開(kāi)關(guān)電源教程之開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)教材免費(fèi)下載

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　　電源有如人體的心臟，是所有電設(shè)備的動(dòng)力，但電源卻不像心臟那樣形式單一。因?yàn)椋瑯?biāo)志電源特性的參數(shù)有功率、電壓頻率噪聲及帶負(fù)載時(shí)參數(shù)的變化等;在同一參數(shù)要求下，又有體積、重量、形態(tài)、效率、可靠性等指標(biāo)。人們可按此去“塑造”和完美電源，因此電源的形式是極多的。本書(shū)重點(diǎn)介紹開(kāi)關(guān)電源的原理及其設(shè)計(jì)方法。

　　在有些情況下，一般電力（如市電）要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換才能符合使用的需要。例如，交流轉(zhuǎn)換成直流，高電壓變成低電壓等。這過(guò)程有人形象地比喻為“粗電”煉為“精電”，“粗電”煉為精電”后才好使用。

　　按電力電子的習(xí)慣稱(chēng)謂，AC-DC（理解成AC轉(zhuǎn)換成DC，其中AC表示交流電，DC表示直流電）稱(chēng)為整流（包括整流及離線(xiàn)式變換）， DC-AC稱(chēng)為逆變， AC-AC稱(chēng)為交流交流直接變頻（同時(shí)也變壓），DC-DC稱(chēng)為直流直流變換。為達(dá)到轉(zhuǎn)換目的，手段是多樣的。20世紀(jì)60年代前，研發(fā)了半導(dǎo)體器件，并以此器件為主實(shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)換。電力電子學(xué)科從此形成并有了近30年的迅速發(fā)展。所以，廣義地說(shuō)，凡用半導(dǎo)體功率器件作為開(kāi)關(guān)，將-一種電 源形態(tài)轉(zhuǎn)變成為另-形態(tài)的主電路都叫做開(kāi)關(guān)變換器電路;轉(zhuǎn)變時(shí)用自動(dòng)控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護(hù)環(huán)節(jié)則稱(chēng)開(kāi)關(guān)電源（Switching Power Supply）。開(kāi)關(guān)電源主要組成部分是DC-DC變換器，因?yàn)樗寝D(zhuǎn)換的核心，涉及頻率變換。目前DC-DC變換中所用的頻率提高最快，它在提高頻率中碰到的開(kāi)關(guān)過(guò)程、損失機(jī)制，為提高效率而采用的方法，也可作為其他轉(zhuǎn)換方法參考。

　　值得指出，常見(jiàn)到離線(xiàn)式開(kāi)關(guān)變換器（Off-line Switching Converter）名稱(chēng)，是ACDC變換，也常稱(chēng)開(kāi)關(guān)整流器;它不單是整流的意義，而且整流后又做了DC-DC變換。所謂離線(xiàn)并不是變換器與市電線(xiàn)路無(wú)關(guān)的意思，只是變換器中因有高頻變壓器隔離，使輸出的直流離（開(kāi)了市）線(xiàn)的緣故，所以稱(chēng)離線(xiàn)式開(kāi)關(guān)變換器。

　　把直流電壓變換為另-數(shù)值的直流電壓最簡(jiǎn)單辦法是串聯(lián)一個(gè)電阻，這樣不涉及變頻的問(wèn)題，顯得很簡(jiǎn)單，但是效率低。用一個(gè)半導(dǎo)體功率器件作為開(kāi)關(guān)，使帶有濾波器（L或/和C）的負(fù)載線(xiàn)路與直流電壓-會(huì)兒接通， -會(huì)兒斷開(kāi)，則負(fù)載上也得到另一個(gè)直流電壓，這就是DCDC的基本手段，類(lèi)似于“斬波”（Chop）作用。

　　無(wú)論哪一種DC-DC變換器，主回路使用的元件只是電子開(kāi)關(guān)、電感和電容。電子開(kāi)關(guān)只有快速地開(kāi)通、快速地關(guān)斷這兩種狀態(tài)，并且快速地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。只有快速，狀態(tài)轉(zhuǎn)換引起的損耗才小。目前使用的電子開(kāi)關(guān)多是雙極型晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管，逐步普及的有IGBT 管，還有各種特性較好的新式的大功率開(kāi)關(guān)元件，這些元件的基本特性在第4章進(jìn)行介紹。除了220 V整流用的二極管是普通整流管外，其他二極管是開(kāi)關(guān)：二極管，要求是快速地開(kāi)關(guān)。

　　值得指出，主回路也不是絕對(duì)不出現(xiàn)電阻元件。出現(xiàn)的前提是極有利于控制性能而又不引起多大的損耗，而且限于在幾十瓦以下的小功率變換器中應(yīng)用。一般其阻值在毫歐級(jí)，其上得到的亳伏電壓可用來(lái)作為當(dāng)前工作周期進(jìn)行電流控制或保護(hù)的信號(hào)。這在第6章IC控制器介紹中及第2篇設(shè)計(jì)線(xiàn)路中均可見(jiàn)到。