高频开关电源讲解
高频开关电源——原理、设计与实例分析
任务一反激式功率因数校正电路的原理 任务二临界模式PFC控制芯片L6562的介绍 任务三反激式功率因数校正电路的分析与设计 拓展任务有源PFC方法的比较和测试 项目小结 思考与练习
附录A印制电 路板的布线
附录B开关电 源规格书 （IPS）
作者介绍
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项目二升压式有源 功率因数校正电路
的分析
项目一填谷式无源 功率因数校正电路
的分析
项目三反激式有源 功率因数校正电路
的分析
任务一功率因数校正的基本概念 任务二填谷式无源功率因数校正电路的介绍 任务三控制芯片MT7801的介绍 任务四填谷式无源功率因数校正电路的分析与设计 项目小结
任务一升压式功率因数校正原理 任务二有源功率因数校正控制方法 任务三电感的设计 任务四连续模式的功率因数校正控制芯片ICE2PCS01的介绍 任务五 Boost功率因数校正电路的分析与设计 项目小结
任务一降压式变换器的分析 任务二 UC3842控制Buck电路的分析与设计 拓展任务升-降压式变换器的分析 项目小结 思考与练习
项目二 PWM芯片控 制的反激式电源电
路的分析
项目一单片集成反 激式电源电路的分
析
项目三准谐振反激 式电源电路的分析
任务一反激式变换器的分析 任务二单片集成芯片KA5X03XX系列介绍 任务三反激式变压器的制作与测试 任务四单片集成芯片控制反激式电路的分析与测试 拓展任务一次绕组控制的反激式电源电路 项目小结 思考与练习
目录分析
模块一开关电源基础入门
任务一开关电源的概述 任务二直流变换器的分类 任务三直流开关电源的特点和应用 任务四直流开关电源的性能指标 任务五开关电源的主要技术及发展趋势
高频开关电源详细介绍
高频开关电源详细介绍高频开关电源（High-Frequency Switching Power Supply）是一种广泛应用于电子设备中的电源系统。
相比传统的线性电源，高频开关电源具有高效率、小体积、轻重量和稳定的电压输出等优点。
本文将详细介绍高频开关电源的工作原理、主要组成部分以及应用领域。
高频开关电源的工作原理如下：当输入电压接通时，由交流电源经过整流和滤波后，经过开关器件进行高频开关，然后经过变压器变换电压，之后经过滤波、稳压和反馈电路调节后输出稳定的直流电压。
整个过程中，开关器件在开关状态下，能以更高的频率进行开关操作，以提高转换效率和减小体积。
高频开关电源的主要组成部分包括输入端、整流滤波器、开关器件、变压器、输出电路以及保护电路等。
输入端主要接收交流电源，并通过整流滤波器将其转换为直流电压。
开关器件是高频开关电源的核心部分，负责快速开关操作，常见的开关器件包括MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等。
变压器则用于将输入电压变换为合适的电压，并通过输出电路将其稳定输出。
保护电路主要用于确保电源在工作过程中的安全性和稳定性，包括过载保护、短路保护和过温保护等。
高频开关电源具有较高的转换效率，一般可以达到85%以上，而传统的线性电源则只有60%左右的效率。
这是因为在高频开关电源中，开关器件可以迅速地通过开关操作来控制电源的输出，并通过反馈控制电路来实现稳定的电压输出，大大提高了能量转换的效率。
由于高频开关电源具有高效率的特点，可以减少电源损耗，降低能源消耗，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。
高频开关电源的应用领域十分广泛，例如计算机、通讯设备、工业自动化设备以及医疗仪器等。
在计算机中，高频开关电源被广泛应用于各种电子设备，如主机、显示器和服务器等。
通讯设备方面，高频开关电源可以为手机、路由器和网络交换机等提供稳定的电源。
在工业自动化设备中，高频开关电源可以为机器人、PLC（可编程逻辑控制器）以及传感器等提供经济高效的电源解决方案。
高频开关电源的基本原理
第一节高频开关电源的基本原理一、高频开关电源的组成高频开关整流器通常由工频滤波电路、工频整流电路、功率因数校正电路、直流-直流变换器和输出滤波器等部分组成，其组成方框图如图1-3-1所示。
图1-3-1高频开关整流器组成方框图图中输入回路的作用是将交流输入电压整流滤波变为平滑的高压直流电压；功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉冲电压；整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压；开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，来控制功率开关器件的驱动脉冲的宽度，从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。
从框图中可见，由于高频变压器取代了笨重的工频（50HZ）变压器，从而使稳压电源的体积和重量大小减小。
开关整流器的特点：①重量轻，体积小采用高频技术，去掉了工频变压器，与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况下，开关整流器的体积只上相控整流器的1/10，重量也接近1/10。
②功率因数高相控整流器的功率因数随可控硅导通角的变化而变化，一般在全导通时，可接近0.7以上，而小负载时，仅为0.3左右。
经过校正的开磁电源功率因数一般在0.93以上，并且基本不受负载变化的影响（对20%以上负载）。
③可闻噪音低在相控整流设备中，工频变压器及滤波电感工作时产生的可闻噪声较大，一般大于60dB。
而开关电源在无风扇的情况下可闻噪声仅为45dB左右。
④效率高开关电源采用的功率器件一般功耗较小，带功率因数补偿的开关电源其整机效率可达88%以上，较好的可做到91%以上。
⑤冲击电流小开机冲击电流可限制的额定输入电流的水平。
⑥模块式结构由于体积不，重量轻，可设计为模块式结构，目前的水平是一个2m高的19英寸（in）机架容量可达48V/1000A 以上，输出功率约为60KW。
二、高频开关电源的分类（二）开关整流器分类1、按激励方式可分为自激式和他激式。
自激式开关电源在接通电源后功率变换电路就自行产生振荡，即该电路是靠电路本身的正反馈过程来实现功率变换的。
高频开关电源详细介绍
高频开关电源详细介绍高频开关电源因其体积小、效率高、性能卓越而已广泛应用于各行各业的各种领域。
隨着高电压大功率开关器件的普及，驱动集成电路的完善，以IGBT 为开关器件的高频开关电源取代以相控元件SCR组成的低压大电流电镀电源已成为一种趋势，产品质量稳定可靠，高效节能，可以满足多种电镀、电解、氧化、镍网工艺的要求，可组成手动换向、自动周期换向、多机组合RS232-485控制以及与PC机接口，是替代调压器整流器、可控硅整流器的理想产品。
一、产品特点◆本厂研制的GKW 系列高频开关电源，主要元件选用进口元器件，进口专用IGBT集成厚膜驱动电路，其他关键部件如高频磁环，集成电路等均选用国际、国内名牌产品；◆开机软起动；◆恒压、恒流工作方式选择转换；◆定时工作、二阶段套铬专用程序控制（不属于标配，用户在订货时注明）；◆三步仿金专用程序控制（不属于标配，用户在订货时注明）；◆远控控制配用PCSXMB-08CS通用控制器；◆具有过流、短路、超温、缺相、过压、欠压保护功能；◆操作简单，维护方便，体积小，效率高，比调压器调压或饱和电抗器调压式节能30% ，比可控硅调压式节能18 %，体积及重量只为同规格可控硅调压式的1/5左右；◆GKW500系列系列高频开关电源采用主机面板操作；◆GKW1000-12000系列高频开关电源，电压、电流采用远控控制器操作，指示灯显示工作状态，后面板设有远控端口，通过控制通讯电缆连接控制器，控制器可安装在槽边适当位置，方便在槽边进行电流、电压的调节；控制接口：可根据用户要求在订货时注明；◆485通讯控制，由电脑设定调整（一台电脑可控制60台电源）；◆配置PLC接口(由PLC触摸屏控制）；◆配置模拟接口（由远控控制器控制）；◆整机外壳、结构件采用优质冷轧钢板制作，喷塑处理；产品规格◆直流输出电压：4V、6V、8V、12V、18V、24V、36V、120V、200V；◆直流输出电流：200A-30000A；◆特殊规格可定制；二、GKW500-30000A系列主要技术指标◆输入电源：380V三相三线制（500A设备380V三相四线制）◆恒压、恒流输出精度：≤±1%◆工作方式：恒频脉宽调节调压方式；◆效率：≥90％；◆纹波系数：≤1％；◆开机软起动：0－3S；◆过载保护镇定值：（即Iout=Ie×100％）。
高频开关电源系统的主要技术参数
高频开关电源系统的主要技术参数
1.输入电压范围：高频开关电源系统通常需要输入直流电压或交流电压。
输入电压范围决定了电源系统的适用范围。
一般来说，输入电压范围是根据具体的应用需求来确定的，比如直流电压范围一般为12V、24V、48V等，交流电压范围一般为100V、220V、380V等。
2.输出电压范围：高频开关电源系统可以根据实际需求提供不同输出电压。
输出电压范围由电源系统的设计和组成元件决定。
一般来说，输出电压范围可以从几伏特到几千伏特不等。
3.输出功率：输出功率是指高频开关电源系统在工作状态下能够提供的最大功率。
输出功率的大小通常由应用需求来确定。
一般来说，输出功率可以从几瓦到几千瓦不等。
4.转换效率：转换效率是指高频开关电源系统将输入电能转换为输出电能的效率。
转换效率越高，系统的能量损耗就越少，效率也越高。
一般来说，高频开关电源系统的转换效率可以达到90%以上。
5.纹波和噪声：纹波和噪声是指高频开关电源系统输出电压中的波动和噪声。
纹波和噪声对于一些应用来说非常重要，比如在精密仪器和通信设备中，需要较低的纹波和噪声水平。
6.绝缘电阻：绝缘电阻是指高频开关电源系统的输入和输出之间的绝缘能力。
绝缘电阻决定了系统的安全性能。
一般来说，绝缘电阻应满足相关的国际和行业标准要求。
7.工作温度范围：工作温度范围是指高频开关电源系统能够正常工作的温度范围。
一般来说，高频开关电源系统的工作温度范围根据具体的应用需求来确定。
基于48V直流高频开关电源简单原理图解
基于48V直流高频开关电源简单原理图解 什幺是48v开关电源 48V开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止。
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，转化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，什幺是48v开关电源，48V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。
48v直流开关电源电路图 48V直流电源是什幺 48V直流电源是什幺，能使电路中形成恒定电流的装置，如干电池、蓄电池、直流发电机等，称为直流电源。
而在48V电压范围内又叫48V直流电源。
直流电源有正负两个电极，正极的电势高，负极的电势低;当两个电极与电路连通后，直流电源能维持两个电极之间的恒定电势差，从而在外电路中形成由正极到负极的恒定电流。
要使直流电源两极间的电势差保持恒定必须使在外电路中由正极流到负极的正电荷，在电源内部逆着电场力的方向，由负极返回到正极去。
这个过程不能靠静电力，只能靠某种与静电力方向相反的“非静电力”来实现。
因此，电源就是一种提供非静电力的装置，通过非静电力做功，把非电能转化为正负电极之间的电势能。
48v开关电源原理介绍 48v开关电源是把交流电转换成直流的,具有特殊的信号能很好的控制开关管,这样就可以把直流能加到变压器最基本的一级之上,变压器感应到以后就会经过处理然后供给负载,然后一部分会反馈给控制电路,这样能保证输出的比较稳定。
48v开关电源在交流电经过的时候会经过一些特殊的东西来过滤一些对电网有干扰的额东西,这样能保证电网能不受干扰,正常运行。
48v开关电源在功率一样大的时候,如果开关频率高,则变压器的体积是比较小的,但是开关管的要求是高的。
【精品】直流电与高频开关电源
直流电与高频开关电源单项选择1高频开关电源之所以称为高频，是因为它（B-直流-直流变换电路)电路工作在高于工频几百至上千倍的频率范围上.A-整流电路，B-直流-直流变换电路，C-输入滤波，D—输出滤波2’—48V直流供电系统要求全程压降不高于3。
2V,计算供电系统的全程压降是由（D-蓄电池组输出端)为起点,至负载端整个配电回路的压降。
A-开关电源输出端,B-配电回路输出端,C—列头柜配电回路输出端，D—蓄电池组输出端3一级配电直流保护熔丝的额定电流值应不大于设计负载电流或实际最大负载电流的（A—2）倍.A—2,B-3，C-4,D-54各专业机房直流配电总配电保护熔丝的额定电流应不大于最大负载电流的（D-2。
5)。
A—1，B—1.5，C-2,D—2.55检验高频开关电源整流模块的负载不平衡度(均流)不宜在负载率低于（C-30%）的时候测量。
A—10％,B—20％，C—30％，D-40%6关于直流配电系统设计中熔断器与空气开关的选择,不正确的是：（B—熔断器持续运行可靠性低于空气开关)A—熔断器短路熔断时间大于空气开关短路保护瞬间动作时间,B-熔断器持续运行可靠性低于空气开关，C-空气开关易于安装\更换，D-熔断器过载能力高于空气开关7高频开关电源的主电路是(C-DC—DC变换）。
A—工频整流，B—滤波,C—DC—DC变换,D—EMI8直流供电系统的直流负载为800A时，供电回路接头压降应≤（D—40)mV.A-3,B—5,C—20,D-409高频开关电源的一次下电功能的作用是(C—切断部分次要负载）A—避免蓄电池组过放电,B-保护整流器，C—切断部分次要负载,延长重要负载的后备时间,D-发出电池电压低告警10高频开关电源的二次下电功能的作用是（A—避免蓄电池组过放电)A—避免蓄电池组过放电，B-保护整流器，C-切断部分次要负载,延长重要负载的后备时间,D—发出电池电压低告警11涉及一级干线、国际出口局及其他重要枢纽局等可能影响全程全网业务的电源割接，必须报(D—集团公司相关部门）审批A—县分公司相关部门,B-市公司相关部门，C—省公司相关部门,D-集团公司相关部门12维护规程规定高频开关电源的有效使用年限为（C-10）年？A-5，B—8,C-10，D—1213通信网络使用的变流设备主要包括：相控整流器、(B—开关整流器）、变换器和逆变器.A—UPS,B-开关整流器,C—柴油发电机组,D-蓄电池组14通信局(站）要合理设计主电源设备的容量，维护规程规定：开关电源各整流模块器不宜工作在(B—20%）负载以下A—10%,B-20％,C—30％，D-40％15行业标准规定，高频开关电源应能在（A-—5℃～40℃）环境温度范围内正常工作A--5℃~40℃,B-5℃～40℃，C—-5℃~30℃,D—5℃~30℃16高频开关电源正常工作的交流输入波动范围为额定值的（B-85％～110％)A—80％～110％,B—85%～110％,C—80％～120％，D-85％～120％17高频开关电源系统的交流输入过压保护值的设定不应低于额定电压值的（C—115%)A-105%，B—110%，C—115%，D-120％18高频开关电源系统的交流输入欠压保护电压的设定不应高于额定电压值的(B—80%)。
高频开关电源系统
高频开关电源系统高频开关电源系统是一种非常常见的电源系统，它通过高频开关器件进行电能的变换和传递，适用于各种电子设备和工业设备的电源供应。
高频开关电源系统的特点包括高效率、小体积、稳定性好等优点，被广泛应用于各个领域。
高频开关电源系统的基本原理是将输入的直流电源通过输入滤波电路进行滤波和解耦，然后经过交流输入的变压器进行变压和隔离，再通过谐振和整流电路将电源变为高频交流信号，接着经过输出滤波电路和输出调节电路将电源输出。
高频开关电源系统能够将输入的直流电源变换为高频交流信号的主要原因在于高频开关器件的使用。
常见的高频开关器件包括IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等。
这些器件具有开关速度快、损耗小等特点，能够高效地将输入的直流电源变换为高频交流信号。
高频开关电源系统的工作频率通常在几kHz到几MHz之间，通过选择合适的工作频率可以在保证系统稳定性的同时提高能效。
此外，高频开关电源系统还使用了各种控制技术来实现稳定的输出电压和电流。
常见的控制技术包括脉宽调制（PWM）和频率抖动等。
在实际应用中，高频开关电源系统广泛应用于电子设备、通信设备、医疗设备、工业设备等领域。
比如，高频开关电源系统可以作为计算机和服务器的电源，提供稳定可靠的电能供应；它还可以作为无线通信设备的电源，保证通信信号的稳定性和可靠性；同时，在一些特殊领域，如医疗设备和工业设备中，高频开关电源系统也扮演着重要的角色。
总之，高频开关电源系统是一种应用广泛的电源系统，具有高效率、小体积、稳定性好等优点。
它通过高频开关器件将输入的直流电源变换为高频交流信号，并经过滤波和调节电路得到稳定的电源输出。
高频开关电源系统在电子设备、通信设备、医疗设备、工业设备等领域得到了广泛的应用，为各个领域的发展做出了重要贡献。
高频开关电源工作原理
一、开关电源的概念
3、开关电源（swiching－mode power supply）
开关电源因为体积小、效率高已经充斥了我们的日常生活，从移动电 话的充电器，到我们的彩电、音像供电电源；从路边的霓虹灯，到车站 的电子显示牌，这些都用到了开关电源；从我们的台式计算机，到便携 笔记本电脑等等，这些都离不开开关电源。 当然开关电源的输入并不限于是交流（AC/DC电源），还可以是直流 （DC/DC电源和DC/AC电源）。开关电源交流输入电压范围比较宽，可
以从几十伏到上千伏。就目前而言，开关电源的控制方式有两种：脉宽
调制和频率调制（Pulse Frequency Modulation －PFM）。脉宽调制 （Pulse Width Modulation－PWM）方式比较常见，我们中兴通讯电源
均采用的是这种方式。
一、开关电源的概念
4、开关电源的主要指标
3、输出电路
输出电路主要是全波整流电路和滤波电路、输出EMI电路。全波整流
器电路所用的整流二极管不是普通的，一般用采用快恢复二极管或肖特
基；滤波电容用的是高频低阻电容。
二、开关电源的电路组成
4、控制电路
控制电路是开关电源电路的核心之一。PWM控制芯片决定开关电源的 工作模式，该芯片产生两路相位相反的驱动信号来驱动功率开关器件工 作，通过脉冲宽度来控制开关管的导通时间，从而调节能量传递的大 小。开关电源的控制电路是一个闭环控制系统，所以能及时保证输出电 压稳定不变，闭环有两个环来调节，内环是电流环调节，确保开关电源 的动态响应时间，速度比较快。外环是电压调节环，确保电压的稳定， 速度相对较慢。输出过压保护、均流电路、过热保护、限流保护、短路 保护以及交流输入过欠压保护是开关电源的辅助电路。
DSP系列高频开关电源工作原理
DSP系列高频开关电源工作原理■DSP系列工作原理电源主要由整流滤波电路，全桥变换电路，ＰＷＭ控制电路，稳压、限压电路，稳流、限流电路，保护电路，以及辅助电源电路等组成。
三相电网（或单相）电压经电源开关后，进行整流滤波，得到的５２０ＶＤＣ(单相为３００ＶＤＣ)的平滑直流电压供给逆变电路。
三相电压取一路380VAC（或单相２２０ＶＡＣ）经变压器降压整流后，再通过三端稳压器稳压得到±15Ｖ电压供给各部分控制电路。
逆变电路主要由大功率ＩＧＢＴ模块（或场效应ＭＯＳＦＥＴ模块）组成全桥变换电路。
当ＰＷＭ输出控制信号通过隔离驱动器分别驱动功率模块，两组对角管分别交替导通，在高频变压器初级产生高频脉冲电压，次级电压由高频变压器变压后整流向负载提供能量。
输出端分别接有稳压、限流和稳流、限压等的反馈环路，当面板开关置于稳压状态时，稳压和限流电路起作用，当输出电压升高或下降时，取样电压通过稳压电路内部电压比较器跟基准电压比较，其误差信号电压加到ＰＷＭ控制电路，使ＰＷＭ输出脉宽作相应变化，从而稳定输出电压，如负载电流过高时，限流电路工作，使输出电流限制在限流设定值内。
同样，在稳流状态下，稳流电路作用，使输出电流稳定在设定值内，而当过压时，限压电路使输出电压钳压在限压值。
当有异常情况(如输入过压或欠压,过流或过热等)产生保护信号加到保护控制电路时，保护电路输出一个电压加到ＰＷＭ电路，使ＰＷＭ电路停止输出，从而达到保护目的。
■DSP系列工作原理框图三、简易故障维修故障现象检查排除1.开机电源指示灯不亮,风机不转电源是否接好,闸刀是否闭合,如果是三相电源是否有缺相.接好电源,闭合闸刀2.电源指示灯正常、风机正常,工作指示灯不亮启动开关是否在启动的位置如果启动开关在启动位置,整机不工作,则再拨动一次启动开关至启动位置3.工作指示灯正常,电流电压调不动检查稳压限流及稳流限压旋钮是否调至最小的位置把电压调节,电流调节旋钮按要求旋至合适位置4.工作当中,突然没有电流输出,工作指示灯正常检查从电源输出端至负载的连线是否断开更换或重新连接好连接线5.工作当中,突然没有电流输出,工作指示灯闪烁1.检查工作环境温度是否过高，风机是否正常工作。
高频开关电源的工作流程
高频开关电源的工作流程在现代电子设备中，高频开关电源被广泛应用，其高效能和稳定性使其成为电源领域的主流选择。
高频开关电源通过快速的开关操作来改变电源的频率，以便将电能转换为所需的输出形式。
下面将介绍高频开关电源的工作流程。
输入电压调整高频开关电源首先接收来自电网或其他电源的交流输入电压。
这个输入电压可能会有所波动，因此首先需要进行调整以确保稳定的工作。
一般会使用整流电路将交流电转换为直流电，然后通过滤波电路将电流波动降至最低。
开关控制接下来是高频开关电源的核心部分：开关控制器。
开关控制器通过控制开关管的通断来改变电流的通路，从而实现电源的调节。
当开关闭合时，电流可以在电感等元件中储存能量；当开关断开时，这些储存的能量释放出来，经过整流和滤波后变成我们需要的输出电压。
脉冲宽度调制为了实现对输出电压的精确调节，高频开关电源通常采用脉冲宽度调制（PWM）技术。
PWM技术通过调整开关管通断时间的长短，改变每个周期内的有效传导时间比，从而控制输出电压的大小。
通过反馈回路监测输出电压，并与设定值进行比较，控制器可以实时调整脉冲宽度，使输出电压保持在恒定水平。
输出滤波和稳压经过脉冲宽度调制后的输出信号仍然可能含有一定的纹波和噪声，为了确保输出电压的稳定性和纯净性，通常会加入输出滤波电路。
这些滤波元件可以去除多余的高频成分，使输出电压更平稳、更接近理想值。
同时，稳压电路也需要确保在负载变化时输出电压能够保持恒定，保证连接设备的正常工作。
保护措施作为电源设备，高频开关电源还需要考虑各种保护措施，以确保系统的稳定性和安全性。
常见的保护功能包括过压保护、过流保护、短路保护等，这些保护功能可以在电路出现异常情况时及时切断电源，避免对设备和用户造成损害。
总结高频开关电源通过精密的开关控制，在输入电压调整、开关控制、脉冲宽度调制、输出滤波和稳压等过程中完成电能的高效转换和稳定输出。
同时保护措施的加入，也确保了电源设备和连接设备的安全可靠。
高频开关电源工作原理
高频开关电源工作原理高频开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源，正在被广泛应用于各种电子设备中。
它的工作原理是将交流电压转换为高频脉冲信号后，在经过滤波、调整和反馈等电路处理之后，输出直流电压，从而为各种电子设备提供稳定的电力支持。
一、高频开关电源的基本构造高频开关电源的基本构造包括变压器、开关管、滤波电容、调整电路和反馈电路等五个部分。
1.变压器：变压器是高频开关电源的核心部件，它能够将输入的交流电压转换为高频脉冲信号，输出到开关管上。
因此，变压器的质量和性能是影响高频开关电源输出效果的关键因素之一。
2.开关管：高频开关电源采用晶体管或MOS管作为开关管，通过控制其导通和截止时间来实现电流的开断和转换。
由于开关管的开关频率很高，达到几十千赫，因此它的响应速度、频响特性和损耗情况对高频开关电源的性能有很大的影响。
3.滤波电容：滤波电容用于过滤高频干扰和跨越电压，将输出脉冲信号转换为直流电压。
它的作用是保证高频开关电源的输出稳定性和纹波电压小，也就是电源的纹波系数小。
4.调整电路：调整电路用于调整输出电压或电流，使高频开关电源能够满足不同的电子设备工作要求。
调整电路采用稳压器进行调整，可以通过电压分压器、电流限制器等方式实现输出电压或电流的稳定控制。
5.反馈电路：反馈电路也是高频开关电源关键部分之一，它通过检测输出电压或电流大小并输出反馈信号，控制开关管的工作状态，从而实现高频开关电源的自动稳压、限流和保护等功能。
二、高频开关电源的工作原理高频开关电源的工作原理可以分为三个步骤：输入、转换和输出。
1.输入阶段：高频开关电源的输入电源是交流电源，经过整流电路转换为直流电压，输入到变压器端口。
2.转换阶段：通过变压器将输入的电压转换为高频脉冲信号，输出到开关管上。
当开关管闭合时，电流会通过变压器和地线形成电磁场，从而将变压器中的能量存储在磁场中；当开关管断开时，电磁场就会将这些能量释放出来，形成一个脉冲信号输出到滤波电容上。
高频开关电源原理
高频开关电源（电源技术讲座四）1：高频开关电源的组成与分类开关电源具有体积小、效率高等一系列优点，在各类电子产品中得到广泛的应用。
但由于开关电源的控制电路比较复杂、输出纹波电压较高，所以开关电源的应用也受到一定的限制。
电子装置小型轻量化的关键是供电电源的小型化，因此需要尽可能地降低电源电路中的损耗。
开关电源中的调整管工作于开关状态，必然存在开关损耗，而且损耗的大小随开关频率的提高而增加。
另一方面，开关电源中的变压器、电抗器等磁性元件及电容元件的损耗，也随频率的提高而增加。
目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十kHz；采用MOSFE的开关电源转换频率可达几百kHz。
为提高开关频率必须采用高速开关器件。
对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。
它可以极大地提高开关速度，原理上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式。
采用谐振开关方式的兆赫级变换器已经实用化。
开关电源的集成化与小型化已成为现实。
然而，把功率开关管与控制电路都集成在同一芯片上，必须解决电隔离和热绝缘的问题。
1．1 开关电源的基本构成开关电源采用功率半导体器件作为开关器件，通过周期性间断工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压。
开关电源的基本构成如图1所示，其中DC/DC变换器进行功率转换，它是开关电源的核心部分，此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。
输出采样电路（R1、R2）检测输出电压变化，与基准电压Ur比较，误差电压经过放大及脉宽调制（PWM电路，再经过驱动电路控制功率器件的占空比，从而达到调整输出电压大小的目的。
图2 是一种电路实现形式。
DC/DC变换器有多种电路形式，常用的有工作波形为方波的PWMS换器以及工作波形为准正弦波的谐振型变换器。
图1 开关电源的基本构成图2 开关型稳压电源的原理电路对于串联线性稳压电源，输出对输入的瞬态响应特性主要由调整管的频率特性决定。
直流电与高频开关电源
直流电与高频开关电源单项选择1高频开关电源之所以称为高频，是因为它(B-直流-直流变换电路)电路工作在高于工频几百至上千倍的频率范围上。
A-整流电路,B-直流-直流变换电路,C-输入滤波,D-输出滤波2'-48V直流供电系统要求全程压降不高于3.2V，计算供电系统的全程压降是由(D-蓄电池组输出端)为起点，至负载端整个配电回路的压降。
A-开关电源输出端,B-配电回路输出端,C-列头柜配电回路输出端,D-蓄电池组输出端3一级配电直流保护熔丝的额定电流值应不大于设计负载电流或实际最大负载电流的(A-2)倍。
A-2,B-3,C-4,D-5 4各专业机房直流配电总配电保护熔丝的额定电流应不大于最大负载电流的(D-2.5)。
A-1,B-1.5,C-2,D-2.5 5检验高频开关电源整流模块的负载不平衡度(均流)不宜在负载率低于(C-30%)的时候测量。
A-10%,B-20%,C-30%,D-40%6关于直流配电系统设计中熔断器与空气开关的选择,不正确的是：(B-熔断器持续运行可靠性低于空气开关)A-熔断器短路熔断时间大于空气开关短路保护瞬间动作时间,B-熔断器持续运行可靠性低于空气开关,C-空气开关易于安装\更换,D-熔断器过载能力高于空气开关7高频开关电源的主电路是(C-DC-DC变换)。
A-工频整流,B-滤波,C-DC-DC变换,D-EMI 8直流供电系统的直流负载为800A时，供电回路接头压降应≤(D-40)mV。
A-3,B-5,C-20,D-40 9高频开关电源的一次下电功能的作用是(C-切断部分次要负载)A-避免蓄电池组过放电,B-保护整流器,C-切断部分次要负载，延长重要负载的后备时间,D-发出电池电压低告警10高频开关电源的二次下电功能的作用是(A-避免蓄电池组过放电)A-避免蓄电池组过放电,B-保护整流器,C-切断部分次要负载，延长重要负载的后备时间,D-发出电池电压低告警11涉及一级干线、国际出口局及其他重要枢纽局等可能影响全程全网业务的电源割接，必须报(D-集团公司相关部门)审批A-县分公司相关部门,B-市公司相关部门,C-省公司相关部门,D-集团公司相关部门12维护规程规定高频开关电源的有效使用年限为(C-10)年?A-5,B-8,C-10,D-12 13通信网络使用的变流设备主要包括：相控整流器、(B-开关整流器)、变换器和逆变器。
高频开关电源的工作原理
推挽电路原理图
V1
W1
- Uin +
V2
W2
Uce 2Uin
L
Uin
+
0
Ton
Toff
t
Ic
0
T
t
4、半桥电路
半桥电路有两个功率开关管，通过两个串连的电容器来构成 工作回路，这两个功率管交替导通驱动高频变压器进行能量 传递，变压器是双向激励的。半桥电路同样存在变压器磁偏 现象，会出现“直通”问题。同样的变压器的情况，半桥的 输出功率大于推挽电路。如下图所示：C1和C2的作用主要是 实现静态时分压，使Ua=1/2Uin。当V1导通，V2截止时， 输入电流方向为图中虚线方向，向C2充电；当V1截止，V2 导通时，输入电流方向为图中实线方向，向C1充电。当V1导 通，V2截止时，V2两端承受的电压为输入直流电压Uin。
APFC电路，是有源功率因数校正电路。它是一
个升压电路，电路结构采用的是BOOT电路，输出电压
一般规定在410VDC左右。由于开关电源所采用的器件 全部工作在非线性状态，电路上有电感和电容，所以会 造成交流输入电压和电流的相位存在相位差，导致交流 电不能全部做功，一部分在电感和电容中转换。另外交 流电压和电流波形出现畸变，造成谐波分量增加，干扰 增加。功率因数校正电路就是将电压和电流相位强制到 一致，同时对波形给予修正。
高频开关电源工作原理
作者：湖南常德分公司传动中心郝书韬
1、开关电源的概念 2、开关电源的组成 3、开关电源的常用电路类型与原理 4、通信用开关电源的基本要求
1、开关电源的概念
开关电源是一个能量转换器，作为电源的功率器件工作 在开关状态（开关管、电感、高频变压器、电容、整流 二极管）－开或关状态，其特点是频率高、功耗低、工 作效率高、体积小、输入范围宽(SwitchingRegulator -- A switching circuit that operates in a closed loopsystem to regulate the power supply output) 通过闭环系统调节，使输出电压保持稳定。
高频电源开关电源的简介及主要用途
主要用途 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。
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。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
额定电压
是指开关在正常工作时所允许的安全电压. 加在开关两端的电压大于此值，会造成两个触点之间打火击穿。
额定电流
指开关接通时所允许通过的最大安全电流.当超过此值时，开关的触点会因电流过大而烧毁。
Hale Waihona Puke 绝缘电阻 指开关的导体部分与绝缘部分的电阻值.绝缘电阻值应在100MΩ以上。
接触电阻
是指开关在开通状态下，每对触点之间的电阻值.一般要求在0.1-0.5Ω以下，此值越小越好。
耐压
指开关对导体及地之间所能承受的最低电压。
寿命
是指开关在正常工作条件下，能操作的次数.一般要求在5000-35000次左右。
帝旺德
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。
高频开关电源说明书
输入
三相 380V±10% 50HZ±5HZ
输出电流 输出电压 纹波系数
0-500A 0-35V 1%
调整精度 冷却方式
指导：上海瑞进电源 1%
风冷
四、 功能选配
项目
基本功能
启动/停止
○
稳压/稳流选择
○
电压表
表
异常报警
○
远程控制
软启动
○
PLC 控制
128-485
户所需功能置稳压或稳流档． 2. 合上空气开关，此时面板上数显表显示． 3. 将＂待机＂开关置＂工作＂状态，然后顺时针转动输出调节旋钮．电压和电流显示出相应的数字． 三．开关功能：
本机具有稳压和稳流功能．当用户置＂稳压＂档时，输出电压在机器额定电流范围内不会有变化， 电流会根据负载大小做相应的显示．当用户置＂稳流＂档时输出电流在机器额定电压范围内不会有任何 变化，电压表会根据负载大小做出相应显示。
五、 共同规格
控制方式
PWM 控制切换方式
输入端
电压 频率
38V 三相 50/60HZ
电压范围 ±10%
控制
稳压、稳注
输出端
可调范围 0-额定位（电流，电压）
精度
额定位±1%
误差
RMS1%
六、 机器型号
500
A
产品标号
选项配功能
高频电源 机器名称
输出电流表
产品系列
七、 安装与使用 ◆ 1、把整流器安放好，并保持其稳定，为保证整流器通风良好，其前后左右 0.5m 以内不要有任何物
四、注意事项：
1、保护指示灯亮时：
①、检查输入 380V 交流是否缺相，电压是否高于 440V 或低于 320V；
高频开关电源使用方法
高频开关电源使用方法电火花线切割加工是利用电火花放电对导电材料产生电蚀现象实现加工的，是电、热和流体动力综合作用的结果。
在火花放电过程中，脉冲电压是产生电火花放电的必要条件，而高频电源就是产生脉冲电压的一个大功率高频脉冲信号源，是数控线切割机床中的一个重要组成部件，在使用中要学会正确调节各个参数。
（一）、调节原则1、工件高度为50mm左右，钼丝直径在0.16mm时，切割加工时，一般置“电压调整”旋钮2档，“脉冲幅度”开关接通1+2+2级，“脉宽选择”旋钮3档，“间隔微调”旋钮中间位置，切割电流稳定在2.0A左右（不同高度工件详见“切割参数选择表”）。
2、进给速度（由控制器选定）选定：在确定电压、幅度、脉宽、间隔后，先用人为短路的办法，测定短路电流，然后开始切割，调节控制器的变频档位和跟踪旋钮等，使加工电流达到短路电流的70 ~75%为最佳。
3、在切割加工时，各个状态的切换尽量在丝筒换向或关断高频时进行，且不要单次大幅度调整状态，以免断丝。
4、新换钼丝刚开始切割时，加工电流选择正常切割电流的三分之一至三分之二，经十来分钟切割后，调至正常值，以延长钼丝使用时间。
（二）、短路电流测试置“电压调整”旋钮2档，“脉冲幅度”开关接通1+2+2，“脉宽选择”旋钮3档，“间隔微调”旋钮中间位置，用较粗导线短路高频输出端（上线臂前端靠上导轮的一块钨钢是高频输出负极，工作台上沿是高频输出正极），开高频电源，开丝筒电机，开控制器高频控制开关，此时高频电源电流表指示约为2.8A（三）各个参数的选择1．工作电压的选择操作方法：旋转“电压调整”旋钮，可选择70~110V的加工电压，分为三档，电压表指示值即为加工电压值。
选择原则说明：高度在50mm以下的工件，加减少切割处的电蚀污物的生成，使加工较稳定，防止断丝。
因为在脉宽档位确定的情况下，间隔在“间隔微调”旋钮确定下，间隔宽度是一定的，所以要调节间隔大小就是旋转“间隔微调”旋钮。
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保护电路——六重保护
1、输入端过压保护：压敏电阻（耐压值）
2、输入端过流保护：保险丝、热敏电阻
3、输出端过流保护：通过导线反馈，驱动变压器就会相 应动 作，关断电源的输出。
4、输出端过压保护：当比较器检测到的输出电压与基准电压 偏差较大时，稳压管就会对电压进行调整。
5、输出端短路保护：输出端短路时，比较器会侦测到电流的 变化，并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出。
当正半周时，二极管D1、D3导通， 在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通，在 负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，得到 的是同一个方向的单向脉动电压。
滤波电路
滤波的基本概念：
利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并 联在负载两端。
t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线 下降，放电时间常数为RLC。
电容滤波波形图
非隔离式开关电源工作过程
对于输入与输出电压之间不需隔离，只用一个工作开关管VT和电 感L、二极管D、电容C组成的变换器电路最基本的为如下三种，其 原理电路如图2.6所示。
（1）串联开关或降压 变换器（buck converter）
全桥式变换器的工作波形
开关电路的PWM控制原理 PWM控制基本原理
开关电源的PWM控制原理可用图3.1的电路说明。它 由开关管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放 大器和基准源等部分构成。
开关型稳压电源原理图
三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控制开 关管的通断。
开关管导通时，向电感充电。当开关管截止时，必 须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流二极管D即可 起到这个作用，保护开关管。
开关稳压电源的特点
优点
1.效率高。一般在70～90%以上。而相应的线性稳压电源的效率仅有 50%左右。 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，负载作大幅度变化时，性 能很好。 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； 5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电流、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； 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，开关电源可在几十毫秒内保证仍有电压输 出。 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。
在当刚v2到过达909°0°时时，，正v弦2开曲始线下降 的下速降率。很先慢假。设所二以极刚管过关9断0，°时 二电极容管C就仍要然以导指通数。规在律超向过90°
后速负始的率载点某越的Ｒ个来L放放点越电电快，速。，正率指二弦很数极曲大放管线。电关下起断降。的
所以，在t1到t2时刻，二极管导电，
Ｃ充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到
否
查找击穿 原因
常
检查相关元
更换相
检修启
检修脉冲产
件是否击穿 有 关元件
动电路
生电路
元
无元件击穿
件
更换保险管 击
穿
FU
对50Hz低频而言，电容呈开路，而电感则呈
短路。因此，50Hz市电可以顺利通过。
220V 市电
S1
L C1
C2
至整流滤波
电路
FU
高压整流滤波电路
1.电路组成：
由一个全桥（由四个二极管组成） 和两个高压电解电容组成。把220V交 流市电转换成400V左右的直流电。
单相桥式整流电路
整流电路工作原理
在输入电压一定时， 输出电压与占空比成正比。
由以上分析可以得出如下结论：
1．开关管工作在开关状态，功耗大大降低， 电源效率大为提高；
2．开关管在开关状态下工作，为得到直流输出， 必须在输出端加滤波器；
3．可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值； 4．由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体
积可大大减小。
220V 市电
S1
L2
C1
C02
至整流滤波
电路
FU
EMI原理图
• 2.作用：双向滤波
– 避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路； – 防止开关电源对电网造成污染。
工作原理：
对高频干扰信号而言，电容呈短路，而电 感则呈开路。高频干扰被电容短路。
220V 市电
S1
L C1 0.1u
C2 0.1u
至整流滤波 电路
开关电源
（3）：第三大类：DC/AC开关电源； 逆变器
（4）：第四大类：AC/AC开关电源。 变频器
• 按开关管和输出之间是否有变压器隔离可分为下列两大
类：
（1）：第一大类：无变压器的非隔离式； （2）：第二大类：有变压器的隔离式。
4
直流稳压电源 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。传统的 稳压电源是采用串联式线性转换方法设计制作的。
（2）并联开关或升压 变换器（boost converter）
（3）串—并联开关 或降、升压变换器 （buck-boost converter）
非隔离式的DC→DC变换电路
调整输出电压的方法：
Vi
Vk
Vo
t
t
ห้องสมุดไป่ตู้
t
ton T
K
电压
Vi
Vk 变换器
VO =
ton T
·Vi =D·Vi
Vo
RL
占空比
• 只要改变开关脉冲的“占空比”，就可以改 变输出电压的高低。
变压器原副方是隔离的，而输入电压是直接从交流市电整流得到 的高压直流。
高频变压器开关电源基本结构框图
开关电源原理示意图
输入电压Uin与导通比α的对应关系
U0
U in U 0
U0
t min 1 t min
U inH
t max 1 t max
U inL
由于输入电压最高时，相应的导通比是最小，输入电压最低时，
为了稳定输出
电压，按电压负
反馈方式引入反 馈。
设输出电压增
加，FVO增加， 比较放大器的输 出Vf减小，比较 器方波输出的toff 增加，开关管导
通时间减小，输
出电压下降。起 到了稳压作用。
输出波形
见图。开关
管发射极输 出 电 压 VE 为 方波，由于
滤波电感的
存在，使输 出电流iL为锯 齿波，趋于
王丽琼
一、 概论
电源及开关电源
将电网或电池的一次电能，转换为符合电子设备要求的二 次电能，这样的变换设备便是电源。
电源是一切电子设备的心脏，没有电源，电子设备就不可 能工作。
电源常用 的连接方 式
串联线性电源 高频开关电源
2
串联线性电源与开关电源的区分
• 串联线性电源：
– 电源调整管工作在放大状态; – 效率低，损耗大，温升高。
平滑。输出
则为带纹波 的直流电压。
开关电源波形图
忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。
于是有
q称为占空比 方
1
VO = T
t1 0
vEdt
1 T
T
t1 vEdt
波高电平的时间占 整个周期的百分比。
1
1
T (VD )toff + T (VI VCES )ton
VI
ton T
VI q
功率开关器件
高频变压器
输出电路
电路包含：输出整流、滤波和输出EMI电路
整流
滤波 Uo
AC/DC
DC/DC
PWM控制电路、均流电路、 保护电路、辅助电源电路
控制电路
图中输入回路的作用是将交流输入电压整流滤波变为平滑的高压直流 电压；功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉 冲电压；整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电 压；开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，来控制功率开关器件的 驱动脉冲的宽度，从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。从框图中可 见，由于高频变压器取代了笨重的工频（50HZ）变压器，从而使稳压电源 的体积和重量大大减小。
晶体管串联式线性稳压电源
当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压大电流、 高效率、重量轻、体积小的方向发展。在这种要求面前首先得到 发展的是晶体管串联式开关稳压电源。
晶体管串联式开关稳压电源
输入回路
包含：EMI、缓启动和APFC电路
Ui 滤波
整流及滤波
功率变换器
变换电路有：反激、正激、推挽、半桥、全桥
串联型开关电源基本电路
• 电路中VT为开关管，工作于开关状态（VT饱和导 通时相当于一只接通的开关，VT截止时相当于一 只断开的开关）。
• 电感L和电容C为储能元件。 • RL为电源的负载。 • D为续流二极管，它在开关管截止时导通，保证
电感L中的电流不中断。
变压器型开关电源工作过程
共同特点: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。
• 在具体电路中，可以使开关脉冲频率固定， 改变开关管导通时间ton而改变输出电压高低。 这种电源称为“调宽式”开关电源。PWM
• 也可以使开关管截止时间不变，只改变开关 管导通时间长短而改变输出电压高低。这种 电源称为“调频调宽”式开关电源。PFM
串联型（Buck） 开关电源工作过程
VT
L
D
C
RL
6、温度控制：通过温度探头检测电源内部温度，并智能调整 风扇转速，对电源内部温度进行控制。
开关稳压电源电路故障分析