TI_开关电源基础知识

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开关电源培训资料

03
开关电源电路分析和常见故障排查
开关电源电路分析
电路组成
开关电源电路通常由输入滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、逆变电路、输出整流滤波电路等部分组成。对于不同的应用需求和设计目标，电路的组成可能会有所变化。
工作原理
开关电源通过高频开关管的开关动作，将直流电压变换为高频脉冲电压，再经过变压器、整流滤波等元件实现电压的变换和输出。其工作效率高、体积小、重量轻等特点使其在电子设备中得到广泛应用。
控制策略
开关电源的控制策略常见的有PWM（脉冲宽度调制）和PFM（脉冲频率调制）等。控制策略的选择会影响到电源的效率、稳定性、响应速度等性能。
常见故障排查
无输出或输出电压低：可能的原因包括输入电压过低、开关管故障、变压器故障、整流滤波电路故障等。排查方法包括检查输入电压、测量开关管驱动波形、检查变压器及整流滤波元件等。
• 家用电器
开关电源也广泛应用于各种家用电器中，如电视机、音响等。
02
开关电源主要技术和设计要点
开关电源主要技术
脉宽调制技术
脉宽调制技术是开关电源中最常用的技术，通过调节开关管的导通时间来控制输出电压。具有响
应速度快、输出稳定等特点。
谐振变换技术
谐振变换技术利用谐振元件的特性进行能量转换，具有高效率和高功率密度的优势。在开关电源中常用于高压、大功率应用场合
防水防潮
保持开关电源工作环境干燥，避免长时间暴露在潮湿环境中。潮湿可能导致电气短路、绝缘性能下降等问题。
THANKS
感谢观看
能和寿命。
维护方法
清洁散热系统
定期清理开关电源散热系统中的灰尘和杂物，保持散热良好。可以使用吸尘器、压缩空气或软刷等工具进行清洁。

ti 开关电源的原理和设计手册

开关电源指的是利用开关管进行开关控制的电源，相较于传统的线性电源，开关电源具有体积小、效率高、可靠性强等优点，因此得到了广泛的应用。

开关电源的原理和设计手册是开发和应用工程师们必备的基础知识，本文将围绕开关电源的原理和设计手册展开详细的介绍。

一、开关电源的工作原理1. 开关电源的基本结构开关电源一般由整流器、滤波器、开关管、变压器、控制电路、稳压电路等部分组成。

其中开关管作为关键部件，通过不断地打开和关闭来控制电压的变化，从而实现电源的输出。

2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理是通过开关管控制输入电压的断断续续，将高压直流电转换成低压直流电，再通过稳压电路保证输出电压的稳定性。

在开关管导通时，电压源充电，并将能量储存在电感中；在开关管关断时，电感释放能量，输出电压使负载得到供电。

二、开关电源的设计手册1. 开关电源设计的基本流程（1）确定设计需求和规格要求在设计开关电源之前，需要明确所需的电压、电流、功率等参数，以及工作环境、安全标准等规格要求。

（2）选择合适的开关元件和辅助元件根据设计需求，选择合适的开关管、变压器、电感、电容等元件，保证电源的性能和可靠性。

（3）设计控制电路和稳压电路通过合理的控制电路和稳压电路设计，实现对输入电压的精确控制和输出电压的稳定性。

（4）进行系统仿真和调试利用仿真软件对设计的开关电源进行系统仿真，验证电源的性能和稳定性，并在实际电路中进行调试和优化。

2. 开关电源的设计要点（1）电源的高效率高效率是开关电源设计的重要目标，可通过合理选择元件和优化电路结构来提高电源的效率。

（2）电源的稳定性稳定的输出电压是电源设计的关键，需要通过稳压电路和反馈控制来保证电源输出的稳定性。

（3）电源的过流、过压、过温保护为了保护电源和负载安全，需要在设计中考虑过流、过压、过温保护功能，避免出现意外故障和损坏。

（4）电源的EMI设计开关电源在工作时会产生电磁干扰，需要在设计中考虑电源的EMI设计，减小对周围电路的干扰。

TI开关电源基础知识

TI开关电源基础知识目录1. 内容概览 (3)1.1 电源的重要性 (4)1.2 开关电源的概述 (5)2. 开关电源的工作原理 (6)2.1 开关型转换器的基本结构 (7)2.2 电流连续和电压连续型转换器 (8)2.3 开关频率的选择 (10)3. 开关电源的类型 (11)3.1 反激式转换器 (12)3.2 正激式转换器 (14)3.3 桥式转换器 (14)3.4 半桥转换器 (16)3.5 推挽转换器 (17)4. 开关电源的设计流程 (18)4.1 系统级设计 (19)4.2 输入和输出电压的选择 (20)4.3 开关频率和占空比的确定 (21)4.4 主开关和滤波器的选择 (22)5. 关键组件和工作原理 (24)5.1 主开关 (26)5.2 次级侧整流二极管 (27)5.3 输入和输出滤波电感 (28)5.4 输出滤波电容器 (29)5.5 反馈网络 (31)6. 设计举例与案例分析 (31)6.1 反激式转换器设计实例 (33)6.2 正激式转换器设计实例 (34)6.3 桥式转换器设计实例 (35)6.4 半桥转换器设计实例 (37)6.5 推挽转换器设计实例 (39)7. 电源效率与负载调整率 (40)7.1 效率计算 (42)7.2 负载调整率 (43)8. 开关电源的设计注意事项 (43)8.1 EMI抑制措施 (45)8.2 热管理 (46)8.3 电磁兼容性与安全 (47)8.4 封装与稳定 (49)9. 现代开关电源技术 (50)9.1 软开关技术 (52)9.2 多相电源 (53)9.3 高频转换器技术 (54)9.4 变频技术 (55)9.5 数字控制技术 (56)10. 测试与调试 (58)10.1 工作频率和占空比的测试 (59)10.2 输出电压和波形的测试 (60)10.3 效率和负载调整率的测试 (61)10.4 EMI和噪声测试 (63)11. 结论与展望 (64)11.1 开关电源的发展趋势 (65)11.2 未来研究方向 (66)1. 内容概览开关电源作为现代电子设备中不可或缺的组成部分，以其高效、节能、小巧等特点赢得了广泛的应用。

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开关电源在新能源领域的应用实例
太阳能发电系统
太阳能发电系统中，开关电源用于控制太阳能电池板的充电和放电过程，提高系统效率和稳定性。
风能发电系统
风能发电系统中，开关电源用于控制风力发电机的并网和电力输出，保证电力系统的稳定运行。
电动汽车
电动汽车中，开关电源用于直流/直流转换，将电池输出的高压直流电转换为低压直流电，为车辆电器和电机提供电力。
实现高效的功率转换。
热设计
进行适当的热设计，以确保功率转换器在运行时的散热需求得到
满足。
输出滤波器的设计
滤波器类型
选择适当的输出滤波器类型，如LC滤波器、π型滤波器等，以减小输出电压和电流的噪声。
元器件选择
选择适当的电子元器件，如电容、电感和电阻等，以实现输出滤波器的功能。
性能测试
进行性能测试，以验证输出滤波器的效果是否满足要求。
3. 实施定期维护和检查
对开关电源进行定期维护和检查，及时发现并解决潜在问题。
1. 选择高质量的元器件
采用高品质的元器件，降低故障率。
4. 采用备份和冗余设计
在关键系统中使用备份和冗余电源设计，以确保系统的正常运行。
06
CATALOGUE
开关电源应用实例
开关电源在电子产品中的应用实例
1 2 3
02
用于控制开关管的导通时间，从而控制输出功率。
保护电路
03
用于检测开关电源的状态，如过压、欠压、过流和过温等异常
情况，并采取相应的保护措施。
03
CATALOGUE
开关电源设计与优化
开关电源的参数设计
01
02
03
04
输入电压范围

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1 2
遵守相关安全规定
在使用开关电源时，应遵守相关安全规定，如设备操作指南、安全守则等。
确保电源已关闭
在开始工作前，必须确保开关电源已经关闭，以避免电击危险。
3
佩戴防静电手环
在操作开关电源时，应佩戴防静电手环，以避免静电放电影响。
开关电源的维护保养
定期检查
01
应定期检查开关电源的外观及散热风扇是否正常工作，如有异
分类
根据不同的转换类型，开关电源可分为正激式、反激式、推挽式、半桥式和全桥式等。
开关电源的基本原理
工作原理
开关电源通过将市电转换为高频脉冲，再通过变压器和整流电路将脉冲转换为直流电输出。
优点
效率高、体积小、重量轻、输出电压可调等。
开关电源的主要组成部件
输入电路
包括滤波器、保险丝、输入整流器等，用于接收市电并将其转换为直流电。
输出特性
包括输出电压精度、负载效应、纹波电压等。
过载能力
测试电源在过载情况下的稳定性和温升。
效率与散热性能
通过实测功率和温升评估电源效率与散热性能。
故障排除的基本步骤
功能测试
初步检查电源的输入、输出、保护等功能是否正常。
电路板维修
检查电路板上的电子元件是否有烧坏、断裂、脱焊等现象，逐一修复。
外观检查
观察电源外壳、散热器、电路板等是否有明显损坏或异常现象。
电源故障码读取
如有故障码显示，先读取并记录故障码，以便后续分析。
其他维修
检查电源的其他部件，如变压器、滤波器、整流器等，进行相应维修。
常见故障分析与处理
无输出电压
可能原因是电源未接入市电、保险丝熔断、电源变压器损坏等，可逐一排查解决。

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T = tON + tOFF
volatge, vL(t)
Buck的两个基本的公式
在电感电流连续模式CCM下： Vo=（Ton/T）×Vin=D × Vin
L=（(Vபைடு நூலகம்n-Vout)*Vout） /(ΔI*f*Vin)，这里的ΔI一般取输出电流的10~30%。
2024/8/31
tON
VIN - VO
➢ 保护功能及附属功能： 1、OCP，OVP，OTP，欠压保护，限功率； 2、绝缘电阻、绝缘电压、漏电流。
➢ 结构要求： 1、外形尺寸，2、外包装，3、安装条件，4、冷却方式，5、接口方式，6、重量，7、名牌。
➢ 安规标准及EMC标准： 1、认证标志，3C，UL，GS，PSE，2、EMI测试标准。
工作原理：通市电，经起动电阻R32 R33 R34给电容C8充电到15V-UVLO(OFF)。IC 开始工作，输出PWM 脉冲，驱动MOSFET Q2导通，由于输出整流二极管D5、D6反偏截止，能量存储在变压器T2原边电感。当变压器原边电流上升到输出反馈的设定值，无输出脉冲，MOSFET Q2关断，D5、D6导通，进入反激阶段，能量从变压器原边传递到变压器次级，经整流滤波给客户负载供电。如此周而复始，直至关机或保护。
开关电源基本概念3--主要技术指标
➢ 输入要求； 1、输入电压范围，2、输入电压频率，3、额定输入电流，4、输入电压跌落及瞬间停电，5、浪涌冲击电流，6、静态功耗效率，能效标准，7、输入单相或三相制，单相分两线制或三线制（classⅠ，classⅡ)，8、保险管。
➢ 输出要求： 1、额定输出电压，2、额定输出电流，3、稳压精度：电压调整率，负载调整率，纹波及噪声；4、瞬态特性：启动时间，保持时间，输出电压的上升时间、下降时间、过冲、欠冲。

开关电源培训

开关电源在新能源领域的应用
开关电源在太阳能发电系统中的应用
太阳能发电系统中的光伏逆变器需要稳定的直流电源，开关电源可以提供稳定的输出电压和电流，保证光伏逆变器的正常工作。
开关电源在风力发电系统中的应用
风力发电系统中的发电机需要稳定的直流电源，开关电源可以提供稳定的输出电压和电流，保证发电机的正常工作和提高能源利用率。
大功率开关电源在电力系统的应用
大功率开关电源的工作原理
大功率开关电源是一种高效率、高性能的电源供应器，其工作原理是通过快速开关晶体管等元件，实现高频率的交流电转换，提高电源的转换效率。
大功率开关电源在电力系统中的应用
大功率开关电源广泛应用于电力系统中，如电力变压器的控制电源、高压直流输电系统的直流电源等。其高效率和可靠性可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
输出电路将变压器输出的交流电转换为直流电，经过滤波和稳压后，输出稳定的直流电压。
开关电源的波形分析
输入波形
分析输入电压和电流的波形，了解输入电路的
工作状态。
开关管波形
分析开关管电压和电流的Βιβλιοθήκη 形，了解开关管的工作状态。
变压器波形
分析变压器原边和副边的电压和电流波形，了解变压器的传输状态。
05
开关电源的常见问题与解决方案
开关电源的常见故障与排除方法
故障一
电源无输出。
排除方法
检查电源输入是否正常，保险丝是否熔断，开关电源的开关是否正常。
故障二
电源噪声增大。
排除方法
检查电源的滤波电容是否失效或容量减小，电源的开关管是否性能不良。
电源温升过高。
故障三
排除方法
检查电源的散热器是否正常，散热条件是否良好，散热器与元件之间接触是否良好。

(TI) 认识开关型电源中的BUCK-BOOST

a ia VI + Drive Circuit
Q1
CR1
p
Байду номын сангаас
VO C
c L IL = ic
R
RC
RL
图1.buck-boost 功率级原理图
在buck-boost功率级的正常工作中，Q1在控制电路的开关时间内，重复的打开、关上。在Q1、CR1 和L的连结节点处，开关动作产生了一个脉冲序列。电感L跟输出电容C相连，只有在CR1导通时，一个有效的L/C输出滤波器才形成，过滤脉冲序列，产生直流输出电压。
稳态连续导通模式分析 2.1 Buck-Boost main goal of this section is to provide a derivation of the voltage conversion relationship for
The following is a description of steady-state operation in continuous conduction mode. The
2.1
较高的R DS(on) ，通常也不需要浮动电极回路。晶体管Q1和二极管CR1画在点划线方框里面，终端接口标为a，p和c，这些会在BUCK–BOOST 功率级模型部分详细讲到。 Buck-Boost Steady-State Continuous Conduction Mode Analysis
应用报告 ZHCA041–1999年3月–2002年11月修订
全面认识开关型电源中的BUCK-BOOST功率级
Everett Rogers
摘要开关电源由功率级和控制电路组成，功率级完成从输入电压到输出电压的基本能量转换，它包括开关和输出滤波器。这篇报告只介绍降压–升压（buck-boost）功率级，不包含控制电路。详细介绍了工作在连续模式和非连续模式下buck-boost功率级的稳态和小信号分析，同时也介绍了标准buck-boost 功率级的不同变型，并讨论了功率级对组成部件的要求。

开关电源基础知识

是叠加在输出直流上开关频率的偕波分量，而噪声电压是在与开关频率无关的非周期的分量。测试纹波和噪声应在规定的带宽内测试，一般用20MHz带宽，超20MHz带宽的示波器可选用20MHz的带宽限制，一般用mVp-p表示，测量应采用靠测法（如图）即去掉探头上的地线夹和测试钩，直接用探头靠在电源模块的输出引针上，这样可以避免空间辐射超成影响，还可以避免将共模信号叠加在真正要测试的差摸信号上。
输入电压范围
• 输入电压是指客户端提供给开关电源的输入电压，即电源能正常工作的电压。常见的分为AC（交流）和DC（直流）输入两种（或AC、DC均可）。
• 对于产品而言，输入电压均有范围，常见的AC输入的有：176Vac~264Vac；90Vac ~132Vac；90Vac~264Vac等；而常见DC 输入的有：36VDC ~72VDC等。
温度系数
• 此指标主要是评估开关电源在其允许的环境条件（泛指温度与湿度）下，其输出的电压变化率是否满足要求；
• 影响温度系数的因数主要是开关电源的元器件在环境变化后某些参数的偏移从而引起整机参数的变化（对于产品而言即输出电压）。
输出电流
• 输出电流是定义某一电源本身的特定参数；一般定义每路输出所允许的负载电流范围（描述最小电流和最大电流）；如不定义最小电流值，则默认为最大电流值的10% 。
如果采用电源模块驱动感性如电动机，除应注意感生电动势外，还需注意电动机的启动电流。一般来讲电动机的启动电流是正常工作标称值的6-8倍，电源模块的保护电路可靠而灵敏，会因过流保护不能启动，须适当加大电源容量并在订货时予以说明
关于可靠性
• 可靠性精确定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。通常可以用平均无故障时间MTBF来表示。

开关电源基础知识

•开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低．如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有.开关电源的工作原理是:1.交流电源输入经整流滤波成直流;2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源ATX电源的主要组成部分EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。

一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，同时也将电源部的干扰信号屏蔽起来，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。

二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝，然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波，然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。

保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源部的元件，而限流电阻含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对部元件的电流冲击。

(TI) 认识开关型电源中的BUCK-BOOST

21buckboost稳态连续导通模式分析22buckboost稳态非连续导通模式分析23criticalinductance11buckboost功率级小信号模型1231buckboost连续导通模式小信号分析1332buckboost非连续导通模式小信号分析16buckboost功率级的变型2141反向flayback功率级21组件选择2451输出电容2452输出电感2653功率开关2754输出二极管28总结29参考文献31全面认识开关型电源中的buckboost功率级zhca0411999年3月2002年11月修订全面认识开关型电源中的buckboost功率级wwwticomcnzhca0411999年3月2002年11月修订介绍开关电源最常见的三种结构布局是降压buck升压boost和降压升压buckboost这三种布局都不是相互隔离的也就是说输入级电压和输出电压是共地的但是也存在这种隔离拓扑的变型
a ia VI + Drive Circuit
Q1
CR1
p
VO C
c L IL = ic
R
RC
RL
图1.buck-boost 功率级原理图
在buck-boost功率级的正常工作中，Q1在控制电路的开关时间内，重复的打开、关上。在Q1、CR1 和L的连结节点处，开关动作产生了一个脉冲序列。电感L跟输出电容C相连，只有在CR1导通时，一个有效的L/C输出滤波器才形成，过滤脉冲序列，产生直流输出电压。
商标属于各自所有者持有。
ZHCA041–1999年3月–2002年11月修订
全面认识开关型电源中的BU
1
介绍
开关电源最常见的三种结构布局是降压（buck）、升压（boost）和降压–升压（buck-boost），这三种布局都不是相互隔离的，也就是说，输入级电压和输出电压是共地的，但是也存在这种隔离拓扑的变型。电源布局主要是指这些开关、输出电感和输出电容怎么连接的。每种布局都有它独自的特性，这些性能主要包括稳态电压转换比、输入输出电流的状态、输出电压的纹波特征，另一个主要特性就是占空比–输出电压的传输函数的频率响应。 Buck-boost是一种流行的非隔离、逆功率级的拓扑，有时也称为升降功率级。电源设计者选用buckboost功率级是因为输出电压和输入电压是反向的，这种拓扑结构可以得到在幅度上，比输入电压更高的输出电压（像升压（boost）功率级），或者更低的输出电压（像降压（buck）功率级），这就是它名字的由来，但是输出电压在极性上跟输入电压是相反的。由于功率开关（Q1）的作用，buckboost的输入电流是非连续的或脉冲的，在每个开关周期内，脉冲电流从0变化到IL，输出电流也是非连续或脉冲的，这是因为输出二极管只能在开关周期内的一部分时间内导通，输出电容提供开关周期内其它时间的所有负载电流。这篇报告描述了在给定的理想波形下，连续模式和非连续模式中 buck-boost转换器的稳态工作过程。在介绍了脉冲宽度调制（PWM）开关模型后，给出了占空比–输出电压的传输函数。图1显示了包括驱动电路模块在内的buck-boost功率级的简单原理图，功率开关Q1是以一个n通道的金属氧化物半导体场效应管（MOSFET），输出二极管是CR1。电感L和电容C组成了有效的输出滤波器。在分析过程中，考虑了电容ESR（等效串联电阻）,RC ,和电感DC的阻抗，R L 。电阻R ，代表了在功率输出端的负载。

《开关电源基础教程》课件

开关电源的工作流程
01
输入电路将交流电转换为直流电。
02
通过开关管的控制，将直流电输入变压器进行电压转换。
03
通过输出电路的滤波和稳定，输出稳定的直流电。
04
控制电路监测电源的工作状态，根据需要调整开关管的通断。
开关电源的波形分析
01
02
03
04
输入波形
分析输入电压和电流的波形，了解其是否满足开关电源的要
THANKS
感谢观看
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入的直流电压转换成特定的输出电压或电流。开关电源的核心是开关管，通过控制其开通和关断的时间比率，实现电能的转换。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、动态性能好等特点。
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，相比传统的线性电源，具有更高的能源利用效率。由于开关电源的开关管工作在高频率，使得其体积和重量相对较小，有利于设备的紧凑设计和轻量化。此外，开关电源的动态性能较好，能够快速响应负载的变化，维持稳定的输出电压或电流。
高频化与小型化
随着技术的进步，开关电源正朝着更高频率和更小体积的方向发展，以满足便携式设备和穿戴设
备等新兴市场的需求。
智能化与网络化
智能化和网络化技术使得开关电源具备远程监控、故障诊断和自动调整等功能，提高了电源的管理效率和可靠性。
绿色环保
随着环保意识的提高，低噪声、低辐射、低能耗的绿色开关电源成为未来的发展趋势，有助于减少对环境的负面影响。
开关电源的应用前景
电动汽车与充电设施

开关电源电路入门篇

4. 对电源进行老化测试，确保其稳定可靠。
调试步骤与注意事项
01
注意事项
02 1. 在调试过程中，应遵循安全规范，避免触电等事故。
03
2. 注意观察电源的异常现象，如过热、噪声等，及时处理。
04
3. 在调整参数时，应逐步进行，避免大幅度变化。
优化方法与技巧
01
优化方法
02
1. 优化电路设计，减少损耗，提高效。电容器的计算根据电路需求，计算电容器的容量、耐压和温度系数等参数，以确保其正常工作。
04
开关电源的调试与优化
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查电源输入是否正常，确保输入电压在规定范围内。
2. 调整电源的输出电压和电流，以满足设计要求。
调试步骤与注意事项
3. 测试电源的各项性能指标，如效率、纹波等。
二极管的选择与计算
二极管的选择
根据电路需求选择合适的二极管类型，如肖特基二极管、硅整流二极管等，考虑其正向导通电压、反向恢复时间和额定电流等参数。
二极管的计算
根据电路需求，计算二极管的反向恢复时间、额定电流和电压等参数，以确保其正常工作。
电容器的选择与计算
电容器的选择
根据电路需求选择合适的电容器类型，如电解电容器、陶瓷电容器等，考虑其容量、耐压和温度系数等参数。
电磁兼容性设计
电磁干扰抑制
开关电源在工作过程中会产生电磁干扰，影响周围电子设备的正常工作。因此，需要采取有效的电磁干扰抑制措施，如加装滤波器、电容器等。
电磁屏蔽
对于一些高强度电磁辐射的开关电源，需要进行电磁屏蔽设计，以减小对周围环境的电磁干扰。
可靠性评估与寿命预测
可靠性评估
对开关电源的可靠性进行评估是确保其安全和稳定运行的重要环节。评估方法包括 MTBF（平均故障间隔时间）、失效概率等。

开关电源基础知识讲义

第一部分：开关电源基础一、什么是开关电源标志电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声等等；在同一参数要求下，又有体积、重时、形态、功率、可靠性等指标。

凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一种形态的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（Switching Power Supply）。

开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，因为它是转换的核心，涉及频率变换，目前DC-DC变换中所用的频率提高最快。

它要提高频率中碰到的开关过程、损失机制，为提高效率而采用的方法，也可为其它转换方法参考。

值得指出，常见到离线式开关变换器（off-line Switching Converter）名称，是AC-DC变换，也常称开关整流器；它不单是整流的意义，而且整流后又作了DC-DC变换。

所以说离线并不是变换器与市电线路无关的意思，只是变换器中因有高频变压器隔离，故称离线。

二、开关电源设计总原则及总要求：1. 设计总原则：产品的设计和结构必须符合适用国家适用类别的安规及EMC。

2. 设计总要求：产品的设计和结构必须能够保证在正常使用和可能的失败条件下，不会对使用者产生触电和其它危险, 及不会对周围环境产生危害,如火灾等.3. 设计具体要求：满足客户的需求（如电气、安规、价格及其它特殊需求）。

三、开关电源分类：1. 按激励形式不同，可分为自激式与他激式两种自激式：单管式与推挽式（开关晶体管的激励信号如来自本身输出负载藕合而得，称之为自激）他激式：调频，调宽，调幅，谐振目前应用较广的为调宽型，它又包括正激，反激，半桥，全桥四种。

2. 以应用线路分类：顺向式( Forward ) --- 60W~600W返驰式 ( Flyback ) --- 100W~半桥式 ( Half-Bridge ) --- 200W ~ 500W全桥式( Full-Bridge ) --- 500W~推挽式( Push-Pull ) --- 500W~铃流扼制式( Ringing Choke Converter ) --- 20W~CUK式 --- 无输出连波(Output Ripple-less)SEPIC式 --- 无输入连波(Input Ripple-less)共振式 ( Resonant ) --- 低损失(Loss-less)四．开关电源中的常用术语效率：电源的输出功率和输入功率的百分比。

开关电源的基本知识

开关电源的基本知识一、电源的定义将交流电转换为PC（个人电脑）电脑工作所需要的直流电的转换器。

二、电源的重要性对于电脑来讲，最重要的两个硬件是CPU和电源，CPU相当于人的大脑，电源相当于人的心脏，据统计，电脑故障的40%-60%是由电源引起的，而一台电源只占整机的2%-3%，电源选用不当，不但可能烧毁CPU，主板、硬盘，还可能造成其它损失。

三、开关电源的工作原理及工作流程开关电源的工作原理是通过运行高频开关技术将输入的较高的交流电压（AC）转换为PC电脑工作所需要的较低的直流电压（DC）工作流程：当市电进入电源后，先经过轭流线圈和电容滤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，接着进入电源的核心部分-开关电路。

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。

市电经过扼流线圈和电容滤除杂波和干扰信号。

再经过电感线圈和电容，通过全桥电路整流，和大容量的滤波电容滤波后，电流由高压交流电转为高压直流电，再经过两个开关管的轮流导通的截止，将直流电转为高频率的脉动直流电，接下来，再送到高頻开关变压器上进行降压。

降压后的脉冲电压同样要经过二级管和滤波电容进行整流和滤波，此外还会有碍1-2个电感线圈的滤波电容一起滤除高频交流成分。

四、电源的接口电源内部提供多组接口，其中主要是二十芯的主板插头、四芯驱动器插头和四芯小软驱专用插头。

二十芯的主板插头只有一个且具有方向性，可以有效的防止误插，插头上还带有固定装置可以钩住主板上的插座，不至于接反。

ATX电源接口根据输出电压的不同可分为+5V、+12V、+3.3V、-5V、-12V和+5V SB等，这些接线颜色也不同。

①+5V（红色线）。

主要用于主板供电，包括主板、内存、CPU和一些主板上的其他设备。

光驱、硬盘的信号电器也由+5V电源供电。

②+12V（黄色线）。

主要为标准设备的驱动电路供电例如风扇等散热系统供电，一般连接到适配卡。

TI_开关电源基础知识

第四章
隔离式与非隔离式
4.1 非隔离式拓扑结构………………………………………………………………17 4.2 隔离式拓扑结构…………………………………………………………………18
第五章
脉宽调制与脉冲频率调制
5.1 概述………………………………………………………………………………25 5.2 典型便携式电源应用实例………………………………………………………25 5.3 定义–PWM 和 PFM ………………………………………………………………25 5.4PWM 控制架构 ……………………………………………………………………26 5.5 滞环模式控制……………………………………………………………………26 5.6 脉冲跳跃/ 省电模式 Burst Mode ……………………………………………27 5.7PWM 模式和跳跃模式波形图 ……………………………………………………27 5.8 转换器效率和损耗………………………………………………………………27 5.9 双模式降压转换器………………………………………………………………28 5.10 输出纹波差异 …………………………………………………………………29 5.11 省电模式与强制 PWM 模式的对比……………………………………………29 5.12 多种省电模式 …………………………………………………………………30 5.13 概要/ 结论（可变频率转换器） ……………………………………………31
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上图红色标注地方分别是一个 2.5W 的 LDO 和一个 6W 的开关电源，两者功率相差 2.4 倍，但开关电源的面积仅是 LDO 的 1/4 不到，也就是说开关电源的损耗大大减少了，能够承受更高的热阻，减少散热的面积。再次强调一遍，如果说输入与输出之间压差较低的情况下，可以使用 LDO，但压差较大的情况下，建议使用开关电源。当然，开关电源也有它的劣势，它的输出会有噪声、振铃、跳变，而 LDO 则不会。某些场合的负载对电源的电压是很敏感的话，可以在开关电源后面载加一级 LDO。例如我们要把 5V 转为 1.2V ，如果直接有 LDO 的话，效率可能只有 20% ，但我们可以把 5V 用开关电源变为 1.5V，再用 LDO 把 1.5V 转为 1.2V，这样，效率就会高，是一个比较优化的设计。 1.1.5 总结：开关电源 VS 线性稳压器（1）开关电源 ① ② ③ ① ② ③ 能够提升电压（升压）以及使电压减低（降压）甚至反相具有较高的效率和功率密度只能实现降压输出电压相对更稳定

开关电源的基础知识

＊应用最多的一种电路形式
＊三极管V可使用功率场效应管＊脉冲调宽、脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如TOP221TOP227
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1.2 稳压电源的分类
二、开关电源的分类
5. 按功率开关管的连接方式分类
(1)单端正激式 (2)单端反激式
(3)推挽式
(4)半桥式 (5)全桥式
(1)单端正激式
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开关电源组成及开关电源实例
五、三端单片开关集成稳压器及其应用 1.TOP Switch－Ⅱ简介：
（TOP221TOP227）
三端器件
DIP－8或SMT－8封装
Switch－Ⅱ工作原理： (参考开关电源原理方框图)
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开关电源组成及开关电源实例五、三端单片开关集成稳压器及其应用
开关电源的基础知识
开关电源组成及开关电源实例发展史：
世纪50年代：美国宇航局用于搭载火箭世纪80年代：计算机全面实现开关电源化
世纪90年代：电子电器、家电广泛应用
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开关电源组成及开关电源实例
一、组成(脉宽调制型 )：
＋
调整器件
储能电路
＋
UI
脉冲调宽
方波发生
－
比较基准电压
串联型并联型并联独立输出型
(1) 串联型：储能电感和负载相串联
① V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL向电容C充电。
② V截止时， L中的电流不能突变，产生左负右正的自感电动势，VD导通，续流电流 iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电容C中的电能。
◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，并给电容C充电，同时向负载供电；