开关电源 |
1．脉宽调制（Pulse Width Modulation–PWM） 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 Switching） 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／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–Voltage–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–Switching，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） 黄昏的近义词是一种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，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／in³（PWM开关变换器受频率限制，功率密度最高为0．5–3W／席慕蓉印记in³）；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酸枣叶茶的功效与作用做开关器件时，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，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oc Buck Boost Buck- Boost 18．连续导电模式CCM（Continueous 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。 离别寄语27．（单管）正激变换器（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财务状况报告。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（Flyback）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220VAC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 Factor（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，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。潘氏 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）：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）：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电源变压器，这种电源称为离线式电源。 65．Oring Diodes（或二极管）：在故障状态下，使一台电源与另一台电源隔离的二极管。 66．Output Power Rating（额定输出功率）：在保证电源输出的各项技术指标的情况下，电源的最大输出功率。 67．Overshoot（过冲）：电源接通或关断时，或者当电源电压和负载突变时，瞬时输出电压超过规定值的最大值。 68．Parallel Boost（并联扩流）：为扩展电源的总输出电流，几个电源单元并在一起共同为负载供电。 69．Parallel Operation（并联工作）：为了输出更大的电流，两台或多台电源的输出端可以接在一起。并联运行时，每台电源都必须具有负载均流功能。 70．PARD（Periodic and Random Deviation）（周期与随机偏移）：通常指电源输出端含的20Hz～20MHz的频率分量。 71．Post Regulator（二次稳压）：电源辅助输出端的二次稳压电路。 72．Preload（预置负载）：为了使用电源稳定工作，电源内可预置一个负载。通常电源供给该负载的电流很小。 73．Reflected Ripple Current（反射纹波电流）：电源输入端的有效值（RMS）或峰–峰值交流纹波电流，该电流是由变换器的开关频率造成的。 74．Reverse Voltage Protection（电压反接保护）：反向电压加到电源输入端或输出端时，电压反接保护电路可防止损坏电源。 75．Soft Line（高阻抗电源）：具有较大阻抗的交流电源。当负载增加时，电源设备的输入电压将显著下降。 76．Stiff Iine（低阻抗电源）：阻抗很小的交流电源。当负载变化时，电源设备的输入电压不会发生明显变化。 77．Topology（拓扑结构）：变换器的电路结构类型。常用变换器电路结构有反激式、正激式、半桥式、全桥式、谐振式和零开关变换器等。 |
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