模塊電源培訓(xùn)講義講課講稿.ppt

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1、模塊電源培訓(xùn)講義一、DC/DC磚塊模塊電源概述1、開關(guān)電源的供電結(jié)構(gòu)開關(guān)電源的供電結(jié)構(gòu)主要有三種，分別為集中式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)(DPA)、中間總線結(jié)構(gòu)(IBA)。集中式結(jié)構(gòu)，由一個(gè)集中的電源變換器產(chǎn)生所需各種電壓等級(jí)的輸出電壓，分別給各負(fù)荷供電。由于它成本低廉，至今仍是應(yīng)用最廣泛的一種形式。分布式結(jié)構(gòu)，采用48V的電壓直流總線，將電能送至負(fù)荷旁，然后通過獨(dú)立的隔離DC/DC模塊分別給各負(fù)荷供電。分布式結(jié)構(gòu)具有電源效率高、輸出電壓調(diào)整率高、輸出噪音小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等突出優(yōu)點(diǎn)，一度被認(rèn)為是電源發(fā)展的方向。中間

2、總線結(jié)構(gòu)，由兩級(jí)構(gòu)成，首先通過隔離DC/DC變換器將48V變換成中間的電壓，采用中間的電壓總線，如12V電壓總線，將電能送至負(fù)荷旁，然后通過第二級(jí)非隔離DC/DC模塊給負(fù)荷供電。中間總線結(jié)構(gòu)電源成本較低，具有較好的競爭力。目前非隔離DC/DC模塊增長速度已經(jīng)超過了隔離DC/DC模塊。分布式結(jié)構(gòu)中間總線結(jié)構(gòu)2、磚塊電源的歷史1996年朗訊科技公司(LucentTechnologies)推出了半磚電源模塊，后來成為磚塊電源的標(biāo)準(zhǔn)。DC/DC模塊主要有4類用戶：電腦和辦公自動(dòng)化、通信、工業(yè)和儀表(醫(yī)療)、軍事

3、與航天，其中通信貢獻(xiàn)最大。目前主流的DC/DC模塊電源生產(chǎn)商主要分為DOSA聯(lián)盟和POLA聯(lián)盟兩大陣營。DOSA聯(lián)盟即分布式電源開放標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(Distributed-powerOpenStandardsAlliance)，2004年2月由Tyco與SynQor公司創(chuàng)立，聯(lián)盟主要目標(biāo)是確保越來越細(xì)分的轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)中，DC/DC產(chǎn)品的兼容性與標(biāo)準(zhǔn)化。DOSA聯(lián)盟面向的產(chǎn)品包括非隔離(POL)和隔離電源轉(zhuǎn)換器。POLA聯(lián)盟即負(fù)載點(diǎn)聯(lián)盟(PointOfLoadAlliance)，成立于2003年6月，旨在標(biāo)準(zhǔn)化非

4、隔離負(fù)載點(diǎn)電源模塊的外形和占位面積。隔離DC/DC磚塊模塊電源非隔離DC/DC模塊電源3、磚塊模塊電源的電路拓?fù)浯u塊模塊電源主要產(chǎn)品的功率范圍在50-250W，輸出電壓范圍為：1.2V、1.8V、2.5V、3.3V、5.0V、12V、28V，等等。同步整流有源鉗位正激變換器是主流拓?fù)洌送膺€有推挽、半橋、全橋以及BUCK-BOOST級(jí)聯(lián)等，隔離結(jié)構(gòu)。負(fù)荷點(diǎn)電源的主流拓?fù)錇橥秸鰾UCK電路或多相同步整流BUCK電路，它采用非隔離結(jié)構(gòu)。目前關(guān)于磚塊模塊電源是否會(huì)在今后普遍采用數(shù)字化控制技術(shù)仍存在意見分歧

5、，但負(fù)荷點(diǎn)電源在這方面已經(jīng)走在了前面，越來越多的非隔離模塊電源趨向于采用數(shù)字控制技術(shù)以滿足更高的功率密度、更高的效率、更高的可靠性以及智能化電源管理等復(fù)雜的電源要求。問題：我們的模塊電源應(yīng)往何處發(fā)展？有源鉗位推挽半橋全橋BUCK-BOOST級(jí)聯(lián)非隔離BUCK二、電源功率變壓器的設(shè)計(jì)1、常用MnZn功率鐵氧體材料特性磁滯曲線磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系除在真空中和在磁性材料中小磁化場(chǎng)下具有線性關(guān)系外一般具有非線性關(guān)系即具有所謂磁滯回線性質(zhì)。右圖是一個(gè)典型的磁滯曲線，其中，Bs為飽和磁化強(qiáng)度，Br為剩余磁

6、化強(qiáng)度，Hc為矯頑力，Hs為飽和磁化場(chǎng)，μi為初始磁導(dǎo)率。不同磁性材料的磁滯回線表現(xiàn)形式不一樣，Bs、Br、Hc、Hs都不一樣。以天通（TDG）磁芯型號(hào)為例，用于開關(guān)電源的MnZn功率鐵氧體材料主要有TP2、TP3、TP4、TP4A、TP5等，其中又以TP4材質(zhì)應(yīng)用比較廣泛。TP4材質(zhì)在25℃下的飽和磁通密度為Bs=510mT，剩磁Br=100mT，矯頑力Hc=14A/m，功率損耗Pcv=600kW/m3（@100kHz、200mT正弦波），而在100℃下的飽和磁通密度為Bs=390mT，剩磁Br=55

7、mT，矯頑力Hc=9A/m，功率損耗Pcv=410kW/m3（@100kHz、200mT正弦波）。參數(shù)對(duì)照表如下：居里溫度居里溫度是磁性材料從鐵磁性(亞鐵磁性)到順磁性的轉(zhuǎn)變溫度，或稱磁性消失溫度，表示方式有多種，天通材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的確定居里溫度的方法如右圖，隨溫度升高磁導(dǎo)率下降到最大值的80%與20%時(shí)，這二點(diǎn)聯(lián)線延長到與溫度軸的交點(diǎn)即為居里溫度。TP4材質(zhì)的居里溫度為220℃，在實(shí)際應(yīng)用中，磁芯的最高溫度應(yīng)遠(yuǎn)離居里溫度，一般磁芯工作溫度不應(yīng)超過125℃。另一方面，根據(jù)磁芯功率損耗與溫度的關(guān)系，TP4

8、材質(zhì)最佳工作溫度點(diǎn)應(yīng)在80℃-100℃之間，此時(shí)磁芯損耗最低，變壓器效率最高。TP4材料特性表與特性曲線2、變壓器模型任何功率變壓器，都可以把它等效為右圖這樣一個(gè)理想模型，即等效為漏感、勵(lì)磁電感與理想變壓器的串并聯(lián)關(guān)系。理想變壓器的電壓電流關(guān)系嚴(yán)格按照匝比成比例，不考慮變壓器損耗。其中，Np為原邊匝數(shù)，Ns1、Ns2是副邊匝數(shù)，Lrp是原邊漏感，Lrs1、Lrs2是副邊漏感，Lm是勵(lì)磁電感。漏感在某些場(chǎng)合也可以作為次要因素忽略考慮，從而使問