開關電源主要名詞解釋
1.脈寬調制(Pulse Width Modulation–PWM)
開關電源中常用的一種調制控制方式。其特點是保持開關頻率恒定,即開關周期不變,改變脈沖寬度,使電網電壓和負載變化時,開關電源的輸出電壓變化*少。
2.占空比(Duty Cycle Ratio)
一個周期T內,晶體管導通時間t oN所占比例。占空比D=t oN/T。
3.硬開關(Hard Switching)
晶體管上的電壓(或電流)尚未到零時,強迫開關管開通(或關斷),這是開關管電壓下降(或上升)和電流上升(或下降)有一個交疊過程,因而,開關過程中管子有損耗,這種開關方式稱為硬開關。
4.軟開關(Soft Switching)
使晶體管開關在其中電壓為零時開通,或電流為零關斷,從而在開關過程中管子損耗接近于零,這種開關方式稱為軟開關。
5.諧振(Resonance)
諧振是交流電路中的一種物理現象。在理想的(無寄生電阻)電感和電容串聯電路輸入端,加正弦電壓源,當電源的頻率為某–頻率時,容抗與感抗相等,電路阻抗為零,電流可達無窮大,這一現象稱為串聯諧振。同理,在理想的LC并聯電路加正弦電流源時,電路的總導納為零,元件上的電壓為無窮大,稱為并聯諧振。電路諧振時有兩個重要參數:
諧振頻率–諧振時的電路頻率,w0=1/√LC,稱為諧振頻率。
特征阻抗–諧振時,感抗等于容抗。其值為:Zo=√L/C,稱為特征阻抗。當LC串聯突加直流電壓時,電路中電流按正弦規律無阻尼振蕩,其頻率即電路的諧振頻率,或稱振蕩頻率.
6.準諧振(Quasi–Resonance)
對于有開關的LC串聯電路,當電流按諧振頻率振蕩時,如果開關動作,使電流正弦振蕩只在一個周期的部分時間內發生,電流呈準正弦,這一現象稱為準諧振。同樣,在LC并聯電路中,借助開關動作,也可獲得準諧振。
7.零電壓開通(Zero–Voltage–Switching,簡稱ZVS)
利用諧振現象,在開關變換器中器件電壓按正弦規律振蕩到零時,使器件開通,稱為ZVS。
8.零電流關斷(Zero–Current–Switching,簡稱ZCS)
同理,當開關變換器的器件電流按正弦規律振蕩到零時,使器件關斷,稱為ZCS。
9.PWM開關變換器(PWM Switching Converler)
用脈寬調制方式控制晶體管開關通、斷的開關變換器。它屬于恒頻控制的硬開關類型。
10.離線式開關變換器(Off–Line Switching Converter)
是一種AC/DC變換器,其輸入端整流器和平波電容直接接在交流電網上。
11.諧振變換器(Resonant Converter)
/DC并聯諧振變換器。
12.準諧振變換器(Quasi–Resonant Converter)
利用準諧振現象,使開關變換器中器件上的電壓或電流按準正弦規律變化,從而創造了ZVS或ZCS的條件,稱為準諧振變換器。在單端、半橋或全橋變換器中,利用寄生電感和電容(如變壓器漏感、晶體開關管或整流管的結電容)或外加諧振電感和電容,可得相應的準諧振變換器。諧振參數可以超過兩個,例如三個或更多,這時又稱為多諧振變換器。為保持輸出電壓基本恒定,諧振和準諧振變換器均必須應有變頻控制。
13.零開關–PWM變換器(Zero–Switching Converter)
在準諧振變換器中,增加一個輔助開關,以控制諧振網絡的工作使變換器一周期內,一部分時間按ZCS或ZVS準諧振變換器工作,另一部分時間按PWM變換器工作,稱為ZCS–PWM或ZVS–PWM變換器。它兼有ZCS(或ZVS)軟開關和PWM恒頻控制的特點。這時諧振網絡中的電感是與主開關串聯的。
14.零過渡–PWM變換器(Zero–Transition Converter)
如果將諧振網絡與主開關并聯,仍用輔助開關控制,則也可得到與ZCS–PWM或ZVS–PWM變換器相同的特點,分別稱為ZCT–PWM或ZVT–PWM變換器(ZCT–零電流過渡,ZVT–零電流過渡,ZVT–零電壓過渡)。它本質上仍屬于ZCS或ZVS軟開關–PWM變換器。
15.移相式全橋ZVS–PWM變換器(Phase–Shift FB ZVS–PWM Conveter)
在全橋開關變換器中,利用開關管結電容和變壓器漏感(必要時外加諧振元件)的諧振和移相控制驅動脈沖,以實現ZVS的條件,稱為移相式全橋ZVS–PWM變換器。它也是軟開關–PWM變換器,適用于大功率、低電壓輸出。
16.高頻開關變換器
60年代PWM開關變換器的開關頻率為20kHz,所用開關器件為功率雙極晶體管。提高開關頻率,可以降低變換器的體積、重量,提高功率密度,控制音頻噪聲,改善動態響應。但為了提高開關頻率,先決條件是必須有高頻功率晶體管。此外,頻率越高,PWM開關(一種硬開關)的開關過程損耗也越大,不能保證高頻高效運行。高頻功率MOSFET的廣泛應用,使開關變換器高頻化有了可能,PWM開關變換器的開關頻率提高到30kHz以上。80年代軟開關變換技術的開發,
使高頻、高效率開關變換器有可能商品化。例如:準諧振開關電源,開關頻率達到1–10MHz,功率密度達到80W/in3(PWM開關變換器受頻率限制,功率密度*高為0.5–3W/in3);移相式全橋ZVS–PWM變換器,功率250W以上,開關頻率可達0.5–1MHz。但當應用1GBT做開關器件時,開關頻率一般只限于20–40kHz。但有些高頻1GBT如1RGBC30U可工作到300kHz。
17.DC/DC開關變換器
由直流電源供電時,輸送直流功率的開關變換器。它是開關電源的功率電路,包括功率變換及整流濾波兩部分。其輸出電壓可低于或高于輸入電壓。按輸入、輸出有無變壓器分有隔離、無隔離兩類。無隔離變壓器的DC/DC變換器的典型拓撲有:Buck,Boost,Buck–Boost, Cuk,Sepic和Zeta六種。其中Buck,Boost和Buck–Boost是基本的拓撲。它們的核心部分是T形(或Y形)開關網絡。
注:T形開關網絡由功率晶體管S、整流二極管D及電感L組成,不同接法得到不同拓撲,如下表,設T形網絡三個端點標為a,b及c,中點為o,T形網絡的輸入(ab)端和輸出(cb)端分別接直流電源和并有濾波電容的負載。
拓撲名稱 串聯支路oa 并聯支路ob 串聯支路oc
Buck Boost Buck-
Boost
18.連續導電模式CCM(Continueous Conducting Mode)
一周期內電感電流(或傳送能量的電容電壓)始終大于零。
19.不連續導電模式DCM(Discontinueous Conducting Mode)
一周期內上述電量波形不連續。
20.Buck變換器
又稱降壓變換器,由簡單的電壓斬波加LC濾波電路組成。CCM時(下同),理論上其穩態電壓比V o/V=D﹤1,D為占空比,故輸出電壓V o小于輸入電壓V o但輸入端電流不連續,而輸出端電流連續。
21.Boost變換器
又稱升壓變換器,也是斬波和濾波的組合電路,濾波電感接在輸入端。理論上電壓比V o/V i=1/(1–D),故輸出電壓高于輸入電壓。輸入電流連續,適合于做有源功率因數校正電路。但輸出電流不連續。Boost電路與Buck電路對偶。
22.Buck–Boost變換器
由電壓斬波器和濾波器組成。其特點是依靠電感儲能,將功率由電源傳送到負載。穩態電壓比V o/V i=D/(1–D),輸出電壓可高于或低于輸入電壓,取決于D大于或小于0.5。輸入和輸出電流均不連續。
23.Cuk(丘克)變換器
分用電容耦合。其電壓比也是D/(1–D),即輸出電壓可高于或低于輸入電壓。但輸出電流連續,輸入一般串聯電感,因此輸入電流也連續。Cuk電路的特點是靠耦合電容儲能,將功率又電源傳送到負載,該電容稱為能量傳送元件。
24.Sepic變換器
Sepic變換器左半部分與Boost電路類似,右半部分與Buck–Boost類似,中間以電容(傳送能量的元件)耦合,Sepic變換器是Cuk變換器的派生電路。
25.Zeta變換器
Zeta變換器也是Cuk變換器的派生電路。傳送能量的元件是電容,與Sepic變換器有類似之處。但左半部分類似Buck–Boost,而右半部分類似Buck。
26.單端變換器(Single–Ended Converter)
電路形式*簡單的有隔離變壓器的DC/DC變換器。其主要特征是高頻變壓器的磁心被單向脈動電流激磁,一周期內磁心中的磁通只在磁滯回線(即B–H回線的**象限)上變化,因而磁心的磁性能不能充分利用。按一周期內激磁方向不同,有正激、反激變換器;還有帶隔離的Cuk變換器等。可以有多路輸出。
27.(單管)正激變換器(Forward Converter)
結構簡單的一種單端變換器,本質上是有隔離變壓器的Buck變換器,副邊輸出端除串聯一個二極管外,還并聯一個續流二極管。其特點是開關管導通時,能量由原邊傳送到副邊;開關管關斷時,副邊依靠電感續流。但兩種情況下磁心所受激磁方向相同。因此必須采取“復位”措施(如變壓器加去磁繞組),使一周期內結束時磁通恢復到周期開始時的原位置。單管正激變換器適用于小功率(幾十到幾百W),開關管承受電壓按2Vi計算。Vi為輸入電壓。
28.雙管正激變換器(Two–Transistor Forward Converter)
正激變換器中有兩個開關管與變壓器原邊繞組串聯,同時開通或關斷。變壓器原邊接法象一個電橋,橋臂對角分別為兩個開關管和兩個二極管。橋的輸出接變壓器原邊,副邊電路形式和單管正激一樣。其運行模式和橋式變換器完全不同。由于toff時有去磁電流經過二極管及原邊繞組,故無需另設去磁繞組。雙管正激變換器可用于中等功率(1–2kW以下),每管承受電壓約為Vi。兩套相同的雙管正激變換器副邊并聯,輸入串聯或并聯,接于AC/DC整流器后,可用于大功率(5–10kW)輸出、輸入端接AC 400W或220電網的整流輸出端。
29.反激變換器(Flyback Converter)
一種*簡單的單端變換器。與正激電路不同的是:電壓器副邊接反向(Flyback)二極管。在toff時變壓器副邊繞組中流過去磁電流,無需另設去磁繞組。反激變壓器實質上是有隔離的Buck–Boost變換器,其變壓器起了傳送能量元件(電感)的作用,因此變壓器磁心應有較大氣隙,使磁性能利用更不充分。適用于小功率(100W)。開關承受電壓和單管正激電路一樣。
30.推挽變換器(Push Pull Converter)
兩個對稱正激電路接成推挽形式,構成方波逆變器,功率變壓器副邊接推挽整流及LC濾波電路,形成Buck型推挽變換器,但輸出無需另加續流二極管。主要優點是設計簡單,變換器磁心利用充分,無需另加去磁繞組。每管承受電壓大于2Vi。缺點是兩管可能同時導電。可用于中等功率及需要多路輸出時。電感接在輸入端時,稱為Boost型推挽變換器。
31.半橋變換器(Half–Bridge Converter)
由兩個功率晶體管和兩個電容組成橋式方波逆變器,兩電容串聯接輸入電壓,變壓器副邊接推挽或橋式整流濾波電路,適用于中等功率。
32.全橋變換器(Full–Bridge Converter)
由四個功率晶體管組成電橋。適用于大功率,半橋和全橋變換器的優點是每個管子的電壓承受Vi,變壓器磁性能可充分利用。缺點是要考慮對稱問題,并且一個支路中,兩個橋臂的晶體管都導通時,是很危險的。濾波電感可接在電源輸入端或整流輸出端,分別稱為Boost或Buck型橋式變換器。
33.AC–OK Signal(交流電源正常信號):該信號用以指示220VAC電源輸入電壓的接通或關斷。
34.Apparent Power(視在功率):該功率值是電路中電壓有效值(RMS)與電流有效值(RMS)的乘積,該值未考慮功率因數。
35.Bandwidth(頻帶寬度):測定電源某參數時必須考慮的頻帶范圍。
36.Baseplate(基板):電源模塊安裝用的鋁基板。
37.Bleeder Resistor(泄漏電阻):為使用電容放電,在電路中可接入一只泄漏電阻,以便產生很小的漏電流。
38.Bobbin(線圈骨架):繞制變壓器或電感線圈的支架,該骨架也可起到線圈與鐵芯間的絕緣作用。
39.Breakdown Voltage(擊穿電壓):在該電壓的作用下,電氣絕緣被破壞。在電源系統中,擊穿電壓是指加到輸入與輸出端或輸入、輸出端到底板間的*高電流或直流電壓。
40.Burn–in(老化):電源產品出廠前,為了排除元件初期故障和其他潛在的影響,通常應在額定負載下運行一段時間,這個過程叫做產品老化。
41.Center Tap(中心抽頭):在變壓器電感線圈中點引出的電氣接頭。
通常指交流電源火線和零線對地的噪聲。
43.Crest Factor(波峰因數):在交流電路中,波形的峰值與有效值(RMS)之比。在傳輸功率一定的條件下,隨著峰值增大,有效值(RMS)也增大。所以,功耗也增大。波峰因數有時來說明交流電源線中電流的應力。
44.Cross Regulation(交叉調整):一路輸出端負載變化對另一路輸出負載的調整作用。
45.Crowbar(扛桿電路,急劇短路電路):一種保護方法,檢測到過壓或過流故障后,為了保護負載,該電路可使電源輸出端迅速短路到地。
46.Current Mode(電流型):開關型變換器的一種控制方法,采用電流型控制時,變換器的通過雙環控制電路,根據檢測出的輸出電流和輸出電壓調整脈沖寬度,以便穩定輸出電壓。
47.Current Monitor(電流監控器):輸出信號與輸出電流成正比模似電流信號。
48.DC–OK Signal(直流電源正常信號):監控直流輸出狀態的信號。
49.Derating(降額):為了提高電源運行可靠性而降低運作要求。在電源系統中,當環境溫度較高時,為使電源**工作,通常降低輸出功率使用。
50.Defferential Mode
Noise(差模噪聲):排除共模噪聲后,在兩條電源線之間測出的電源線對公共基準點的噪聲。測試結果為兩電源線的噪聲分量之差。在電壓系統中通常在直流輸出端和直流返回端測試噪聲。
51.Drift(漂移):當電源電壓、負載和工作溫度等參數保持不變的情況下,在預熱過程后,輸出電壓隨時間的變化叫做漂移。
不能穩定。在線性電源中,跌落電壓主要取決于電源輸入電壓。在大部分開關電源中,跌落電壓主要取決于負載大小,而與輸入電壓關系不大。
53.Dynamic Load
Regulation(電源動態負載調整率):輸入電流迅速變換時,輸出電壓產生的變化。
54.Electronic Load(電子負載):用作電源輸出負載的一種電子裝置,該負載可實現動態調整,并可由計算機控制。
55.Floating Output(懸浮輸出):電源一個輸出端的電壓,不以另外任何一個輸出端為基準。非懸浮輸出電源,各組輸出有一個公共地線。
56.Foldback Current
Limiting(折返限流):一種過流保護方式。采用折返限流方式時,當負載電流達到一定數值后就開始下降,當負載接近短路狀態時,輸出電流下降到*小值。
57.Haversine(迭加正弦波):該波形與正弦波的特性相同,但它是迭加在基他波形上的正弦波部分,典型離線式電源的輸入電流波形即為這種波形。
58.Holdup Capacitor(保持電容器):該電容的儲能可在輸入電壓中斷后的一段時間內,保持輸出電壓。
59.Holdup Time(保持時間):交流輸入電源發生故障后,電源能保持輸出電壓不變的時間。
60.Hot Swap(帶電插拔):在通電的系統中將電源插入或拔出。
61.Inrush Current(輸入浪涌電流):電源接通瞬間,流入電源設備的峰值電流。由于輸入濾波電容迅速充電,所以該峰值電流遠遠大于穩態輸入電流。
62.Line Regulation(電源電壓調整率):交流輸入電壓從*低值變到規定的*大值時,輸出電壓的變化率。
63.Low Line(*低電源電壓):能夠維持變換器輸出電壓穩定的*低穩態輸入電壓。
64.Off Line(離線):電源設備的輸入功率直接由交流電源供給。整流和濾波電路以前,不需要50Hz/60Hz電源變壓器,這種電源稱為離線式電源。
65.Oring Diodes(或二極管):在故障狀態下,使一臺電源與另一臺電源隔離的二極管。
66.Output Power Rating(額定輸出功率):在保證電源輸出的各項技術指標的情況下,電源的*大輸出功率。
67.Overshoot(過沖):電源接通或關斷時,或者當電源電壓和負載突變時,瞬時輸出電壓超過規定值的*大值。
68.Parallel Boost(并聯擴流):為擴展電源的總輸出電流,幾個電源單元并在一起共同為負載供電。
69.Parallel Operation(并聯工作):為了輸出更大的電流,兩臺或多臺電源的輸出端可以接在一起。并聯運行時,每臺電源都必須具有負載均流功能。
70.PARD(Periodic and Random Deviation)(周期與隨機偏移):通常指電源輸出端含的20Hz~20MHz的頻率分量。
71.Post Regulator(二次穩壓):電源輔助輸出端的二次穩壓電路。
72.Preload(預置負載):為了使用電源穩定工作,電源內可預置一個負載。通常電源供給該負載的電流很小。
73.Reflected Ripple
Current(反射紋波電流):電源輸入端的有效值(RMS)或峰–峰值交流紋波電流,該電流是由變換器的開關頻率造成的。
或輸出端時,電壓反接保護電路可防止損壞電源。
75.Soft Line(高阻抗電源):具有較大阻抗的交流電源。當負載增加時,電源設備的輸入電壓將顯著下降。
76.Stiff Iine(低阻抗電源):阻抗很小的交流電源。當負載變化時,電源設備的輸入電壓不會發生明顯變化。