高效率开关电源设计课程(PPT 91页)
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点击下载一、开关电源损耗分析与减小的方法
(一)导通损耗分析
1.1 常规技术下变换器的损耗主要是开关管和输出整流器的损耗
MOS作为开关管时的导通损耗
矩形波电流与占空比的关系
降低开关管的导通电压可以有效地降低导通损耗
增加占空比可以降低导通损耗
常规技术下开关管的导通损耗比例
1.2 降低导通损耗的方法
1.3.输出整流器的损耗
需要注意肖特基二极管的漏电流
1.4 同步整流器可以使输出整流器的导通损耗降低
(二)开关管的开关损耗分析
2.1 开关管开关损耗产生的原因
开关过程对损耗的影响
开关过程对开关损耗的影响
驱动能力对开关损耗产生的影响
栅极电荷对开关损耗产生的影响
二极管反向恢复过程产生对开关管开关损耗产生的影响
二极管的反向恢复电流对开关过程的影响
结温升高导致反向恢复峰值电流的增加
IRM值有多大?
近几年新出的FRED的IRM则仅为其额定电流的2/3或更低。
特别是IXYS的HiPerDYN™ FRED 可以降低到不足额定电流的10%。
碳化硅二极管的反向恢复时间与峰值电流更低
(三)其它元件损耗分析
线路寄生电感产生的开关损耗
1. 输入整流器的损耗分析
2. 输出整流器损耗分析
二极管的导通损耗对比较高的输出电压电路的效率影响比较小
低电压输出时整流二极管的损耗不可忽视(1)
低电压输出时整流二极管的损耗不可忽视(2)
肖特基二极管在高温状态下的漏电流损耗不可忽视
同步整流器可以提高输出整流器的效率
3. 变压器与电感损耗分析
变压器漏感储能的处理与效率
变压器漏感储能的处理与效率(1)
变压器激磁电感储能的处理与效率(2)
变压器激磁电感储能的处理与效率(3)
变压器激磁电感与漏感储能的处理与效率
变压器漏电感储能的处理与效率
4. 电容器损耗分析
输入整流滤波电容器的损耗分析
输出整流滤波电容器的损耗分析
5. 缓冲电路的损耗
(四)减小开关损耗分析
4.1 用常规技术减小开关管开关损耗
开关过程的负载线
缓冲电路
DCR存在的问题
4.2 采用谐振复位技术降低开关管的开关损耗
缓冲电路作用期间
缓冲电路的复位过程
相关波形
双管箝位的无源无损耗缓冲电路
开关管导通状态
缓冲电路起作用期间的等效电路
箝位二极管导通
开关管重新导通与缓冲电路复位
无源无损耗缓冲电路对效率的贡献
无源无损耗缓冲电路的优缺点
如何克服无源无损耗缓冲电路的缺点?
(四)谐振式工作模式可以降低开关损耗
准谐振反激式开关电源的主电路
缓冲电路作用于复位的等效电路
主要波形
与无源无损耗缓冲电路相比的优点
效率改善情况
准谐振反激式开关电源的不足
进一步改进效率的思路
(四)零电压开关可以有效的“消除”开关损耗
4.1 自然零电压开关最简单
实现零电压开通的条件
如何创造零电压开通条件?
桥式电路结构的零电压开关过程分析
开关管关断过程的电压/电流波形
续流二极管续流电感中的电流
下边的开关管开通
开关管零电压开通过程主要波形
零电压关断的条件
零电压开关同步整流器
自然零电压开关的主要波形
(五)LLC谐振桥式变换器
开关频率低于LC谐振频率时的等效电路
开关频率低于LC谐振频率的主要波形
开关频率高于LC谐振频率的主要波形
电路特点
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