开关电源相关名词解释

1、开关电源主要名词解释开关电源1.脉宽调制(Pulse Width Modulation PWM 开关电源中常用的一种调制控制方式。其特点是保持开关频率恒定,即开关周期不变,改变脉冲宽度,使 电网电压和负载变化时,开关电源的输出电压变化最少。2.占空比(Duty Cycle Ratio一个周期 T 内,晶体管导通时间 t oN所占比例。占空比 D=t oN/T。3.硬开关(Hard Switching晶体管上的电压(或电流尚未到零时,强迫开关管开通(或关断 ,这是开关管电压下降(或上升和 电流上升(或下降有一个交叠过程,因而,开关过程中管子有损耗,这种开关方式称为硬开关。4.软开关(Soft S

2、witching使晶体管开关在其中电压为零时开通,或电流为零关断,从而在开关过程中管子损耗接近于零,这种开关 方式称为软开关。5.谐振(Resonance 谐振是交流电路中的一种物理现象。 在理想的 (无寄生电阻 电感和电容串联电路输入端, 加正弦电压源, 当电源的频率为某频率时, 容抗与感抗相等, 电路阻抗为零, 电流可达无穷大, 这一现象称为串联谐振。 同理,在理想的 LC 并联电路加正弦电流源时,电路的总导纳为零,元件上的电压为无穷大,称为并联谐 振。电路谐振时有两个重要参数:谐振频率谐振时的电路频率, w0=1/ LC ,称为谐振频率。特征阻抗谐振时,感抗等于容抗。其值为:Zo= L

3、/C, 称为特征阻抗。当 LC 串联突加直流电压时 , 电路 中电流按正弦规律无阻尼振荡,其频率即电路的谐振频率 , 或称振荡频率 .6.准谐振(Quasi Resonance 对于有开关的 LC 串联电路,当电流按谐振频率振荡时,如果开关动作,使电流正弦振荡只在一个周期的 部分时间内发生,电流呈准正弦,这一现象称为准谐振。同样,在 LC 并联电路中,借助开关动作,也可 获得准谐振。7.零电压开通(Zero V oltage Switching ,简称 ZVS 利用谐振现象,在开关变换器中器件电压按正弦规律振荡到零时,使器件开通,称为 ZVS 。8.零电流关断(Zero Current Swi

4、tching ,简称 ZCS 同理,当开关变换器的器件电流按正弦规律振荡到零时,使器件关断,称为 ZCS 。9. PWM 开关变换器(PWM Switching Converler用脉宽调制方式控制晶体管开关通、断的开关变换器。它属于恒频控制的硬开关类型。10.离线式开关变换器(Off Line Switching Converter是一种 AC /DC 变换器,其输入端整流器和平波电容直接接在交流电网上。11.谐振变换器(Resonant Converter利用谐振现象,使开关变换器中器件上的电压或电流按正弦规律变化,从而创造了 ZVS 或 ZCS 的条件, 称为谐振变换器。分串联和并联谐振

5、变换器两种。在桥式变换器的输出端串联 LC 网络,再接变换器和整 流器,可得串联谐振 DC /DC 变换器;在桥式变换器串联 LC 网络的电容两端并联负载(包括变压器及整 流器 ,可得 DC /DC 并联谐振变换器。12.准谐振变换器(Quasi Resonant Converter利用准谐振现象,使开关变换器中器件上的电压或电流按准正弦规律变化,从而创造了 ZVS 或 ZCS 的条 件,称为准谐振变换器。在单端、半桥或全桥变换器中,利用寄生电感和电容(如变压器漏感、晶体开关 管或整流管的结电容或外加谐振电感和电容,可得相应的准谐振变换器。谐振参数可以超过两个,例如 三个或更多,这时又称为多谐

6、振变换器。为保持输出电压基本恒定,谐振和准谐振变换器均必须应有变频 控制。13.零开关 PWM 变换器(Zero Switching Converter在准谐振变换器中,增加一个辅助开关,以控制谐振网络的工作使变换器一周期内,一部分时间按 ZCS 或 ZVS 准谐振变换器工作, 另一部分时间按 PWM 变换器工作, 称为 ZCS PWM 或 ZVS PWM 变换器。 它兼有 ZCS (或 ZVS 软开关和 PWM 恒频控制的特点。这时谐振网络中的电感是与主开关串联的。 14.零过渡 PWM 变换器(Zero Transition Converter如果将谐振网络与主开关并联,仍用辅助开关控制,

7、则也可得到与 ZCS PWM 或 ZVS PWM 变换器相 同的特点,分别称为 ZCT PWM 或 ZVT PWM 变换器(ZCT 零电流过渡, ZVT 零电流过渡, ZVT 零电压过渡 。它本质上仍属于 ZCS 或 ZVS 软开关 PWM 变换器。15.移相式全桥 ZVS PWM 变换器(Phase Shift FB ZVS PWM Conveter在全桥开关变换器中,利用开关管结电容和变压器漏感(必要时外加谐振元件的谐振和移相控制驱动脉 冲,以实现 ZVS 的条件,称为移相式全桥 ZVS PWM 变换器。它也是软开关 PWM 变换器,适用于大 功率、低电压输出。16.高频开关变换器60年代

8、 PWM 开关变换器的开关频率为 20kHz, 所用开关器件为功率双极晶体管。 提高开关频率, 可以降低 变换器的体积、重量,提高功率密度,控制音频噪声,改善动态响应。但为了提高开关频率,先决条件是 必须有高频功率晶体管。此外,频率越高, PWM 开关(一种硬开关的开关过程损耗也越大,不能保证 高频高效运行。高频功率 MOSFET 的广泛应用,使开关变换器高频化有了可能, PWM 开关变换器的开关 频率提高到 30kHz 以上。 80年代软开关变换技术的开发,使高频、高效率开关变换器有可能商品化。例如:准谐振开关电源,开关频率达到 1 10MHz ,功率密度 达到 80W /in ³

9、(PWM 开关变换器受频率限制, 功率密度最高为 0. 5 3W /in ³ ; 移相式全桥 ZVS PWM 变换器,功率 250W 以上,开关频率可达 0. 5 1MHz 。但当应用 1GBT 做开关器件时,开关频率一般只 限于 20 40kHz 。但有些高频 1GBT 如 1RGBC30U 可工作到 300kHz 。17. DC /DC 开关变换器由直流电源供电时,输送直流功率的开关变换器。它是开关电源的功率电路,包括功率变换及整流滤波两 部分。其输出电压可低于或高于输入电压。按输入、输出有无变压器分有隔离、无隔离两类。无隔离变压 器的 DC /DC 变换器的典型拓扑有:Buck

10、 , Boost , Buck Boost , Cuk , Sepic 和 Zeta 六种。其中 Buck , Boost 和 Buck Boost 是基本的拓扑。它们的核心部分是 T 形(或 Y 形开关网络。注:T 形开关网络由功率晶体管 S 、整流二极管 D 及电感 L 组成,不同接法得到不同拓扑,如下表,设 T 形网络三个端点标为 a , b 及 c ,中点为 o , T 形网络的输入(ab 端和输出(cb 端分别接直流电源和并 有滤波电容的负载。拓扑名称 串联支路 oa 并联支路 ob 串联支路 ocBuck Boost Buck- Boost18.连续导电模式 CCM (Contin

11、ueous Conducting Mode一周期内电感电流(或传送能量的电容电压始终大于零。19.不连续导电模式 DCM (Discontinueous Conducting Mode一周期内上述电量波形不连续。20. Buck 变换器又称降压变换器,由简单的电压斩波加 LC 滤波电路组成。 CCM 时(下同 ,理论上其稳态电压比 V o / V=D 1, D 为占空比,故输出电压 V o小于输入电压 V o但输入端电流不连续,而输出端电流连续。 21. Boost 变换器又称升压变换器, 也是斩波和滤波的组合电路, 滤波电感接在输入端。 理论上电压比 V o/V i=1/(1 D , 故输出

12、电压高于输入电压。输入电流连续,适合于做有源功率因数校正电路。但输出电流不连续。 Boost 电路与 Buck 电路对偶。22. Buck Boost 变换器由电压斩波器和滤波器组成。其特点是依靠电感储能,将功率由电源传送到负载。 稳态电压比 V o/V i=D /(1 D ,输出电压可高于或低于输入电压,取决于 D 大于或小于 0.5。输入和输出电流均不连续。 23. Cuk (丘克变换器Buck Boost 的 T 形开关网络经过对偶变换可得 Cuk 变换器的形(或 II 形开关网络。设网络的三端 标号为 a 、 b 、 c 、 (c 为共地端 ,则 a c支路接开关 S , bc 支路接

13、二极管 D , a b(串联支路接电容 C 。 Cuk 变换器与 Buck Boost 变换器对偶, 左半部分电路与 Boost 类似, 右半部分电路与 Buck 类似, 左右两部分 用电容耦合。其电压比也是 D /(1 D ,即输出电压可高于或低于输入电压。但输出电流连续,输入一 般串联电感,因此输入电流也连续。 Cuk 电路的特点是靠耦合电容储能,将功率又电源传送到负载,该电 容称为能量传送元件。24. Sepic 变换器Sepic 变换器左半部分与 Boost 电路类似,右半部分与 Buck Boost 类似,中间以电容(传送能量的元 件耦合, Sepic 变换器是 Cuk 变换器的派生

14、电路。25. Zeta 变换器Zeta 变换器也是 Cuk 变换器的派生电路。传送能量的元件是电容,与 Sepic 变换器有类似之处。但左半部 分类似 Buck Boost ,而右半部分类似 Buck 。26.单端变换器(Single Ended Converter电路形式最简单的有隔离变压器的 DC /DC 变换器。其主要特征是高频变压器的磁心被单向脉动电流激 磁,一周期内磁心中的磁通只在磁滞回线(即 B H 回线的第一象限上变化,因而磁心的磁性能不能充 分利用。 按一周期内激磁方向不同, 有正激、 反激变换器; 还有带隔离的 Cuk 变换器等。 可以有多路输出。 27. (单管正激变换器(

15、Forward Converter结构简单的一种单端变换器,本质上是有隔离变压器的 Buck 变换器,副边输出端除串联一个二极管外, 还并联一个续流二极管。其特点是开关管导通时,能量由原边传送到副边;开关管关断时,副边依靠电感 续流。但两种情况下磁心所受激磁方向相同。因此必须采取“复位”措施(如变压器加去磁绕组 ,使一 周期内结束时磁通恢复到周期开始时的原位置。单管正激变换器适用于小功率(几十到几百 W ,开关管 承受电压按 2Vi 计算。 Vi 为输入电压。28.双管正激变换器(Two Transistor Forward Converter正激变换器中有两个开关管与变压器原边绕组串联,同时

16、开通或关断。变压器原边接法象一个电桥,桥臂 对角分别为两个开关管和两个二极管。桥的输出接变压器原边,副边电路形式和单管正激一样。其运行模 式和桥式变换器完全不同。由于 toff 时有去磁电流经过二极管及原边绕组,故无需另设去磁绕组。双管正 激变换器可用于中等功率(1 2kW 以下 ,每管承受电压约为 Vi 。两套相同的双管正激变换器副边并联, 输入串联或并联,接于 AC /DC 整流器后,可用于大功率(5 10kW 输出、输入端接 AC 400W 或 220电网的整流输出端。29.反激变换器(Flyback Converter一种最简单的单端变换器。与正激电路不同的是:电压器副边接反向(Fly

17、back 二极管。在 toff 时变压器 副边绕组中流过去磁电流,无需另设去磁绕组。反激变压器实质上是有隔离的 Buck Boost 变换器,其变 压器起了传送能量元件(电感的作用,因此变压器磁心应有较大气隙,使磁性能利用更不充分。适用于 小功率(100W 。开关承受电压和单管正激电路一样。30.推挽变换器(Push Pull Converter两个对称正激电路接成推挽形式, 构成方波逆变器, 功率变压器副边接推挽整流及 LC 滤波电路, 形成 Buck 型推挽变换器,但输出无需另加续流二极管。主要优点是设计简单,变换器磁心利用充分,无需另加去磁 绕组。每管承受电压大于 2Vi 。缺点是两管可

18、能同时导电。可用于中等功率及需要多路输出时。电感接在 输入端时,称为 Boost 型推挽变换器。31.半桥变换器(Half Bridge Converter由两个功率晶体管和两个电容组成桥式方波逆变器,两电容串联接输入电压,变压器副边接推挽或桥式整 流滤波电路,适用于中等功率。32.全桥变换器(Full Bridge Converter由四个功率晶体管组成电桥。适用于大功率,半桥和全桥变换器的优点是每个管子的电压承受 Vi ,变压器 磁性能可充分利用。 缺点是要考虑对称问题, 并且一个支路中, 两个桥臂的晶体管都导通时, 是很危险的。 滤波电感可接在电源输入端或整流输出端,分别称为 Boost

19、 或 Buck 型桥式变换器。33. AC OK Signal(交流电源正常信号 :该信号用以指示 220V AC 电源输入电压的接通或关断。34. Apparent Power(视在功率 :该功率值是电路中电压有效值(RMS 与电流有效值(RMS 的乘积, 该值未考虑功率因数。35. Bandwidth (频带宽度 :测定电源某参数时必须考虑的频带范围。36. Baseplate (基板 :电源模块安装用的铝基板。37. Bleeder Resistor(泄漏电阻 :为使用电容放电,在电路中可接入一只泄漏电阻,以便产生很小的漏电 流。38. Bobbin (线圈骨架 :绕制变压器或电感线圈的

20、支架,该骨架也可起到线圈与铁芯间的绝缘作用。 39. Breakdown Voltage (击穿电压 :在该电压的作用下,电气绝缘被破坏。在电源系统中,击穿电压是指 加到输入与输出端或输入、输出端到底板间的最高电流或直流电压。40. Burn in (老化 :电源产品出厂前,为了排除元件初期故障和其他潜在的影响,通常应在额定负载下 运行一段时间,这个过程叫做产品老化。41. Center Tap(中心抽头 :在变压器电感线圈中点引出的电气接头。42. Common Mode Noise(共模噪声 :两导体对某个基准点具有相等的噪声, 通常指交流电源火线和零线 对地的噪声。43. Crest F

21、actor (波峰因数 :在交流电路中,波形的峰值与有效值(RMS 之比。在传输功率一定的条 件下,随着峰值增大,有效值(RMS 也增大。所以,功耗也增大。波峰因数有时来说明交流电源线中电 流的应力。44. Cross Regulation(交叉调整 :一路输出端负载变化对另一路输出负载的调整作用。45. Crowbar (扛杆电路,急剧短路电路 :一种保护方法,检测到过压或过流故障后,为了保护负载,该 电路可使电源输出端迅速短路到地。46. Current Mode(电流型 :开关型变换器的一种控制方法,采用电流型控制时,变换器的通过双环控制 电路,根据检测出的输出电流和输出电压调整脉冲宽度

22、,以便稳定输出电压。47. Current Monitor(电流监控器 :输出信号与输出电流成正比模似电流信号。48. DC OK Signal(直流电源正常信号 :监控直流输出状态的信号。49. Derating (降额 :为了提高电源运行可靠性而降低运作要求。在电源系统中,当环境温度较高时,为 使电源安全工作,通常降低输出功率使用。50. Defferential Mode Noise (差模噪声 :排除共模噪声后,在两条电源线之间测出的电源线对公共基准 点的噪声。 测试结果为两电源线的噪声分量之差。 在电压系统中通常在直流输出端和直流返回端测试噪声。 51. Drift (漂移 :当电源

23、电压、负载和工作温度等参数保持不变的情况下,在预热过程后,输出电压随 时间的变化叫做漂移。52. Dropout (跌落电压 :交流输入下限,输入电压低于该值后,输出电压就不能稳定。在线性电源中, 跌落电压主要取决于电源输入电压。在大部分开关电源中,跌落电压主要取决于负载大小,而与输入电压 关系不大。53. Dynamic Load Regulation(电源动态负载调整率 :输入电流迅速变换时,输出电压产生的变化。 54. Electronic Load(电子负载 :用作电源输出负载的一种电子装置,该负载可实现动态调整,并可由计 算机控制。55. Floating Output(悬浮输出 :

24、电源一个输出端的电压,不以另外任何一个输出端为基准。非悬浮输出 电源,各组输出有一个公共地线。56. Foldback Current Limiting (折返限流 :一种过流保护方式。采用折返限流方式时 , 当负载电流达到一 定数值后就开始下降,当负载接近短路状态时,输出电流下降到最小值。57. Haversine (迭加正弦波 :该波形与正弦波的特性相同,但它是迭加在基他波形上的正弦波部分,典 型离线式电源的输入电流波形即为这种波形。58. Holdup Capacitor(保持电容器 :该电容的储能可在输入电压中断后的一段时间内,保持输出电压。 59. Holdup Time(保持时间

25、:交流输入电源发生故障后,电源能保持输出电压不变的时间。60. Hot Swap(带电插拔 :在通电的系统中将电源插入或拔出。61. Inrush Current(输入浪涌电流 :电源接通瞬间,流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充 电,所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。62. Line Regulation(电源电压调整率 :交流输入电压从最低值变到规定的最大值时, 输出电压的变化率。 63. Low Line(最低电源电压 :能够维持变换器输出电压稳定的最低稳态输入电压。64. Off Line(离线 :电源设备的输入功率直接由交流电源供给。 整流和滤波电路以前, 不需要 50Hz /60Hz 电源变压