开关电源主要名词解释
作者:重庆电源学会 | 发布时间:2017/5/15 11:27:00 | 浏览量:428

1.脉宽调制(Pulse Width ModulationPWM

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 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=LC,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(QuasiResonance

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(ZeroVoltageSwitching,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(ZeroCurrentSwitching,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

9PWM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(OffLine Switching Converter

是一种ACDC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ZVSZCS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DCDC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(QuasiResonant 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ZVSZCS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(ZeroSwitching 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ZCSZVS准谐振变换器工作,另一部分时间按PWM变换器工作,称为ZCSPWMZVSPWM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(ZeroTransition 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ZCSPWMZVSPWM变换器相同的特点,分别称为ZCTPWMZVTPWM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ZCSZVS软开关–PWM变换器。

15.移相式全桥ZVSPWM变换器(PhaseShift FB ZVSPWM 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ZVSPWM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110MHz,功率密度达到80Win3(PWM开关变换器受频率限制,功率密度最高为053Win3);移相式全桥ZVSPWM变换器,功率250W以上,开关频率可达051MHz。但当应用1GBT做开关器件时,开关频率一般只限于2040kHz。但有些高频1GBT1RGBC30U可工作到300kHz

17DCDC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DCDC变换器的典型拓扑有:BuckBoostBuckBoost CukSepicZeta六种。其中BuckBoostBuckBoost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abc,中点为oT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CCMContinueous 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DCMDiscontinueous Conducting Mode

一周期内上述电量波形不连续。

20Buck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 oV=D1D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。

21Boost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 oV i=1/(1D),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。

22BuckBoost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 oV i=D/(1D),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。

23Cuk(丘克)变换器

BuckBoostT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abc、(c为共地端),则a c支路接开关Sbc支路接二极管Da b(串联)支路接电容CCuk变换器与BuckBoost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/(1D),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。

   24Sepic变换器

   Sepic变换器左半部分与Boost电路类似,右半部分与BuckBoost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。

25Zeta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BuckBoost,而右半部分类似Buck

26.单端变换器(SingleEnded Converter

电路形式最简单的有隔离变压器的DCDC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BH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(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(TwoTransistor 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(12kW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ACDC整流器后,可用于大功率(510kW)输出、输入端接AC 400W220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BuckBoost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(HalfBridge 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(FullBridge 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BoostBuck型桥式变换器。

33ACOK 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。

34Apparent 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。

35Bandwidth(频带宽度):测定电源某参数时必须考虑的频带范围。

36Baseplate(基板):电源模块安装用的铝基板。

37Bleeder 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。

38Bobbin(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。

39Breakdown 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。

40Burnin(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。

41Center Tap(中心抽头):在变压器电感线圈中点引出的电气接头。

42Common 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。

43Crest 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。

44Cross 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。

45Crowbar(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。

46Current 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。

47Current Monitor(电流监控器):输出信号与输出电流成正比模似电流信号。

48DCOK Signal(直流电源正常信号):监控直流输出状态的信号。

49Derating(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。

50Defferential 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。

51Drift(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。

52Dropout(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。

53Dynamic 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。

54Electronic 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。

55Floating 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。

56Foldback 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。

57Haversine(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。

58Holdup 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。

59Holdup 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。

60Hot Swap(带电插拔):在通电的系统中将电源插入或拔出。

61Inrush 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。

62Line 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。

63Low 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。

64Off 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50Hz60Hz电源变压器,这种电源称为离线式电源。

65Oring 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。

66Output 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。

67Overshoot(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。

68Parallel 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。

69Parallel 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。

70PARDPeriodic and Random Deviation)(周期与随机偏移):通常指电源输出端含的20Hz20MHz的频率分量。

71Post Regulator(二次稳压):电源辅助输出端的二次稳压电路。

72Preload(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。

73Reflected 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。

74Reverse 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。

75Soft 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。

76Stiff 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。

77Topology(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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