述][e9aac9f824a343a88cd3c0e75492150d.png_pic_center]

#### 开关稳压电源原理(频率调节) ####

通过控制电能的`变换频率f`实现电功率的调节，如图所示：  
![在这里插入图片描述][c6f2e9eaed5741f79f6bc6737fadddf1.png_pic_center]

*  功率：单位时间传递的能量
 *  频率：单位时间的交变次数

## 基本开关变换器拓扑 ##

#### Buck型降压电路 ####

Buck型降压电路，主要元器件为`半导体开关、电感、续流二极管、电容，`开关管断开和闭合两种情况，如图所示：  
![在这里插入图片描述][4da7deba68bb417196b25ea11a2e044f.png_pic_center]  
Buck型降压电路计算公式如下：  
![在这里插入图片描述][6494c09f79c94cbca65933da3d348382.png_pic_center]

*  ton表示开关管闭合的时间，toff表示开关管断开的时间
 *  由于0<d<1，所以Vo<Vi，因此只能降压
 *  开关管频率越高，ton越小，`电流纹波越小`
 *  电感L越大，磁储能越多，`电流纹波越小`
 *  电容C起了`输出电压滤波`的作用

Buck型降压电路工作波形，如图所示：  
![在这里插入图片描述][f14ed4dd1cf2495aa17017378755fa06.png_pic_center]

#### Boost型升压电路 ####

Boost型升压电路，主要元器件为`半导体开关、电感、续流二极管、电容，`开关管断开和闭合两种情况，如图所示：  
![在这里插入图片描述][ce725de65579477796480502a08dc09c.png_pic_center]  
Boost型升压电路计算公式如下：  
![在这里插入图片描述][56a5f9ddf88c472397b0dbc19cac0f38.png_pic_center]

*  ton表示开关管闭合的时间，toff表示开关管断开的时间
 *  开关管频率越高，ton越小，`电流纹波越小`
 *  电感L越大，磁储能越多，`电流纹波越小`
 *  电容C起了`输出电压滤波`的作用

Boost型升压电路工作波形，如图所示：  
![在这里插入图片描述][95e214d2cf3d4071b8a43281f7e704e1.png_pic_center]

#### Buck-Boost型升降压电路 ####

Buck-Boost型升降压电路，主要元器件为`半导体开关、电感、续流二极管、电容，`开关管断开和闭合两种情况，如图所示：  
![在这里插入图片描述][ea1e383a758f485b882af00b80fe28bd.png_pic_center]  
Buck-Boost型升降压电路计算公式如下：  
![在这里插入图片描述][f6e0bc188005440cab88a587079a0433.png_pic_center]

*  ton表示开关管闭合的时间，toff表示开关管断开的时间
 *  由于0<d<1，可以升压、降压
 *  电感L越大，磁储能越多，`电流纹波越小`
 *  电容C起了`输出电压滤波`的作用
 *  `输出电压极性相反`

Buck-Boost型升降压电路工作波形，如图所示：  
![在这里插入图片描述][2c6e47093f1c42f1a3a0e01cc9863864.png_pic_center]

#### Cuk型升降压电路 ####

Cuk型升降压电路，主要元器件为`半导体开关、电感、续流二极管、电容，`开关管断开和闭合两种情况，如图所示：  
![在这里插入图片描述][73d82bf5e86245469cd07cbdf1040d39.png_pic_center]  
Cuk型升降压电路计算公式如下：  
![在这里插入图片描述][f1e2ead54c7947bd81201f082579bc56.png_pic_center]

*  ton表示开关管闭合的时间，toff表示开关管断开的时间
 *  0<d<1，可以升压、降压
 *  电容C13为`传递能量的耦合电容`，处理功率
 *  电容C14起了`输出电压滤波`的作用
 *  `输出电压极性相反`
 *  开关闭合时，`输入、输出完全隔离`

#### Sepic型升降压电路 ####

Sepic型升降压电路，主要元器件为`半导体开关、电感、续流二极管、电容，`开关管断开和闭合两种情况，如图所示：  
![在这里插入图片描述][7cfa622ec2704050adb8920ce75f9a9e.png_pic_center]  
Sepic型升降压电路计算公式如下：  
![在这里插入图片描述][81609c4c79f846a19f0e6dc6329ebda7.png_pic_center]

*  ton表示开关管闭合的时间，toff表示开关管断开的时间
 *  0<d<1，可以升压、降压
 *  电容C17为`传递能量的耦合电容`，处理功率
 *  电容C18起了`输出电压滤波`的作用
 *  `输出电压极性相反`
 *  开关闭合时，`输入、输出完全隔离`

**希望本文对大家有帮助，上文若有不妥之处，欢迎指正**

**分享决定高度，学习拉开差距**

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