开关电源培训资料

（1）脉冲宽度调制方式（PWM)。其主要特点是开关频率不变,通过改变 脉冲宽度来调节占空比,实现稳压目的。其核心是脉宽调制器（常用型）
（2）脉冲频率调制方式(PFM) 。其特点是将脉冲宽度固定,通过改变开关 频率来调节占空比,实现稳压的目的。其核心是脉频调制器。
（3）混合调制方式：是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变 的方式。
图二
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1.3.3 按开关管与负载的连接方式分
1.3.3.1串联调整型开关电源
Ui
原理框图
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1.3.3.1串联式开关电源的工作原理
下图是串联式开关电源的最简工作原理图。Ui是开关电源的工作
电压，通过控制开关K不停地“接通”和“关断”在负载两端就可 以得到一个脉冲调制的输出电压Uo 。
下式中Ton为控制开关K接通的时间，T为控制开关K的工作周期。
T 初 级 次 级
MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide
次级产生感应电压的条件?
变化的磁场
Semiconductor Field Effect Transistor)，即金 属氧化物半导体型场效应管，属于场效应管 中的绝缘栅型。 1） MOS管是一个由改变电压来控制电流的 器件，所以是电压器件。
初级产生变化磁场的方法?
变化的电流
2） MOS管的输入特性为容性特性，所以输
入阻抗极高。
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1.3.3.3变压器耦合型开关电源
原理框图
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1.3.3.3变压器耦合型开关电源
V为开关调整管,Ｔ是脉冲变压器(又称储能变压器)，由于工作频率较高， 故采用铁氧体材料的铁心，同名端如图中所标；ＶD为脉冲整流二极管； Ｃ是滤波电容器，也有储能作用；ＲL为电源的负载。正脉冲作用到开关 管V的基极使其饱和导通（Ｕce=0），则脉冲变压器初级线圈Ｌ1上产生 的感应电压ＵL1为上正下负，当开关断开时，初级线圈L1上的电压为上负 下正。
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2.4电压调整率
指标定义：即为电源稳定输出电压对电源输入电压的变化（最小值—最大值）的 调整性。(来源于电源在满载时，其输出电压因该电源的供电电压波 动引起的变化。) 计算方法 a、负载电流为额定值（满载电流），源电压为标称值时，测出稳定输出电压UO b、负载电流为额定值时，求出源电压从最小值（下限）到最大值（上限）时输 出电压的最大值与最小值U. c、电压调整率= U-Uo ×100% Uo d、对于多路输出，其它各路应与被测一路同时带满载。
因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输
出电压也是有波纹的。 尖脉冲 纹波电压通常用有效值或峰值表示
指电压或者电流的短暂突变，开关电源中的高速开关电路会产生
尖峰脉冲电压。常见的脉冲形状有矩形脉冲，方波脉冲，尖脉冲，锯 齿脉冲，阶梯脉冲，间歇正弦脉冲等等，尖脉冲电压具有突变性和不 连续性！
改变控制开关K接通时间（Ton）与关断时间（Toff）的比例， 就可以改变输出电压Uo的平均值Ua 。占空比用D来表示，即：
或
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1.3.3.1串联式开关电源的工作原理
•
下图是串联式开关电源输出电压的波形，由图中看出， 控制开关K输出电压Uo是一个脉冲调制方波，脉冲幅度
Up等于输入电压Ui，脉冲宽度等于控制开关K的接通时
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1.3常用开关电源电路分类
1.3.1按稳压控制方式：
脉冲宽度调制方式(PWM)，脉冲频率调制方式(PFM)，混合调制 方式。
1.3.2按变压器激励方式分： 反激式、正激式 1.3.3按开关器件与负载电路的连接方式：
串联式开关电源 并联式开关电源 变压器耦合开关电源（常用）
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1.3.1按稳压控制方式分类
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1.4开关电源和线性电源区别
• 线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低（35% 左右），需要加体积庞大的散热器，而且还需要同样也是大体积的变 压器，当要制作多组输出时变压器会更庞大。
• 开关电源的调整管工作在截止和饱和状态，因而发热量小，效率高
（75%以上），而且省掉了大体积的变压器。但是开关电源输出的直流
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1.1名词解释
效率： 有效功率/总功率。 消耗功率=输出端各电压（接负载）*电流，总和为有效功率 总功率=工作电压*电流 一般开关电源的效率能达到80%以上，比传统的线性稳压电源 提高近一倍
占空比： 在一串理想的脉冲周期序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期 的比值。方波的占空比为50%，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5 个周期。占空比是电源适应负载大小的结果，负载大，占空比就高。
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1.3.1PWM和PFM波形比较
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1.3.2 按变压器激励方式分
1. 反激式
凡是在开关管截止期间向负载提 供能量的统称反激变换器。主要应用
于小功率电源（100W以下）变压器主要 作用为电压变换和储能。
2. 正激式
用于中大功率电源（500W）左右， 变压器作为电压变换，输出有一个 储能电感，开关管导通时,释放能量。
Uo是开关电源输出的电压，Up是开关电源输出的峰值电压，Ua是 开关电源输出的平均电压。 Uo=Ui/(1-D) D为占空比
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1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
当控制开关K接通时，输入电源Ui开始对储能电感L 加电，流过储能电感L的电流开始增加，同时电流在储能 电感中也要产生磁场；当控制开关K由接通转为关断的时 候，储能电感会产生反电动势，反电动势产生电流的方向 与原来电流的方向相同，因此，在负载上会产生很高的电 压。 当并联式开关电源的负载R很大或开路时，输出脉冲 电压的幅度将非常高。因此，并联式开关电源经常用于高 压脉冲发生电路。
输入电压为市电整流输出电压的时候，容易引起触电，对人 身不安全。
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1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
Ui 24v
原理框图
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1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
如图所示：a是并联式开关电源的最简工作原理图，图b是并联式开 关电源输出电压的波形。图a中Ui是开关电源的工作电压，L是储能
电感，K是控制开关，R是负载。图b中Ui是开关电源的输入电压，
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1.2 开关电源基本原理
开关电源的基本工作原理是：用一个半导体功率器件（功率晶 体管或功率场效应管）作为开关，该器件不断地重复开启和关 断，使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波， 该方波经过电感、电容等组成的滤波器滤波之后便得到了另一 个直流电压。 在一个开关周期内，开关管导通的时间占整个周期的比 例称为导通占空比D。很明显，当开关周期不变时，导通占空 比越大，负载上获得的直流电压越大。这就是PWM在开关电源 中的应用。
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2.8 输出纹波即杂音 2.14绝缘阻抗 2.9 瞬态响应 2.15效率 2.10开机延时 2.11输出电压动态响应 2.12保护电路
1.1名词解释
纹波
纹波电压，是指输出直流电压中含有的交流成分。直流电压本来
应该是一个固定的值， 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得 来的，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会
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1.3.3.2并联式开关电源的特点
• 当并联式开关电源的负载R很大或开路时，输出脉冲电压 的幅度将非常高。因此并联式开关电源常用于高压脉冲发
生电路。
• 并联式开关电源具有稳压范围宽、工作性能稳定、机芯底 板不带电安全性能好等优点，但是开关管和整流二极管所 承受的反峰电压较高。
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1.3.3.3变压器耦合型开关电源
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2.2 启动冲击电流
二、电源输入低电压（Vin≤75V） a、先如上图2接好测试电路。
b 、先把数字示波器调到自动触发捕获状态 （一般： v/div ： 1V ， time/div: 5ms, trigger level:1V, trigger Mode: Normal ,slope: ）。 c、合上开关K，让电源工作，示波器即会捕获到一上冲信号， d、用信号上冲电压幅度（V）除以0.1Ω 即为启动冲击电流值。
供 电 电 源
启动电流 测试工装
被测 电源
满载
V
数字示波器
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2.2启动冲击电流
测试方法 针对电源输入电压的高低而使用不同的测试工装，测试方框图如上图1、2， 测试方法如下： 一、电源输入高电压（Vin>75V） a、先如上图1接好测试电路。 b 、 先 把 数 字 示 波 器 调 到 自 动 触 发 捕 获 状 态 （ 一 般 ： v/div ： 1 或 2V ， time/div:5ms,trigger level:1V,trigger Mode: Normal ,slope: ） c、再给启动电流测试装置充电（ K1开），充电稳定后即可给被测电源加上 启动电流（先K3开后K4开） d、示波器捕获到信号后，把K1、 K3、 K4 关，K2 开把启动电流测试工装里面 的电荷放掉，以免产生电击危险。 e、示波器捕获到的尖刺峰值（如：1.5V）乘以10（15V）即为启动冲击电流 的数值（即为15A）
交流或直流电流表
供电 电源 SW
A V
测试方法 • a、先如图布置好测试电路。 • b、给电源提供最低的输入电压并给电源带上最大的负载，这都是在测 试条件允许情况下的。 • c、读取交流或直流电流表的数值，此即为最大输入电流。
被 测 电 源
A
最大负载
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2.2 启动冲击电流
指标定义：即为电源在输入开启的瞬间在输入线路上产生的最大瞬间电流。(由 EMI电路引起的μs级电流不在考虑之内) 测试条件 a、电源输出满载。 b、启动电流测试装置（或供电电源）的输入电压为电源工作电压上限值，但测 试装置的输入电压不应超过300Vac。 c、电源应区分为热态（电源已满载工作5分钟以上）与冷态（电源已停止工作10 分钟以上）。 测试方框图