第八章开关电源
开关电源工作原理超详细解析
开关电源工作原理超详细解析开关电源（Switching Power Supply）是一种先将输入交流电转换为直流电，再通过变换器和开关元件进行调制和控制，最终输出所需电压和电流的电源装置。
它可以高效地进行能量转换，减少功耗，适用于各种电子设备。
下面将详细解析开关电源的工作原理。
1.开关电源的基本组成开关电源由输入滤波器、整流器、脉宽调制器、变压器、输出滤波器和反馈电路组成。
-输入滤波器：用于滤除输入电源中的干扰信号，并平滑输送到整流器。
-整流器：将交流电转换为直流电，常用的整流方式有全波整流和半波整流。
-脉宽调制器：根据反馈信号调整开关管的导通时间，控制开关元件的开关频率和占空比。
-变压器：将输入电压转换为所需的输出电压，并通过与脉宽调制器协调工作来控制输出电压的稳定性。
-输出滤波器：用于平滑输出电压，减少纹波幅度，并滤波输出电流。
-反馈电路：通过采样输出电压并与目标电压进行比较，产生反馈信号控制脉宽调制器的输出。
2.工作原理-输入滤波：交流电经过输入滤波器后，去除干扰信号，并保持电压稳定。
输入滤波器通常由电容和电感组成，它们通过电压和电流的交替变化，将输入电源趋于稳定。
-变压：通过变压器将输入电压进行转换，以获得需要的输出电压。
变压器一般由磁性材料、绕线、磁心等组成，通过众多的绕线匝数比实现输入电压于输出电压的变化。
-输出滤波：经过变压器的输出信号包含较多的纹波幅度，通过输出滤波器将纹波幅度减小到可以忽略不计的程度。
输出滤波器通常包括电感和电容，通过滤除高频杂波和平滑输出电流。
3.脉宽调制脉宽调制器是开关电源中至关重要的一个部件，负责控制开关元件（如晶体管或MOSFET）的开关频率和占空比，以调节输出电压的稳定性。
- 控制开关频率：脉宽调制器根据输出电压的需求，采用不同的控制方式，例如固定频率PWM（Pulse-Width Modulation）、可变频率PWM和电流模式控制。
通过调整开关频率，可以实现对输出电压的精确控制。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》课件一、教学目标1. 让学生了解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 使学生掌握开关电源的接线方式、使用注意事项和故障处理方法。
3. 培养学生动手操作开关电源设备的能力，提高学生的实际应用技能。
二、教学内容1. 开关电源的基本概念介绍开关电源的定义、特点和应用领域。
2. 开关电源的工作原理讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
3. 开关电源的主要组成部分介绍开关电源的主要组成部分，如输入端、输出端、开关元件、滤波元件和保护元件等。
4. 开关电源的接线方式讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
5. 使用注意事项强调开关电源使用过程中的安全注意事项，如正确接线、避免过载使用、防止短路等。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 采用演示法，展示开关电源的接线方式和实际操作过程。
3. 采用案例分析法，分析开关电源在使用过程中可能出现的故障和解决方法。
4. 采用小组讨论法，让学生分组讨论开关电源的故障处理技巧。
四、教学准备1. 准备开关电源设备，用于实际操作演示。
2. 准备相关教材、图片和案例资料。
3. 准备投影仪、电脑等教学辅助设备。
五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对开关电源基本概念、工作原理和接线方式的掌握程度。
2. 实操考核：检查学生动手操作开关电源设备的能力。
3. 小组讨论：评估学生在故障处理方面的分析和解决问题的能力。
4. 期末考试：全面测试学生对开关电源知识的掌握情况。
六、教学活动1. 引入新课：通过提问方式引导学生思考开关电源在日常生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解开关电源的基本概念，让学生了解开关电源的定义、特点和应用领域。
3. 讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
4. 讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
开关电源工作原理
开关电源工作原理
开关电源，又称开关式电源，是一种将电能有源转换为高效直流电能供应的电源系统。
其工作原理可以分为以下几个主要部分：
1. 输入滤波：交流电从电源输入端进入开关电源时，首先经过一个电源输入滤波器。
该滤波器的作用是去除电源输入端的电源干扰，包括高频噪声和电源波动等。
滤波后的电源信号会进一步被送入下一个模块。
2. 整流和滤波：经过输入滤波的电源信号进入整流桥。
整流桥通过将交流电转换为脉冲直流电，使得电源信号的方向一致。
然后，通过滤波电容对这些脉冲进行平滑，去除脉冲部分，得到较为平稳的直流电源信号。
3. 交流直流变换：经过整流和滤波的直流电源信号进入交流直流变换器。
这个变换器使用高频开关器件（如MOSFET）来控制电源信号的开关转换，将直流电源信号转换为高频脉冲电流。
通过变压器的电感和电容滤波，将高频脉冲电流转换为平稳的低频直流电源。
4. 输出调整：经过交流直流变换后，得到所需电压和电流水平的直流电源信号。
然后，经过输出调整电路，如电压稳压器或电流限制器等，保证电源输出的稳定性和可靠性。
5. 反馈控制：为了保持输出电压稳定，开关电源通常会采用反馈控制机制。
在输出端引入一个反馈回路，监测输出电压，并
将监测结果与设定值进行比较。
然后，通过控制开关器件的开关状态来调整电源输出，使输出电压维持在设定值范围内。
需要注意的是，开关电源工作原理中的各个部分相互关联，通过精细的控制和调节，实现高效、稳定的电能转换。
这种工作原理使得开关电源在电子设备、计算机等领域得到广泛应用，并取代了传统的线性电源。
开关电源原理详解
开关电源原理详解开关电源（Switching Power Supply）是一种将直流电源转换为不同电压、频率、波形的电源。
它通过开关管将输入电流以高频率开关，然后经过变压器、整流滤波和电压稳定电路，最终得到稳定的直流输出电源。
开关电源具有高效率、小体积和质量稳定等特点，被广泛应用于电子设备、通信系统、工业设备和生活家电中。
下面将详细介绍开关电源的工作原理。
开关电源主要由开关管、变压器、整流滤波电路以及反馈控制电路组成。
1.开关管开关管是开关电源的核心部件，一般采用MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）或IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。
它的主要作用是根据控制信号将输入电流以高频率开关，实现功率的高效转换。
当控制信号为高电平时，开关管导通，电压负载得到输入电流；当控制信号为低电平时，开关管截止，电压负载断开，这样在开关管导通和截止的切换过程中，输入电流可以快速转换，实现高效的功率传输。
2.变压器变压器主要起到变换输入电压的目的。
它由两个或多个线圈绕在磁性铁芯上构成。
其中一个线圈称为“主线圈”，接收开关管输出的高频脉冲，产生磁场；另一个线圈称为“副线圈”，接收主线圈产生的磁场，并输出变压后的电压。
变压器通过磁耦合原理实现高频信号的传输和电压的变换。
主线圈产生的磁场会感应到副线圈中的电动势，导致输出电压的变化。
变压器的绕组比例决定了输入电压和输出电压的变换比例。
3.整流滤波电路整流滤波电路用于将变压器输出的交流电压转换为直流电压，并去除残余的高频噪声。
它主要由整流二极管和滤波电容组成。
整流二极管用于将交流电压转换为单向的脉冲电压。
当输入电压为正向的时候，整流二极管导通；当输入电压为反向的时候，整流二极管截止。
这样就实现了交流电压向直流电压的转换。
滤波电容通过存储电荷的方式实现电压的平滑，去除残余的高频脉动。
当整流二极管导通时，滤波电容充电；当整流二极管截止时，滤波电容向负载释放储存的电荷，保持输出电压的稳定。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》PPT课件第一章：开关电源概述1.1 教学目标让学生了解开关电源的基本概念、工作原理和特点让学生掌握开关电源的应用领域和分类1.2 教学内容开关电源的基本概念开关电源的工作原理开关电源的特点开关电源的应用领域开关电源的分类1.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的基本概念、工作原理、特点、应用领域和分类案例分析法：分析实际应用中的开关电源案例，加深学生对开关电源的理解第二章：开关电源的组成与工作原理2.1 教学目标让学生了解开关电源的组成部件及其作用让学生掌握开关电源的工作原理2.2 教学内容开关电源的组成部件：输入滤波器、整流器、开关器、输出滤波器、控制电路等各组成部件的作用开关电源的工作原理：开关器的导通与截止、脉宽调制（PWM）控制、电压反馈等2.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的组成部件及其作用，开关电源的工作原理互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第三章：开关电源的设计与仿真3.1 教学目标让学生了解开关电源的设计流程让学生掌握开关电源的仿真方法3.2 教学内容开关电源的设计流程：需求分析、电路设计、参数选型、PCB布线等开关电源的仿真方法：电路仿真软件的使用、仿真参数设置、结果分析等3.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的设计流程和仿真方法实践教学法：引导学生使用电路仿真软件进行实际案例的仿真，培养学生的实际操作能力第四章：开关电源的测试与维护4.1 教学目标让学生了解开关电源的测试方法让学生掌握开关电源的维护技巧4.2 教学内容开关电源的测试方法：性能测试、安全测试、电磁兼容性测试等开关电源的维护技巧：日常检查、故障排除、更换故障部件等4.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的测试方法和维护技巧案例分析法：分析实际应用中的开关电源测试和维护案例，加深学生对测试和维护的理解第五章：开关电源在实际应用中的案例分析5.1 教学目标让学生了解开关电源在实际应用中的典型应用案例让学生掌握开关电源在实际应用中的优势和注意事项5.2 教学内容开关电源在实际应用中的典型应用案例：通信设备、电力系统、电子设备等开关电源在实际应用中的优势：高效节能、小巧轻便、稳定性好等开关电源在实际应用中的注意事项：选型、安装、散热等5.3 教学方法讲授法：讲解开关电源在实际应用中的典型应用案例、优势和注意事项互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第六章：开关电源的效率与损耗分析6.1 教学目标让学生了解开关电源的效率及其影响因素让学生掌握开关电源的损耗类型及其减小方法6.2 教学内容开关电源的效率：定义、计算方法、影响因素开关电源的损耗：开关损耗、导通损耗、电阻损耗、磁性元件损耗等提高开关电源效率的方法：电路设计优化、元件选型、散热设计等6.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的效率及其影响因素，开关电源的损耗类型及其减小方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第七章：开关电源的稳定性与保护7.1 教学目标让学生了解开关电源的稳定性及其影响因素让学生掌握开关电源的保护措施7.2 教学内容开关电源的稳定性：振荡、噪声、失稳等现象及其影响因素开关电源的保护措施：过流保护、过压保护、短路保护、过温保护等7.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的稳定性及其影响因素，开关电源的保护措施互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第八章：开关电源的EMI与EMC设计8.1 教学目标让学生了解开关电源的EMI问题及其产生原因让学生掌握开关电源的EMC设计方法8.2 教学内容开关电源的EMI问题：定义、产生原因、影响因素开关电源的EMC设计方法：滤波设计、屏蔽设计、接地设计等8.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的EMI问题及其产生原因，开关电源的EMC设计方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第九章：开关电源的环保与节能9.1 教学目标让学生了解开关电源的环保意义及其要求让学生掌握开关电源的节能设计方法9.2 教学内容开关电源的环保意义：减少有害物质排放、提高资源利用率等开关电源的节能设计方法：效率优化、功率因数校正、智能化控制等9.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的环保意义及其要求，开关电源的节能设计方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第十章：开关电源的应用案例解析10.1 教学目标让学生了解开关电源在不同领域的应用案例让学生掌握开关电源在实际应用中的优缺点10.2 教学内容开关电源在各领域的应用案例：通信、计算机、家电、汽车等开关电源在实际应用中的优缺点：体积小、效率高、稳定性好等10.3 教学方法讲授法：讲解开关电源在不同领域的应用案例，开关电源在实际应用中的优缺点互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问重点解析本文教案主要涵盖了开关电源的基本概念、组成与工作原理、设计与仿真、测试与维护、实际应用案例分析、效率与损耗分析、稳定性与保护、EMI与EMC设计、环保与节能以及应用案例解析等十个章节。
开关电源结构及基本原理
应用
开关电源广泛应用于计算机、通 讯、电力、工业控制等领域，为 各种设备提供稳定的直流电源。
发展
随着科技的不断进步，开关电源 技术也在不断发展，未来将朝着 更高效率、更小体积、更高稳定 性、更智能化的方向发展。
02
开关电源的基本结构
输入电路
01
02
03
输入滤波电路
用于滤除电网中的高频噪 声，防止对电源造成干扰。
1 2
选择合适的开关管和二极管
根据电源的输入输出电压、电流和开关频率等参 数，选择合适的开关管和二极管。
计算电感的匝数和电容的容量
根据电源的工作原理和实际需求，计算电感的匝 数和电容的容量，以确保电源的正常运行。
3
考虑热设计和散热
在选择元器件时，应考虑热设计和散热问题，以 确保元器件在工作过程中不会过热损坏。
整流电路
将交流电转换为脉动的直 流电。
滤波电路
平滑整流后的电压，减少 纹波。
功率转换电路
开关管
控制电源的通断，实现电能的高效转 换。Βιβλιοθήκη 变压器输出整流滤波电路
将变压器输出的脉动直流电转换为平 滑的直流电。
实现电压的隔离和转换，传递能量。
输出电路
输出整流滤波电路
滤除脉动直流电中的交流成分，提供 稳定的输出电压。
关态
开关管截止，原边电流减小，变压器 副边产生反电动势，能量回馈到原边 。
电压与电流的转换原理
变压器
利用电磁感应原理，将输入的电 压或电流转换为另一组电压或电
流。
开关管
控制变压器的工作状态，实现电压 和电流的转换。
控制电路
监测输出电压或电流，调整开关管 的工作状态，保持输出电压的稳定。
详细说明了开关电源的工作原理及各部分的功能
详细说明了开关电源的工作原理及各部分的功能开关电源是一种将输入的电能转换为稳定的直流电信号输出的电源装置。
它由主变压器、整流器、滤波器、功率开关器件和控制电路等部分组成。
下面将详细说明开关电源的工作原理及各部分的功能。
开关电源的工作原理基于一种称为“开关电源转换”的原理。
当输入电压通过主变压器被改变转换后，再经过整流、滤波和稳压处理后，输出稳定可靠的直流电源。
主变压器是开关电源的重要组成部分，它将输入的高压交流电通过变压变换为所需的低压交流电。
变压器通常由一个主线圈（主绕组）和一个或多个辅助线圈（辅助绕组）组成。
主线圈用于传输电能，辅助线圈用于为其他部分提供辅助电源或信号。
整流器将变压器输出的交流电转换为直流电。
最常用的整流器是直流桥式整流器，它包含四个二极管组成的桥形结构。
当交流输入电压为正值时，两个二极管导通，直流输出电压正向流过；当交流输入电压为负值时，另外两个二极管导通，直流输出电压反向流过。
滤波器主要用于去除整流后的直流电中的纹波，使输出的直流电更加稳定。
常用的滤波器有电容滤波器和电感滤波器。
电容滤波器通过将电容器串联在直流输出电路中，使得电容器可以储存能量，并在交流部分中平滑电压波动。
电感滤波器则通过将电感线圈串联在直流输出电路中，使得电感线圈可以产生反馈电流并减少纹波。
功率开关器件用于控制电能的通断，常用的功率开关器件有晶闸管、场效应管和开关二极管等。
通过调整开关器件的通断周期和频率来控制电流的流动和输出电压的稳定。
控制电路是开关电源的核心部分，它包含开关控制器、反馈电路和保护电路等。
开关控制器以保持输出电压稳定为目标，通过采集反馈电路提供的电压信号并与设置的目标电压进行比较，调整开关器件的通断周期和频率，以使输出电压维持在一定的范围内。
保护电路则用于监测开关电源的工作状态，当电流或温度超过设定范围时，保护电路会自动切断电源以保证开关电源的安全和可靠性。
总结起来，开关电源是一种以主变压器为核心，通过整流、滤波、稳压和控制电路等部分组成的电源装置。
《开关电源原理解析》课件
开关电源在太阳能、风能等新能源领 域中也有着广泛的应用前景。
开关电源的发展挑战与机遇
技术创新
开关电源技术的发展需要不断进 行技术创新，以满足高效、智能 化、模块化等发展趋势的要求。
替换法
通过替换疑似有故障的元件，判断是 否是元件故障导致的电源故障。
隔离法
通过隔离疑似有故障的电路或元件， 判断是否是电路或元件故障导致的电 源故障。
开关电源故障排除技巧
熟悉电路原理
在排除故障前，需要先熟悉电源的电路原理，了解各部分的功能和相 互关系。
逐步排查
对于复杂的电源故障，需要逐步排查，从易到难，从外到内，逐一排 除疑似故障点。
并联型电源
输出电压与输入电压相等，适用于输出电压要求较低的场合 。
按功率分类
小功率电源
一般指功率在100W以下的电源，主 要用于小型电子设备和家用电器。
中大功率电源
一般指功率在100W以上的电源，主 要用于工业设备和大型电器。
04
开关电源的设计与优化
开关电源的设计原则
效率优化
开关电源设计应追求高效率， 以减少能源浪费和设备发热。
《开关电源原理解析》ppt课件
• 开关电源概述 • 开关电源的基本原理 • 开关电源的分类 • 开关电源的设计与优化 • 开关电源的故障诊断与排除 • 开关电源的发展趋势与展望
01
开关电源概述
开关电源的定义
总结词
开关电源是一种将电能进行转换的设备，通过控制开 关管的工作状态，将直流电转换为高频交流电，再通 过整流滤波得到稳定的直流输出。
开关电源原理.课件
半波整流、全波整流、桥式整流等。
滤波电路的原理
工作原理
利用电容和电感的储能特性，将脉动直流电转化为平滑直流电。
电路类型
电容滤波、电感滤波、LC滤波等。
03
开关电源的设计
设计步骤与要点
明确设计要求
明确电源的输入输出电压、电 流、功率等参数，并根据实际
需求进行合理设计。
选择合适的拓扑结构
根据设计要求，选择合适的开 关电源拓扑结构，如降压、升 压、反激等。
计算主要元件参数
根据设计要求和选择的拓扑结 构，计算出主要元件的参数值 ，如电感、电容、二极管等。
考虑热设计
合理设计电源模块的散热结构 ，确保电源在高温环境下稳定
工作。
元器件的选择与优化
选择高质量的元器件
选择品牌信誉好、质量可靠的元器件，提高整体电源的性能和稳 定性。
优化元器件参数
根据实际需求，选择合适参数的元器件，避免过高或过低导致浪费 或性能不足。
测量法
使用万用表等测量工具测量电路的电压、电 流等参数，以判断故障部位。
替换法
使用正常的部件替换可疑部件，以确定故障 部位。
经验法
根据经验判断故障部位，如常见的熔断器熔 断等。
安全注意事项与预防措施
Байду номын сангаас安全操作
操作开关电源时需佩戴防静电手环，避 免直接接触电路部分，以免造成电击危 险。
VS
预防措施
定期对开关电源进行维护检查，保持清洁 卫生，加强散热措施，避免过载运行。
测试设备与环境
测试设备
用于测试开关电源的设备包括万用表、示波器、负载模拟器 、浪涌电流发生器等。
环境要求
测试环境应满足电源工作的要求，如温度、湿度、防尘等， 同时应具备安全措施，如接地保护、过载保护等。
《开关电源详解》课件
开关电源的电路分析
01
02
03
04
开关管
是开关电源的核心元件，负责 控制电流的通断。
整流二极管
负责将交流电转换为直流电。
滤波电容
用于平滑输出电压，减小纹波 。
电阻、电感等元件
用于实现电压和电流的调节。
开关电源的波形分析
输入波形
Байду номын сангаас输出波形
开关管波形
整流二极管波形
表示输入电压和电流的 波形。
表示输出电压和电流的 波形。
04
开关电源的测试与调试
开关电源的测试项目与设备
测试项目
输入电压范围、输出电压范围、效率 、功率因数、纹波电压等。
测试设备
万用表、示波器、功率计、效率计、 频谱分析仪等。
开关电源的调试步骤与方法
调试步骤 检查电路板焊接和元件安装是否正确；
测量输入和输出电压是否符合设计要求；
开关电源的调试步骤与方法
开关电源的可靠性设计
可靠性设计是保证开关电源长期稳定运行的关键，包括元件应力分析、冗余设计 、故障诊断和预防性维护等。
元件应力分析需要考虑元件的工作电压、电流和温度等参数，避免过应力导致元 件损坏。冗余设计可以在部分元件失效时保证电源的正常工作。故障诊断和预防 性维护可以及时发现并处理潜在问题，提高电源的可靠性。
每种拓扑结构都有其特点和应用范围，选择合适的拓扑结构可以提高电源的效率、 可靠性和性能。
拓扑结构的选取需要考虑输入输出电压、功率等级、效率和可靠性要求等因素。
开关电源的元件选择与计算
元件选择是开关电源设计中的 重要环节，包括电感器、变压 器、电容器的选择和计算。
电感器和变压器的磁芯材料、 线圈匝数和绝缘层等参数需要 根据电源的特性和要求进行选 择和计算。
《开关电源培训资料》课件
通过适当的控制策略，实现开关管的零电 压或零电流开通和关断，减小开关损耗。
提高电源的功率因数，减小无功功率，从 而提高电源效率。
开关电源的可靠性设计
冗余设计
通过并联或备份设计，提高电源的可靠性，确保 电源在故障情况下仍能提供稳定的输出。
防雷击和过电压保护
在电源输入端加入防雷击和过电压保护电路，减 小雷击和过电压对电源的损坏。
按控制方式
可分为脉宽调制（PWM）和 脉频调制（PFM）开关电源
。
按电路结构
可分为串联型、并联型和升压 型开关电源。
开关电源的选型原则
匹配性
所选开关电源应与负载设备相 匹配，避免出现过载或欠载情
况。
效率与节能
优先选择效率高、节能效果好 的开关电源，以降低能源消耗 和运营成本。
可靠性
选择具有高可靠性、长寿命和 低故障率的开关电源，以确保 设备稳定运行。
PART 06
开关电源的发展趋势与展 望
开关电源的技术发展趋势
高效能
模块化
随着电力电子技术的进步，开关电源 的效率不断提升，有助于减少能源浪 费和降低散热需求。
为了便于生产和维护，开关电源的模 块化设计越来越受到重视，可以降低 成本和提高生产效率。
智能化
随着物联网和人工智能的发展，开关 电源的智能化水平不断提高，可以实 现远程监控、故障诊断和自动调整等 功能。
03
02
纹波测试
测量开关电源的输出纹波，评估其 性能。
电磁兼容性测试
确保开关电源符合相关国家和地区 的电磁兼容性标准。
04
开关电源的故障诊断与排除
无输出故障
检查输入电压、开关管、变压器等关键元件 ，找出故障原因。
开关电源课件
开关电源课件开关电源是一种常见的电源供应器件，广泛应用于各种电子设备中。
它具有高效率、小体积、轻便等特点，因此备受青睐。
本文将从开关电源的工作原理、分类、应用以及发展趋势等方面进行探讨。
一、开关电源的工作原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来实现电源的稳定输出。
它主要由输入端、输出端、开关管、变压器、滤波电路和控制电路等组成。
当输入电压通过整流电路后，经过滤波电路得到直流电压，然后通过开关管进行开关动作，通过变压器将电压升高或降低，最后经过滤波电路得到稳定的输出电压。
二、开关电源的分类根据输入电压的不同，开关电源可以分为交流输入型和直流输入型。
交流输入型开关电源适用于交流电压范围广泛的场合，而直流输入型开关电源则适用于直流电压范围较窄的场合。
此外，根据输出电压的不同，开关电源还可以分为恒压型和恒流型。
三、开关电源的应用开关电源在各个领域都有广泛的应用。
在计算机领域，开关电源被广泛应用于主机、显示器、服务器等设备中，其高效率和小体积的特点使得设备更加节能和轻便。
在通信领域，开关电源被广泛应用于通信基站、通信设备等，其稳定的输出电压保证了通信设备的正常运行。
此外，开关电源还被应用于工业自动化、医疗设备、光伏发电等领域。
四、开关电源的发展趋势随着科技的不断进步，开关电源也在不断发展。
一方面，开关电源的功率密度不断提高，体积越来越小，能够满足电子设备对于轻便性的要求。
另一方面，开关电源的效率也不断提高，能够更好地满足能源节约和环境保护的需求。
此外，随着新能源的发展，开关电源在光伏发电等领域的应用也将得到进一步推广。
综上所述，开关电源作为一种高效率、小体积的电源供应器件，在各个领域都有广泛的应用。
它的工作原理、分类、应用以及发展趋势都值得我们深入了解和探讨。
相信随着科技的不断进步，开关电源将会在未来发展中发挥更加重要的作用。
开关电源的工作原理 开关电源电路图详解
开关电源的工作原理开关电源电路图详解（开关电源）的（工作原理）开关（电源）是利用现代（电力电子）技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制（IC）和（MOSFET）构成。
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏安乘积是很小的（在导通时，电压低，（电流）大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率（半导体）器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的（控制器）来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。
最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
随着随着电力（电子）技术的发展和创新，目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备，其重要性可见一斑。
基于TOP204的15V开关电源电路图图为TOP204的典型应用电路。
该电源的技术特点是输入电压为交流85～265V；输出电压为15V±2％；额定输出功率为30W；输出电压纹波不大于±50mV；线性调整率为±2％；效率为85％。
电路中，由N3、D8、C7、IC2、IC3、R1～R4和C8构成输出电压取样电路，控制IC1输出脉冲的占空比，从而实现稳定输出电压的目的。
调整C3和R5使振荡频率在30KHz-45KHz。
输出电压需要稳压。
输出电流可以达到500mA.有效功率8W、效率87%。
其他没有要求就可以正常工作。
推挽式开关电源电路图推挽式开关电源的典型电路如下图所示。
开关电源技术应用与维修[杨亚平][电子教案和教学指南]第8章
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ML4824电路的脉宽调制功能能对占空比进行精确控 制，这对于高频变压器在大电流环境下工作时不出现磁饱 和是有利的。它可以避免磁致伸缩。利用MIA824制作的 开关电源具有软启动、欠电压锁定和过电压保护功能。
第8章 新型开关电源的应用与维修
图8-1 FAN4803的内部结构框图图
1—PFC电流驱动输出 2—GND 3—电流检测输入端 4—PFC输入端 5—反馈信号输入端 6—PWM电流检测输入 7—IC电源端 8—PWM脉冲输出端
8-2 FAN4803引脚排列图
第8章 新型开关电源的应用与维修
第8章 新型开关电源的应用与维修
第8章 新型开关电源的应用与维修
第8章 新型开关电源的应用与维修
目前，各种新型开关电源集成控制器不断出现，它们 都有各自的特点，同时，使用这些开关电源集成控制器构 成的新型开关电源也在不断生产出来。开关电源集成控制 器除控制主电路把交流电压转换成符合要求的高频方波脉 冲电压外，还要执行电压调整、电流检测、机温监视、电 路运行状况检测以及各种保护功能，以此保证所有参数在 电源运行过程中都不能超越正常值。
如果开关电源在工作运行期间输出电压一直偏高，则
应测试VH点和IC1的13脚Vcc电压，发现VH点电压为300V， 而IC1的13脚电压高达25V。其产生原因有两个：第一，稳 压二极管VS异常损坏，使Vcc电压不正常，处于高电压值； 第二，取样电阻R1的阻值太小，应换一只大阻值的电阻。 一般在输出电压偏高时，纹波电压会比正常值高几倍。
第8章 新型开关电源的应用与维修
开关电源工作原理图文
开关电源的组成部分
开关电源由输入滤波器、整流器、变压器、开关管、控制电路等多个组件构 成。每个组件在电源系统中发挥着关键的作用，确保电源正常运行。
开关电源的工作过程
开关电源的工作过程可以分为开关管导通和关断两个状态。通过控制开关管 的导通时间比例，可以调整输出电压的大小和稳定性。
开关电源的发展趋势和前景
随着科技的发展，开关电源的功率密度、效率、可靠性等性能得到不断提升。 未来开关电源将更加小型化、高效化，并适应更多应用场景。
开关电源的优点和应用领域
开关电源具有高效、稳定、紧凑的特点，广泛应用于通信、计算机、工业自动化等领域。它为电 子设备提供可靠的电源支持，提升了系统性能和可靠性。
开关电源的常见问题与解决方 法
开关电源在使用过程中可能、加强屏蔽等方法来解决。
开关电源工作原理图文
开关电源是一种能够对输入电源进行高效转换和稳定输出的电源系统。它由 多个组件组成，采用特定的工作原理，广泛应用于各种电子设备中。
开关电源的概述
开关电源是现代电子设备中最常用的电源类型之一。它通过采用高频开关器 件来转换输入电源到所需的输出电压，提供稳定、高效的能量转换。
开关电源的基本工作原理
开关电源的结构和基本原理模板
3 90 6 S MD
?
D29
R114
1 .5K 1 20 6 F R1 04
C19 C18
2 2u ,50 V 2 2u ,50 V
0 .1u ,2 50 vA C
C4
C9 3 .3u 1 00 V
L8 5 *2 0
MYV1 0 72 71 0 72 71 MYV2
C3A
R1
1
C7
1 02 25 0V ac
Q5
R166
1 0 1 /8 W
R167
R121 1 0 0 80 5
1 00 1/8W
CAP
C 3 .3 VS
F R1 05
D2
1 5V 1 W
R115
1 K 1 2 06
D31
1 N4 14 8
2 ,12 0 6
1
8
F SD 5L01 6 5
C12
R42
2
7
D32
1 00 12 06
1 0u F/5 0V
输出电压的稳定则是依赖对脉冲宽度的改变来实现， 这就叫做脉宽调制PWM。
开关电源工作流程
当市电进入电源后，先经过扼流线圈和电容滤波去除 高频杂波和干扰信号，然后经过整流和滤波得到高压直流 电。
接着通过开关电路把直流电转为高频脉动直流电，再 送高频开关变压器降压。
然后滤除高频交流部分，这样最后输出供电脑使用相 对纯净的低压直流电。
有源PFC
输入电压可以从90V到270V； 高于0.99的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优 点； 有源PFC电路可用作辅助电源，而不再需要辅助电源变 压器； 输出不随输入电压波动变化，因此可获得高度稳定的 输出电压； 有源PFC输出DC电压纹波很小，且呈100Hz/120Hz（工 频2倍）的正弦波，因此采用有源PFC的电源不需要采 用很大容量的滤波电容。
开关电源工作原理解析
开关电源工作原理解析开关电源，这玩意儿在咱们的日常生活中可太常见啦！从手机充电器到电脑电源，从电视到各种电子设备，都离不开它的身影。
咱们先来聊聊啥是开关电源。
简单说，开关电源就是一种通过控制开关器件的开通和关断，来实现电能转换和稳定输出的装置。
比如说，咱们常见的手机充电器，就是一个小小的开关电源。
它把家里 220 伏的交流电，变成适合手机电池的直流电，而且还能保证电压和电流的稳定，不会把咱的手机给充坏喽。
开关电源工作的原理其实就像一个聪明的管理员。
想象一下，有一个大仓库，里面的货物（电能）需要不断地被运出去，而且每次运出去的量还得稳定、准确。
开关电源里有个关键的角色，叫开关管。
这开关管就像是仓库的大门，一会儿开，一会儿关。
当它打开的时候，电能就像货物一样涌进来；当它关闭的时候，电能就被暂时挡住了。
通过这样快速地开关，就能把输入的电能进行调整和转换。
还有个重要的家伙叫变压器，它就像个神奇的魔术师。
通过不同的绕组和匝数比，把输入的高电压变成咱们需要的低电压。
比如说，把220 伏的电压变成 5 伏或者 12 伏。
为了让输出的电压和电流稳稳当当，开关电源里还有各种反馈电路和控制芯片。
这些就像是管理员的眼睛和大脑，时刻监测着输出的情况。
如果发现电压高了或者低了，电流大了或者小了，就赶紧调整开关管的开关时间，让输出保持在设定的范围内。
我记得有一次，我家里的一个充电器坏了。
我好奇地把它拆开，想看看里面到底是咋回事。
结果发现，有个小小的元件烧黑了。
后来我一查资料，才知道那可能是开关管出了问题，因为它工作太频繁太辛苦了，就像一个一直不停跑的人，累坏了。
咱们再来说说开关电源的优点。
它的效率可高啦，比起传统的电源，能节省不少电呢。
而且它体积小、重量轻，携带方便。
你想想，要是咱们的手机充电器还是那种又大又重的家伙，得多麻烦呀！但是，开关电源也不是完美的。
有时候它会产生一些电磁干扰，对周围的电子设备可能会有影响。
不过，随着技术的不断进步，这些问题也在逐渐被解决。
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目前， 目前，用高频 变压器的变换 电路按其工作 方式可分为五 类，每类传输 的功率也不相 同，应用环境 也稍有不同， 也稍有不同， 如下所示： 如下所示：
类型 单端反激 式变换器 单端正激 式变换器 推换式变 换器 半桥式变 换器 全桥式变 换器
iVD dt = 1 [ I L max + I L min ]
2
5.输出电压 U 0的纹波计算 I U U in I t TS U 0 = u C = 0 on = 0 0 C U0 C
a）电路拓扑 b）工作波形 图8-8 Boost converter
8.2.3 Buck—Boost converter
I P min
TS 1 = U in t on [ ] 2 2 RL n t off 2 LP
无工频变压器开关稳压电源，有如下的优点 优点： 无工频变压器开关稳压电源，有如下的优点： 1.效率高 一般在70 80%以上 效率高。 70～ 以上。 1.效率高。一般在70～80%以上。 2.体积小 重量轻，随着频率的提高，收效更显著。 体积小、 2.体积小、重量轻，随着频率的提高，收效更显著。 3.稳压范围广 一般交流输入80 265V 稳压范围广， 80～ 3.稳压范围广，一般交流输入80～265V，负载作大幅 度变化时，性能很好。 度变化时，性能很好。 4.噪声低 声频在20kHz以上时 噪声低， 20kHz以上时， 4.噪声低，声频在20kHz以上时，已是人耳听不到的 超声波，而开关电源的工作频率一般都大于此频率； 超声波，而开关电源的工作频率一般都大于此频率； 5.性能灵活 通过输出隔离变压器， 性能灵活， 5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电 高压小电流； 流、高压小电流；一个开关控制的一路输入可得到多 路输出以及同号、反号等输出； 路输出以及同号、反号等输出； 6.电压维持时间长 为了适应交流停电时，计算机、 电压维持时间长， 6.电压维持时间长，为了适应交流停电时，计算机、 现代自动化控制设备电源转换的需要， 现代自动化控制设备电源转换的需要，开关电源可在 几十毫秒内保证仍有电压输出。 几十毫秒内保证仍有电压输出。 7.可靠性大 当开关损坏时， 可靠性大， 7.可靠性大，当开关损坏时，也不会有危及负载的高 电压出现。 电压出现。
i2 (TS ) = U NP I P max t off N2 L2 U N U = P [ in t on + I P min ] 0 t off N 2 LP L2
单端反激式变换器也有三种工作状态：
1 磁通临界连续的工作情况：
U0 =
N P L2U in t on N 2 t on = U in N 2 LP t off N P t off
2.在 t off 期间
U in U 0 (t t on ) + I L max L 3.负载电流的平均值 I 0 iL 2 =
I oth
U in t 0 n toff = 2 L TS
4.输入电流的平均值
I1 = I L = 1 TS
I1
1 TS
∫
t on
0
i L 1 dt +
∫
TS
t on
1.临界连续工作状态 1.临界连续工作状态 2.电流断续的工作状态 2.电流断续的工作状态 3.电流连续的工作状态 3.电流连续的工作状态 (三)电感电流的平均值计 算 U0
I L = I0 =
2L
t off + I L min
（四）输出电压纹波值的计算
U 01 =
1 ton U in U 0 U in U 0 ( t t on )dt C ∫ton / 2 L 2L U U 0 2 U in U 0 U 0TS 2 = in t on = ( ) 8 LC 8LC U in
第8章 开关电源 章
8.1.1 直流稳压电源的发展
直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。 直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的转换方法设计制 作的电源，其效率低，损耗大，温升高。加上多路电压输出，而各个电压的等级、 作的电源，其效率低，损耗大，温升高。加上多路电压输出，而各个电压的等级、质量 要求又不相同时，使之传统的串联稳压式电源越来越难于得到解决。如图8 要求又不相同时，使之传统的串联稳压式电源越来越难于得到解决。如图8-1所示的串联 式线性稳压电源，就属此类。 式线性稳压电源，就属此类。
u ce = U in +
图8-16 临界连续状态时的 电压电流波形
NP U0 N2
图8-15 单端反激式变换器
t off =
N P U in L2 N L U N U t on = P 2 in t on = 2 in t on N 2 LP U 0 N 2 LP U 0 NP U0
2 磁通不连续的工作状态
随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、 随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、快恢复二极管及其它元器件的电压 得到很大的提高，这为取消稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。 得到很大的提高，这为取消稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。 由于它不需要工频变压器，故称无工频变压器开关式直流稳压电源。它使电源在小型化、 由于它不需要工频变压器，故称无工频变压器开关式直流稳压电源。它使电源在小型化、 轻量化、高效率等方面又迈进了一步。 是无工频变压器的开关电源的方框图。 轻量化、高效率等方面又迈进了一步。图8-3是无工频变压器的开关电源的方框图。 图8-3 无工频 变压器 的开关 电源原 理框图
a） 电路拓扑
b）工作波形
图8-6 无隔离的DC→DC变换 电路
U 02
=
U0 2 t off 8CL
图8-7 Buck converter
8.2.2 Boost converter
1.在
t on 期间
I L max = U in t on + I L min L
U in i L1 = t + I L min L
应用 环境
小型仪器、仪表，家用电器等电 源，自动化设备中的控制电源 小型仪器、仪表，家用电器等电 源，自动化设备中的控制电源
控制设备，计算机等电源 焊机，超声电源，计算机电 源等 焊机、高频感应加热，交换 机等
500W ～ 30kW
8.2 DC/DC变换的开关电源
对于输入与输出电压不需隔离 只用一个工作开关和L 只用一个工作开关和L、D、C 组成的变换器电路最基本的为 如下三种：（ ：（1 如下三种：（1）降压变换器 converter）；（ ）；（2 （buck converter）；（2） 升压变换器（ 升压变换器（boost converter）；（ ）；（3 converter）；（3）降、升压 变换器（buck变换器（buck-boost converter）。 ）。其原理电路如 converter）。其原理电路如 所示。 图8-6所示。
u ce = U in +
I PK =
图8-18 磁通连续时的工作波形
NP U 0 = U in + α tU in = U in ( 1 ) 1αt 1αt N2
U in t on 2TS I 0 2I 0 2 P0 = = = LPth (TS t on )ηn (1 α t )ηn α tηU in
8.1.2 用高频变压器的开关电源结构概述
图8-5 高频变压器开关电源基本功能 框图 电路
这类电源的共同特点是具有高 频变压器、直流稳压是从变压 器次级绕组的高频脉冲电压整 流滤波而来。变压器原副方是 隔离的，或是部分隔离的，而 输入电压是直接从交流市电整 流得到的高压直流。
传输功 率 20～ 100W
图8-9 Buck—Boost converter
t on U 0 = t off U in U0 = U in α t 1 α t
I 0th
U in t on t off = 2 L TS
2 2 U in t on U0 = 2TS LI 0
I PK =
T U in t on = 2I 0 S L t off
无工频变压器开关稳压电源的不足之处： 无工频变压器开关稳压电源的不足之处： 不足之处 1.输出纹波较大 约有10 100mV 输出纹波较大， 10～ mV的峰 1.输出纹波较大，约有10～100mV的峰 峰值； 峰值； 2.脉冲宽度调制式的电路中 电压、 脉冲宽度调制式的电路中， 2.脉冲宽度调制式的电路中，电压、电 流变化率大； 流变化率大； 3.控制电路比较复杂 对元器件要求高； 控制电路比较复杂， 3.控制电路比较复杂，对元器件要求高； 4.动态响应时间至少要大于一个开关周 动态响应时间至少要大于一个开关周 不如串联式晶体管线性稳压电源。 期，不如串联式晶体管线性稳压电源。
8.3 单端功率输出的直流变换器
（二）升压式电路 8.3.1 CW34063的工作原理
图8-11 CW34063的原理框图 8.3.2 CW34063的应用电路 (一)降压式电路
（a） （b） a） 直接升压式 b）外接NPN管扩流式 图8-13 CW34063的Boost converter
（三）反转电路
8.2.1 Buck converter
（一）在开关VT导通期间 在开关VT导通期间 VT U U 0 i L1 = in t + I L min L U U 0 I L max = in t on + I L min L 在开关VT VT截止期间 （二）在开关VT截止期间
iL 2 =
U0 (t t on ) + I L max L
图8-10 Buck-Boost converter工作波形图
Lmin =
U in t on U in t on t off = I PK 2 I 0 TS