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介紹開關電源的幾個概念

更新時間:2024-01-15點擊次數:731
一競爭力、紋波與噪聲

1行業內卷、紋波

    開關電源的輸出并不是真正恒定的增產,輸出存在著周期性的抖動,這些抖動看上去就和水紋一樣效率,稱為紋波平臺建設。紋波可以是電壓或電流紋波高質量。

    通常用2個參數來描述紋波:

    1)最大紋波電壓:紋波的峰峰值。

    2)紋波系數:交流分量的有效值與直流分量之比生產效率。

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2創新的技術、紋波產生的原因

    開關電源的紋波來自2個地方:

    1)低頻紋波:來自AC輸入的周期,電源對輸入的抑制比不是的更合理,當輸入變化有序推進,輸出也會變化。

    2)高頻紋波:來自開關切換的周期顯著,開關電源不是線性連續(xù)輸出能量深入開展,而是將能量組成一個個包來傳輸,因此會存在和開關周期相對應的紋波緊迫性。

    如果是線性電源質生產力,是沒有開關紋波的,只有低頻紋波非常激烈。

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3提升行動、紋波的影響

    最大紋波會決定輸出的峰值,本來輸出是穩(wěn)定的某個電壓或電流技術交流,由于紋波的影響交流,使得輸出的峰值比平均值高,這可能會損壞負載關註。

    比如規劃,對LED來說,過高的電流會減少LED的壽命。

    過大的紋波系數會使得輸出的能量不均衡平滑發展,從而偏離了直流輸出這個要求。

    比如,對LED來說推進一步,過大的紋波系數會使得LED亮度變化探索創新,造成閃爍。

    如果開關電源用來驅動電池帶動擴大,LED燈這種負載前來體驗,低頻紋波的影響更大,如果是驅動IC這種高速型負載實現了超越,高頻紋波的影響更大發揮重要帶動作用。

4、紋波與噪聲

    紋波是由于AC周期或開關周期引起的輸出抖動確定性,而噪聲是隨機耦合到輸出上的高頻信號明確了方向,是不一樣的。

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二意料之外、調整率


1必然趨勢、調整率

    電源在使用時,有兩個明顯變化的外部條件:輸入和負載橋梁作用。好的電源應該在輸入和負載發(fā)生變化時文化價值,依然能維持恒壓或恒流。

    將輸入或負載變化時優化程度,輸出偏離額定輸出的程度稱為調整率廣度和深度,比如輸入在最大最小值之間變化,測量輸出的偏差比率基礎,為一個百分比日漸深入,比如5%,就稱為調整率為±5%管理。

    注意區(qū)分調整率和紋波廣泛關註,紋波是輸出的動態(tài)特征,而調整率是讓電源工作在極限外部條件下,輸出的極限偏差顯示。

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2、調整率類型

    1)輸入調整率

    其他條件不變大局,調節(jié)輸入時豐富內涵,輸出的偏差,對于AC電源來說效率和安,是以AC線的有效電壓作為變化區(qū)間就能壓製,比如以180~264作為上下限來變化邁出了重要的一步。

    有時還會調節(jié)AC的頻率,來看輸出是否有偏差發揮,比如從47~63Hz區(qū)間品牌。

    2)負載調整率

    其他條件不變,調節(jié)負載時設施,輸出的偏差節點。

    3)綜合調整率

    同時調節(jié)輸入和負載,找出最差的偏差要求。



三、恒流


1、LED恒流驅動

    為什么照明用LED都是電流驅動開放以來?

    LED是二極管等形式,而二極管的PN結的正向導通阻抗是負溫度系數,隨著溫度的升高組合運用,二極管正向導通阻抗降低的特點。

    如果用恒壓源驅動LED,隨著LED工作至關重要,溫度開始升高著力提升,溫度升高后自然條件,正向導通阻抗降低擴大公共數據,由于I=U/R,電流升高體系流動性,且由于功率P=U*I設計標準,功率也增加,LED發(fā)熱更厲害助力各行,進一步刺激溫度升高經過,陷于惡性循環(huán),直到LED損壞互動互補。

    恒壓源驅動時核心技術體系,溫度和電路是一對正反饋。

    所以照明LED都是恒流驅動力度,如果是非照明新產品,LED幾乎沒有溫升,此時可以用恒壓驅動持續發展。

2更加廣闊、恒流精度

    恒流精度和其他的恒壓效果一樣,體現在幾個方面合作。

    1)當負載發(fā)生變化時,電源輸出的電流的恒定程度損耗。

    在實際應用時,多個不同的LED串不可能阻抗特性相同長遠所需,將這些不同的負載接到電源上后形式,電流的誤差就定義為恒流精度。

    不光是多負載非常完善,同一個LED便利性,溫度不同時,阻抗特性也不同非常重要,不同溫度下電流也是有誤差的實事求是,但這和前面的條件本質還是一樣,都是負載變化行動力。

    因此在測試恒流精度時結構,需要使用電子負載,讓負載在合理的范圍內變化落到實處,測量電壓的電流誤差效果。

    2)當電源內部元件參數變化時,電源輸出的電流的恒定程度新創新即將到來。

    這并不是標準的恒流精度的定義生產效率,但目前很多電源都是有這個要求,其中一個重要的指標是儲能元件設計能力,比如電感更合理,或變壓器,感值存在誤差時適應性,電源輸出電流的恒定度顯著。

    考慮到成本因素,儲能元件在加工時偏差是很大的更優美,所以需求,電源應當設計成對儲能元件的感值不敏感。

3更為一致、鋰電池恒流驅動

    便攜式設備所用的鋰電池各方面,在不同電量的情況下,電壓是不同的落地生根,以手機所用的鋰電池為例占,電池在滿能量時約4.2V,低能量時約2.5V合作關系。

    如果使用恒壓源對電池充電真諦所在,當電池電量較低時,充電電流會極大結構不合理,相當于電壓源接到電容上提供深度撮合服務,會損壞電池深刻內涵。

    損壞的原因是大電流帶來的大發(fā)熱。

    為了限制大電流最為突出,目前的充電器都是使用恒流-恒壓充電逐步改善,當電池電壓低時,使用恒流輸出。



四落實落細、沖擊與浪涌


1、沖擊電流

    如果負載為一個容性負載組成部分,將一個電壓源直接加到負載上時深入闡釋,會產生一個非常大的電流,這個電流就稱為沖擊電流開拓創新。

    過大的沖擊電流會使得交流線上的保護電路識別為短路確定性,會導致空氣開關跳閘,熔斷保險絲等問題去完善。

    對于AC電源來說意料之外,將電源接到AC線上的一瞬間,AC電源本身就是一個容性負載設備,假如此時電源的負載處在滿負荷狀態(tài)橋梁作用,且AC線正處在峰值電壓處,會產生最大的沖擊電流促進善治。

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2講故事、浪涌(電壓)

    閃電,雷擊等會在電網上制造時間非常短的高電壓脈沖或者高能量脈沖脫穎而出。

    這種過壓通常是由專門的保護器進行保護系統,比如浪涌放電器的方法。

    大功率設備斷開或接入電網時積極影響,會使得電網電壓上升或跌落。為了保護電源生產創效,有時會使用一個壓敏電阻接在輸入端進一步提升。

    壓敏電阻的阻值和其上的電壓有關,當電壓變大時緊密協作,阻值降低提供有力支撐。

    為什么壓敏電阻不能包含雷擊等產生的脈沖,因為這種浪涌有可能是同時出現在L線和N線上的。

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五越來越重要、效率與待機功耗


1、效率和待機功耗

    這兩個概念很簡單優化上下,但有一點需要理清改革創新,就是電源在工作時:

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    雖然待機功耗就是電源本身的全部損耗最新,但是在電源帶負載時,電源本身的功耗要大于待機功耗自行開發。

    電源本身的功耗主要來自于電感/變壓器的損耗模樣,開關管的損耗,二極管的損耗處理方法,這些損耗都和切換頻率有關數據顯示,而目前的開關電源,在輸出功率很低時,都會將頻率降低以節(jié)能通過活化,所以電源本身的功耗在帶負載工作時和待機時是不同的。

    但是效率是隨著負載消耗增加而升高的等形式,這個很好理解足了準備,待機時效率為0,而帶負載時支撐作用,電源本身功耗的增加跟不上負載消耗的增加穩步前行。



六、ESR


1著力提升、電容ESR

    開關電源都需要在輸出加一個電容指導,將切換電路投遞過來的斷續(xù)能量平滑成穩(wěn)定的線性輸出,這個電容的重要性不言而喻動手能力。

    一個非理想因素就是所有的電容都有等效串聯電阻(ESR)服務品質,這個電阻會導致一系列問題。

    電容穩(wěn)壓的原理就是當VO電壓上升時充分,吸入電流過程,將能量存儲于電容,當VO電壓下降時融合,吐出電流進一步完善,釋放能量。這個過程中提升,電流始終流過ESR影響。

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2、ESR導致的紋波

    ESR是輸出高頻電壓紋波的罪魁禍首競爭力,當電容儲能和釋能時製高點項目,電流方向相反,因此輸出在VO=VC+VESR的過程中,和VO=VC+VESR之間切換物聯與互聯,ESR越大,紋波電壓越大範圍和領域。

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3取得了一定進展、電解電容ESR的危害

    為了降低成本要求,通常輸出電容會使用偏移的電解電容,但是電解電容的ESR是較高的認為。

    ESR大胁粩喟l展。弘娊怆娙?gt;鉭電容>陶瓷電容。

    對于電解電容來說拓展應用,高紋波電壓倒在其次非常重要,要命的是ESR會導致電容發(fā)熱,電流越大自動化方案,發(fā)熱越厲害行動力,發(fā)熱越厲害,電解電容的電解液蒸發(fā)得越快空間廣闊,隨著電解液的蒸發(fā)落到實處,ESR加大,發(fā)熱更高,陷入惡性循環(huán)營造一處。

    電解電容本身就壽命不高,是電源系統(tǒng)中壽命最短的器件線上線下,由于ESR導致的發(fā)熱保供,會加快電解電容報廢,所以開關電源隨著時間的推移知識和技能,紋波電壓會越來越大技術創新。

4、解決ESR的問題

    解決方法是降低ESR阻值或降低流過ESR的電流進行部署,降低流過ESR的電流比較麻煩生產體系,比較簡單的方法是降低ESR阻值。

    可以采用低ESR的電解電容替代普通電容重要作用,或者用多個電容并聯來替代單個電容高質量。

    多個電容并聯的方法缺點是占用大量的空間,在小體積電源中應用受限提供了遵循,所以有時會用陶瓷和電解電容并聯的方法,甚至用一種多層陶瓷電容替代多個陶瓷電容。

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七利用好、動態(tài)


1、動態(tài)響應

    通常動態(tài)響應特指電源的輸入講理論,負載階躍變化所導致的輸出被擾動后恢復正常的過程有望。

    AC電源的輸入為不間斷交流,一般不關心輸入的階躍變化解決問題,動態(tài)響應通常僅限于描述負載在一定范圍內變化時的響應服務效率。

    通常定義空載為0%競爭力,滿載為100%,然后用負載在某2個百分比之間的切換來定義負載變化逐步改善。

    常用的負載變化有0-100特點、10-90、20-80落實落細、25-75意見征詢,取決于應用,對于充電器這類需要熱插拔的應用深入闡釋,最大的變化在0-100集聚。

2、動態(tài)響應的指標

    動態(tài)響應一般有2個指標大大提高,一個叫過沖幅度新的動力,另一個叫穩(wěn)定時間。

    過沖幅度定義為輸出偏離穩(wěn)定值的幅度調整推進,有上沖和下沖為產業發展。

    穩(wěn)定時間是負載開始變化到輸出達到能接受的范圍內的時間。

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3發展契機、動態(tài)響應和階躍響應

    階躍響應可以使用,指的是輸入階躍,輸出跟著階躍關註點,也就是說輸出要盡快的變到目標值廣泛認同,而動態(tài)響應指的是負載階躍,輸出要盡快的穩(wěn)定下來建強保護。這兩者在形式上不同服務好,但本質是相同的。

    以恒壓輸出為例流動性,當負載突變時效高化,為了維持電壓恒定,需要調整電流反應能力,電流調整的過程部署安排,通過負載就會表現出電壓的波動,所以投入力度,負載的動態(tài)響應效果,其本質就是負載-輸出電流這個傳遞函數的階躍響應。

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4技術、動態(tài)響應的系統(tǒng)框圖

    將Load視為輸入優化上下,IOUT和VOUT視為輸出。

    將Load視為輸入后,REF就是固定值發揮重要作用,整個系統(tǒng)的傳遞函數變?yōu)長oad-IOUT的傳遞函數自行開發。

    對于負載非阻性的應用,比如電池等取得顯著成效,也將其模擬為電阻處理方法。

    將一般性電源系統(tǒng)適用于動態(tài)響應的系統(tǒng)框圖重畫如下:

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