开关电源设计系列讲座(1)

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开关电源讲座..

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
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开关电源里的一些名词解释
1.有功功率（Acitive power):电能转换成其他能量所消耗的功率，单位为瓦（W），用P表示。 2.无功功率(Unactive power):没有消耗功率，只是能量在电感和电容之间转换的功率部分，单位为VAR，用Q表示。
8.PFC（Power Factor Correction）：即“功率因数校正”，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式 PFC）。 9.功率因数与转换效率的区别：尽管功率因数和转换效率都是指电源的利用率，但区别却很大。简单的说，功率因数产生的损耗是电力部门负担，而转换效率的损耗是用户自己负担。可以看得出来，功率因数是对国家电网的保护。 10.总谐波失真（Total Harmonic Distortion）：总谐波失真是指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。用百分比来表示。用THD表示。
3.视在功率(Aparent power):指的是交流输入功耗，也叫表观功率，其单位
是VA，用S表示。S2=P2+Q2 4.功率因素(Power factor):有功功率与视在功率的比值，它表示交流电转化
成其他能量的能力。用PF表示。功率因数＝P/S。
5.输入功率(Input power)：输入电压×输入电流。此产生的是有功功率。用 PIN表示。
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开关电源的概念
开关电源（swiching－mode power supply）

《开关电源的设计》课件

详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的装置，通过控制开关管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换成所需的电压或电流。它主要由输入电路、输出电路、开关管、控制电路等部分组成。
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、动态响应快、可靠性高等特点。
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，因此具有较高的能源利用率。同时，由于开关电源采用了高频变压器，使得其体积和重量都大大减小，方便了设备的集成和运输。此外，开关电源的动态响应速度快，可以快速地响应输入电压和负载的变化，提高了系统的稳定性和可靠性。
02 开关电源的基本原理
开关电源的工作原理
01
开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，维
持输出电压的稳定。
02
当输入电压或负载电流发生变化时，控制电路会调整
开关管的通断时间，以保持输出电压的稳定。
03
开关电源的效率较高，因为开关管在截止期间不消耗
电能。
开关电源的电路组成
输入电路
包括滤波器、整流器和限流电路，用于将交流输入电压转换为直流电压。
根据不同的控制方式，可以选择不同的控制电路类型，如脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）。
控制电路的设计原则
根据输出电压、电流的要求，选择合适的控制芯片、电阻和电容元件，并确定其参数。
04 开关电源的优化
提高效率的优化
优化电路拓扑结构
选择合适的电路拓扑结构，如 Boost、Buck等，以降低能量
设计故障诊断与保护电路，及时检测并处理电源故障，提高电源的可靠性。
05 开关电源的测试与调试
测试方法
输入测试

反激式开关电源设计培训教材(第一节)

5、开关管峰值电流Ip
6、初级绕组匝数Np 天通TP4/TP4A的磁芯Bs为5100GS，FSDM0265R有过温保护，因此Bw可选0.6Bs，则Bw=3060GS，如IC无过温保护，则要留一定
的裕量，否则，在过载状态时，变压器易饱和，在饱和状态,
易发生故障损坏开关管,Bw要选低一点,选(0.3-0.5)Bs; 气隙Lg选0.025cm
• 参数计算 1、最大允许的反激电压
Vf=650V-373V-32.5V –100V=144.5V 选反激电压Vf为75V,则Mosfet的漏极最高电压为: 373V+100V+75V=548V<617.5V,是比较安全的。
2、原、副边的匝比n 次级选用3A/100V肖特基整流，则1.25A输出电流时的
输入过流保护主要是靠保险管、保险丝绕线电阻的过电流过功率熔断特性。保险管主要用在高输出功率的电源上，绕线电阻用在低输出功率的电源上。保险管重要的参数有额定电流、熔断时间、分断能力，额定电流大、熔断时间长、分断能力低，容易炸裂管壁，这在安全认证时是不允许的，因此，要尽量选择分断能力高的保险管；保险丝绕线电阻重要的参数主要是过功率熔断时间，一般加在电阻两端的电压与电流的乘积为电阻标称功率的25 倍时，要在60S内熔断
•PWM控制芯片(Fairchildsemi的FSDM0265R)
第二章、变压器设计
单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行总结。 • 1、已知的参数根据需求和电路的特点确定，包括：输入电压Vin、输
S012B系列变压器设计步骤
• 已知条件 1、输入电压Vin:90Vac-264Vac 2、输出电压Vout:12V 3、输出电流Iout:1.25A 4、Mosfet耐压Vmos:650V 5、开关频率f：67KHz 6、FSDM0265R最大输出功率：

开关电源设计(精通型)

开关电源设计（精通型）一、开关电源基本原理及分类1. 基本原理开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。

它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。

在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。

2. 分类（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。

（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。

二、开关电源关键技术与设计要点1. 高频变压器设计（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。

（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。

（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。

2. 开关器件的选择与应用（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。

（2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。

（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。

（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。

3. 控制电路设计（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。

（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。

（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。

三、开关电源设计实例分析1. 确定设计指标输入电压：AC 85265V输出电压：DC 24V输出电流：4.17A效率：≥90%2. 高频变压器设计选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。

3. 开关器件选择根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。

4. 控制电路设计采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。

5. 实验验证搭建实验平台，对设计的开关电源进行测试，验证其性能指标是否符合要求。

开关电源变压器设计培训讲学

开关电源变压器设计开关电源变压器设计1. 前言2. 变压器设计原则3. 系统输入规格4. 变压器设计步骤4.1选择开关管和输出整流二极管4.2计算变压器匝比4.3确定最低输入电压和最大占空比4.4反激变换器的工作过程分析4.5计算初级临界电流均值和峰值4.6计算变压器初级电感量4.7选择变压器磁芯4.8计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度4.9满载时峰值电流4.10 最大工作磁芯密度Bmax4.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值4.12 计算原边绕组、副边绕组的线径，估算窗口占有率4.13 计算绕组的铜损4.14 变压器绕线结构及工艺5. 实例设计—12W Flyback变压器设计1. 前言◆反激变换器优点：电路结构简单成本低廉容易得到多路输出应用广泛，比较适合100W以下的小功率电源◆设计难点变压器的工作模式随着输入电压及负载的变化而变化低输入电压，满载条件下变压器工作在连续电流模式 ( CCM )高输入电压，轻载条件下变压器工作在非连续电流模式 ( DCM )2. 变压器设计原则◆温升安规对变压器温升有严格的规定。

Class A的绝对温度不超过90°C；Class B不能超过110°C。

因此，温升在规定范围内，是我们设计变压器必须遵循的准则。

◆成本开关电源设计中，成本是主要的考虑因素，而变压器又是电源系统的重要组成部分，因此如何将变压器的价格，体积和品质最优化，是开关电源设计者努力的方向。

3. 系统输入规格输入电压：Vacmin~ Vacmax输入频率：f L输出电压：V o输出电流：I o工作频率：f S输出功率：P o预估效率：η最大温升：40℃4.0变压器设计步骤4.1选择开关管和输出整流二极管开关管MOSFET:耐压值为V mos输出二极管:肖特基二极管最大反向电压V D正向导通压降为V F4.2计算变压器匝比考虑开关器件电压应力的余量(Typ.=20%)开关ON ：0.8·V D > V in max / N + V o开关 OFF ：0.8·V MOS > N·( V o+ V F) + V in max匝比：N min < N < N max4.3 确定最低输入电压和最大占空比输入滤波电容：2µF~3µF/W最低输入电压 ( 假设tc=3ms )V in min =最低输入电压，最大功率时，占空比最大D maxD max =4.4 反激变换器的工作过程分析低输入电压时，负载从轻载到重载，变压器经历从DCM →BCM →CCM的过程高输入电压时，负载从轻载到重载，变压器一直工作在DCM4.5 计算初级临界电流均值和峰值按照最小输入电压，最大输出功率(Pomax)的条件计算P o = 1/3P o max时，变换器工作在BCMP o < 1/3P o max时，变换器工作在DCMP o > 1/3P o max时，变换器工作在CCMBCM模式下，最小输入电压时的平均输入电流I in-avg =变压器初级临界电流峰值I p1 = I pk1 =4.6 计算变压器初级电感量最低输入电压，BCM条件下，最大通时间T on max = D max变压器初级电感量Lp =4.7 选择变压器磁芯基于输出功率和开关频率计算面积乘积，根据面积乘积来选择磁芯AP p =K o是窗口的铜填充系数：取 K o=0.4K c是磁芯填充系数；对于铁氧体磁芯取 K c=1Bm是变压器工作磁通密度，取B mj是电流密度，取 j = 4.2A/mm2考虑绕线空间，尽量选择窗口面积大的磁芯，查表选择Aw和Ae4.8 计算变压器初级、次级匝数、辅助绕组匝数和气隙长度初级绕组的匝数N p =增加或者减小匝数只会分别引起磁芯损耗减小或增加在100kHz条件下，损耗与B2.86成正比，匝数减小5%会使磁芯损耗增加15% 次级绕组匝数N s = N p / N辅助绕组匝数N cc = ( V cc + 1 ) N s / ( V o+ V F )气隙长度 : l g =4.9 满载时峰值电流CCM时，T on max固定不变输入电压不变，BCM的T on max等于CCM 的T on maxT on max内，电感电流线形上升增量I p1 = = I p2低输入电压，满载条件下P o = ηL p(I2pk2– I2pk0) f s变压器初级峰值电流I pk2 =4.10 最大工作磁芯密度B maxB max = < B sat如果B max<B sat ，则证明所选择的磁芯通过，否则应重新选择4.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值梯形波电流的中值：I a = I pk -电流直流分量：I dc = D max I a 电流有效值：I prms = I a 电流交流分量：I ac = I a4.12 计算原边绕组、副边绕组的线径，估算窗口占有率导线的横截面积自然冷却时，一般取电流密度j = 4A / mm2初级绕组：S p = I prms ( A ) / 4 ( A / mm2 )副边绕组：S s = I srms ( A ) / 4 ( A / mm2 )线径及根数集肤深度δ= 6.61 / cm导线线径不超过集肤深度的2倍，若超过集肤深度，则需多股并绕根据安规要求考虑加一定宽度的挡墙窗口占有率K0A w N p+ N s+ N cc4.13计算绕组的铜损根据导线的电阻和集肤深度，确定每个绕组的铜损耗总损耗一定要小于预算损耗，温升经验公式T4.14变压器绕线结构及工艺骨架的选取：累计高度、宽度绕法：初级和次级交错式(三明治)绕法：漏感小5. 设计实例—12W开关电源变压器设计5.1 系统输入规格输入电压：90Vac~265Vac输入频率：50Hz输出电压：12V输出电流：1.0A输出功率：Po=12W开关频率：50kHz预估效率：0.75输入最大功率：Pin=16W变压器最大温升：40℃5.2 开关管MOSFET和输出整流二极管开关管MOSFET耐压: V mos=600V输出二极管：反向压降V D=100V ( 正向导通压降V F=0.5V )5.3计算变压器匝比0.8 V D > V in max / N + V o→0.8 100 > 375 / N +120.8 V mos > N ( V o + V F ) + V in max→ 0.8 600 > N ( 12 + 0.5 ) +3755.5 < N < 8.4取N = 65.4 最低输入电压和最大占空比选择C in=22µF最低输入电压：V in min = =最大占空比：Dmax = = = 0.495.5 计算初级临界电流均值和峰值I in-avg = = = 0.07 AI p1 = I pk1 = = = 0.285 A5.6最大导通时间和初级电感量最大导通时间：T on max = D max = 9.8变压器初级电感量：L p = = 2.7mH 5.7 变压器磁芯面积AP p = = 0.066 cm2( 铁氧体磁芯 B sat = 3900G , 取 B m = 1600G )查表EF20 A e = 0.335 cm2，A w = 0.6048 cm2AP = A w * A e = 0.202 cm2 > 0.066 cm25.8 变压器初级匝数、次级匝数、辅助绕组匝数和气隙长度N p = = 140.7取N p = 140 TsN s = 140 / 6 = 23.3 Ts 取N s = 23 TsN cc = 19 23 / 12.5 35 Tsl g = = 0.2 mm5.9 满载时峰值电流、最大工作磁通密度I pk2 = + = + 0.14 = 0.56 ABmax = = = 3100G < 3900G 5.10 变压器初级电流、副边电流的有效值原边各电流：电流中值I pa = 0.42A 电流有效值I prms = 0.29A电流直流值I pdc = 0.20A 电流交流值I pac = 0.208A副边各电流：电流直流值I sdc = 1A 电流有效值I srms = 1.38A电流中值I sa = 1.92A 电流交流值I ac = 0.959A5.11 计算原边、副边绕组的线径，估算窗口占有率线径及根数集肤深度δ= 6.61 / = 6.61 / = 0.29 cm导线的横截面积：电流密度j = 4.2~5A / mm2初级绕组：S p=0.068mm2→Φ0.25mm ×1P→R DC = 4.523mΩ/cm( 100℃ )副边绕组：S s = 0.328mm2→Φ0.40mm×2P→R DC = 0.892mΩ/cm ( 100℃ ) Vcc绕组：S cc = 0.1/4.2 = 0.024mm2→Φ0.1mm×2P窗口占有率：0.4 60.48 140 0.1252 + 23 0.22 + 350.08224.2 13.6 OK5.12 计算绕组的铜损平均匝长 l av = 23.5 mm各绕组绕线长度：原边l Np = 140 × 23.5 = 329 cm副边l Ns = 23 × 23.5 = 54.0 cm各绕组直、交流电阻：原边R pdc=1.45Ω R pac=2.38Ω副边R sdc=0.024Ω R sac=0.038ΩVcc绕组电流过小，忽略绕组损耗各绕组损耗：P u = 0.30W5.13 计算绕组的铁损计算铁损：查磁芯损耗曲线，PC40在ΔB = 0.15T时为80mW / cm3铁损P Fe = 80 1.5 = 0.12 W估算温升总损耗P loss = 0.12 + 0.30 = 0.42 W经验公式T = 22℃ < 40℃设计 OK5.14 变压器绕线结构及工艺绕线宽度高度累计查EF20 Bobbin 绕线宽度W=12.1mm，高度H=2.9mm0.25mm，最大外径0.275mm 每层35T，W1=9.62mm0.40mm，最大外径0.52mm 每层23T，W2=11.9mm0.10mm，最大外径0.13mm 每层35T，W3=9.1mm(0.1mm×2P) 总高度 = 0.275×4 + 0.52 × 2 + 0.13 × 3 + 0.03 × 7 = 2.74 mm绕线结构次级→初级→次级。

开关电源入门(第 1 周)-PPT文档资料20页

2019/9/21
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如：（1）PC电源：输出电压为：12V/14A，
-12V/0.5A，5V/18A，3.3V/14A；
（2）笔记本适配器：输入100-240Vac，50-60Hz，输
出20V/3.25A；
（3）打印机电源；
（4）通讯电源；
（5）数电和模电实验箱中的电源：输出±5V，
±12V ，±15V给芯片或者三极管供电，（差分
技术员
测试员（工程部/设计部、QA品质认证等）
工程师
助理工程师应用工程师/FAE工程师（著名芯片管理公司）/市场开拓工程师
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高级工程师
工程师总经理
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谢谢！
题。2019/9/21
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开关电源入门的介绍
1. 开关电源概念的引入
电源犹如人体的心脏，是所有电设备的动力。市电220Vac/50Hz通常是不能直接给设备供电，需要经过变换之后得到设备所需要的电压、电流或者功率等。与传统的线性稳压电源相比，开关电源具有效率高、功率密度高、电压调整率高、体积小、重量轻等诸多优势。因而，在各行各业的电力设备中得到了广泛的应用。具体的应用如下：
（4）会调试和测试简单的整体电路，对电路中出
现的故障能进行分析和解决；
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情感态度目标：（1）培养良好的职业道德；（2）培养安全意识和严谨的工作作风；（3）培养团队合作的意识。
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b. 职业的规划与发展：
通过本课程的系统学习，在电源公司或者相关的电源公司从事以下职位的工作，并进行未来职业的规划和发展：
（3）元器件的选择—功率元器件和磁性元器件；

开关电源培训资料

开关电源培训资料开关电源培训资料【第一篇】开关电源是一种常见的电源供应器件，被广泛用于各种电子装置中。

它具有高效率、小体积和轻量化的特点，因此在现代电子设备中得到了广泛的应用。

本篇文章将介绍开关电源的基本工作原理和一些常用的开关电源类型。

1. 基本工作原理开关电源的基本工作原理是利用开关管实现电源输入电压的高效率转换。

通常，开关电源有以下几个基本组成部分：(1) 输入滤波电路：用来对输入电压进行滤波，防止高频噪声对电源的影响。

(2) 整流电路：将交流电源输入转换为直流电压。

(3) 稳压调整电路：对直流电压进行稳压调整，以确保输出电压的稳定性。

(4) 开关转换电路：通过开关和控制电路实现输入电压的高效率转换。

(5) 输出滤波电路：对开关电源输出电压进行滤波处理，提供干净稳定的输出电压。

2. 常用的开关电源类型根据不同的应用需求和输出功率的大小，开关电源可分为多种类型。

以下是一些常见的开关电源类型：(1) 开环开关电源：这种类型的开关电源不具备反馈控制回路，输出电压不稳定且容易受到输入电压变化的影响。

它适用于一些对电源质量要求较低的应用场景。

(2) 闭环开关电源：闭环开关电源通过反馈控制回路对输出电压进行稳定控制，能够有效地抑制输入电压的波动对输出电压的影响。

它适用于对电源质量要求较高的应用场景。

(3) 开关电源的调整方式：开关电源的输出电压可以通过直接改变变压器的变比或通过在控制回路中加入调整电路来实现。

前者适用于输出电压变化范围较大的场景，后者适用于输出电压变化范围较小的场景。

(4) 开关电源的拓扑结构：开关电源的拓扑结构有很多种，如反激式、降压式、升压式、反激降压式等。

不同的拓扑结构适用于不同的输出功率和电源输入条件。

以上只是对开关电源的基本工作原理和一些常用类型的简要介绍，如果想深入了解开关电源的设计和应用，还需进一步学习相关领域的知识。

下一篇将继续介绍开关电源的设计方法和一些要注意的问题。

开关电源基本知识培训讲议共55页PPT资料

整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2.DC 输入滤波电路(PFC)原理：
① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入大功率开关电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止大功率开关电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、 C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
2. 大功率开关电源反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、 C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5组成π型滤波器。
3、大功率开关电源同步整流电路：工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经 C2、R5、R6、R7使
Q2导通，电路构成回路，Q2 为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使 Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成π 型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。
第二部分例 4-16V,40A输出大功率开关电源电路设计
摘要：介绍一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为交流220V±20％，输出电压为直流4～16V，最大电流40A，工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设
3、基本工作原理及原理框图该电源的原理框图如图所示。此开关电源已成功地作为实验室电源、通信基站电源使用。其效率≥85％，纹波优于30mVP-P，产品可靠性高、成本低，具有一定的市场竞争力。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS 管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。

开关电源EMC设计实用技术培训讲义

技巧回路包围面积包含空间和方向的概念，不局限为平面
脉冲电流回路划分
1、拓扑电流回路 It，流过典型拓扑电流，是开关电源拓扑成立的前提 2、脉冲电流回路 Ip，流过拓扑续流电流或者二极管反向恢复电流，可能包含较多
的毛刺和噪音能量
对策
脉冲电流回路包围面积最小化是开关
回路包围面积最小化电源布局设计的首要线索，是开关电
源工程师必须掌握的基本概念和技能
一个不少找出所有脉冲电流回路处理末端优先、脉冲电流回路优先回路阻抗、电流应力、器件工况评估
开关电源EMC设计实用技术
地
哪是地？
大地
电网
暗房
开关电源与电网或暗房的连接处
地球人的基本共识
大面积接地、无限大容量、无限低阻抗电网是个无限大接地体，上电即为接地
暗房=EMC黑体，接地做到极致
辐射能量向远端聚集
EMC测试装备
开关电源
负载
结论开关电源输入端子就是地
而不是其他任何地方 L、N、PE 端子都是地，它就在PCB板上，触手可及当你想解决EMC问题时，输入端子就是地【EMC地】你把输入端子看成是能量输入端口时，它也可以是地
开关电源EMC设计实用技术
信号、结构
基本信号
脉冲电流信号 6个: 2个拓扑,各2个;副边2个,正反向各1个（环路包围面积最小化处理）热点电压信号原边2个热点；副边1个（分布范围最小化处理，近地屏蔽）频率信号（频率、波形）磁场信号（漏磁）电场信号（静电）外部信号（EMS）
不利结构
输入线结构脉冲电流环路包围面积环路中的地的连接结构各环路之间的耦合结构
4 输入端子接地是关键特征所有的EMC辐射，都是相
对于地而存在

开关电源设计要点与调试专题培训资料

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图2-4-b 正激式开关电源的开关损耗
2.4 开关时间对损耗的影响
在基极接一电容会降低开通和关断时间
图2-5-a 增加开通和关断时间将增大开关损耗纯电阻负载的开关损耗大小与开关管的 4 个开关时间大小成正比，增加开关管的开通时间和关断时间，会降低开关电路的电压、电流上升率，对降低开关电源的辐射干扰也很有利，但会增加开关管的开关损耗。在感性负载中，正激式和反激式输出开关电源，两种开关损耗均不相同。 14
4
1.2 开关电源输出功率和工作频率
输出功率在120～300瓦之间，如果输入电压比较低，可选用推挽式开关电源；如果输入电压比较高，则可选用半桥式开关电源；输出功率为300瓦以上时，最好可选用全桥式开关电源。输出功率在1000瓦以上的，最好选用IGBT管推挽式或半桥式、全桥式开关电源，IGBT管开关电源工作频率相对比较低，体积相对比较大。开关电源的体积很大程度上与输出功率及工作频率有关。输出功率越大，功率器件的体积相应也会增大；工作频率越高，储能元器件（开关变压器、滤波电容、滤波电感）的体积相应会减小，但开关电源的损耗也会随着开关电源的工作频率升高而增加。因为，开关电源变压器的损耗和开关管的损耗都与工作频率有关，电感、电容器的损耗也与工作频率有关。开关管的损耗与工作频率成正比，因此，如果不是对开关电源的体积有特别要求，就不要把开关电源的工作频率取得很高，一般以开关管的损耗不超过总电源损耗的 10%来决定开关电源的工作频率。 5
图2-5-b 开关电路各点波形及损耗
2.5 晶体管耗散功率的图解
一般功率器件的工作温度都会达到85℃（其中：环境温度为 45℃+机内平均温升20℃+本身温升20℃）以上；当工作温度升高时，输出功率会线性下降。如图2-6，晶体管耗散功率的半功率点大约为87.5℃，即在此温度条件下，晶体管的耗散功率就会下降到只有最大值的二分之一。当温度达到115℃时，其耗散功率只有最大值的四分之一。

开关电源设计详细培训

开关电源设计详细培训开关电源是一种将输入电源以高效率转换为输出电源的电子设备。

由于其高效率、小体积和稳定性强等特点，开关电源在各个领域中得到广泛应用。

下面将详细介绍开关电源的设计培训。

首先，开关电源设计的第一步是明确需求。

根据实际应用场景和要求，确定输出电压、输出电流、输入电压范围等基本参数。

同时，还需考虑一些特殊需求，如过载保护、过压保护和短路保护等。

其次，根据需求参数，选择合适的拓扑结构。

开关电源的拓扑结构有多种，如降压型、升压型、降升压型等。

根据应用需求和电源性能要求，选择合适的拓扑结构，进行后续设计。

第三步是选择合适的开关元件和辅助元件。

在开关电源设计中，开关元件起到关键作用，常用的有MOSFET和IGBT。

选择合适的开关元件需要考虑其导通电阻、开通速度和损耗等因素。

同时，还需选择合适的电感、电容和变压器等辅助元件来完成电流转换和滤波。

第四步是进行稳压控制的设计。

稳压控制是开关电源设计的核心内容，常用的控制方式有脉宽调制（PWM）和电流模式控制（CM）。

在设计中，需要考虑稳定性、响应速度和负载适应性等因素，选择合适的控制方式，并进行参数调整。

第五步是进行过载保护和过压保护的设计。

在实际应用中，开关电源常常会面临过载和过压的情况，设计过载保护和过压保护电路是必要的。

过载保护常用的方式有电流限制和电流折半等，过压保护常用的方式有过压关断和过压旁路等。

第六步是消除电磁干扰。

开关电源在工作过程中会产生大量的电磁干扰，对其他电子设备造成干扰。

为了消除电磁干扰，需要采取电磁屏蔽措施，如合理布局线路、加装滤波电路和设置屏蔽罩等。

最后，进行测试和调整。

在设计完成后，需要进行电路的测试和调整，确保电源的性能满足设计要求。

常用的测试项目有输出电压稳定性、负载调整响应和效率等。

总结起来，开关电源设计需要明确需求、选择合适的拓扑结构、选择合适的开关元件和辅助元件、进行稳压控制的设计、进行过载保护和过压保护的设计、消除电磁干扰以及测试和调整等步骤。

利用计算机设计单片开关电源讲座.沙占友

利用计算机设计单片开关电源讲座第一讲单片开关电源设计概述及程序流程图沙占友，王彦朋，孟志永（河北科技大学，河北石家庄050054）1.设计概述自从20世纪90年代以来，各种单片开关电源集成电路竞相问世，现已形成TOPSwitch、TOPSwitchⅡ、TOPSwitch FX、TOPSwitch GX、TinySwitch和TinySwitch II六大系列近百种型号。

它们具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等显著优点，现已成为国际上开发250W以下中、小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。

单片开关电源不仅在整机电路设计、高频变压器设计、反馈电路、保护电路和关键元器件的选择方面有许多独到之处，而且特别适合用计算机来完成整个开关电源的设计工作，这已成为国际电源领域的一项新技术。

由美国PI（PowerIntegrations）公司开发的PIExpert软件正是采用了这项技术。

但是，该软件没有作为商品对外出售，所赠送的光盘也对软件的安装使用次数以及运行时间进行了严格限制，软件的原代码更列为公司的最高机密。

此外，PIExpert软件亦存在某些不足之处，突出表现在每种系列产品各对应于一套专门的软件，并且只能对现有产品进行设计。

因此，也给用户使用带来一些不便之处。

为解决上述问题，促使这项新技术能够在国内迅速推广应用，我们在参考PIExpert的基础上，利用VisualBasic（以下简称VB）语言独立开发出通用性很强的KDPExpert专家系统，为开关电源设计人员提供了一套功能强大而又简便实用的设计软件。

该软件不仅适用于TOPSwitch、TOPSwitchⅡ、TOPSwitch FX 和TOPSwitch GX系列，还为将来问世的新产品预留出足够的接口。

本讲座详细阐述利用计算机设计单片开关电源的新技术以及KDPExpert软件的设计思想，设计方法、界面风格和使用指南。

为了叙述方便，下面统一用TOPSwitch来表示TOPSwitch、TOPSwitchⅡ、TOPSwitch FX和TOPSwitch GX系列。

开关电源基本原理与设计介绍培训讲义

开关电源利用周期性的开关操作来控制电流和电压，实现高效的能量转换。
元器件作用
关键元器件如开关管、变压器和滤波电容等，发挥着关键的作用。
开关电源的分类和特点
1
按拓扑结构分类
如Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk等，每种结构都有其应用场景和特点。
2
按输出类型分类
如单输出、多输出、独立输出等，满足不同电子设备的需求。
样机制作
根据设计方案制作开关电源的样机并进行测试验证。
开关电源设计中的注意事项和常见问题
1 温度控制
2 EMC问题
高温对开关电源影响较大，需要合理设计散热与温度控制。
开关电源会带来EMI等电磁兼容问题，需要采取相应的电磁屏蔽措施。
3 电流稳定性
4 开关频率选择
开关电源的电流稳定性对于输出负载影响较大，设计时需要注意。
开关电源由输入电源、开关元件、控制电路和输出电路组成。
开关电源具有高效率、小体积、可调性强等特点，广泛应用于电子设备中。
作为现代电子设备的重要组成部分，了解开关电源的基本概念和定义至关重要。
开关电源的工作原理
变换与滤波
开关电源通过变换和滤波技术实现直流电源的转换和稳定输出。
周期性开关
3
特点与优势
高效性、稳定性、可调性强以及过载保护、短路保护等特点使其在各个领域得到广ຫໍສະໝຸດ 应用。开关电源的设计流程和步骤
需求分析
根据具体应用需求，确定开关电源的性能指标和工作条件。
PCB布局
合理设计电路板布局，考虑电磁兼容和热效应等因素。
电路设计
选择合适的拓扑结构和元器件，进行电路设计和仿真分析。
总结和展望

开关电源知识讲座(与“输出”相关文档)共19张PPT

体积小：相对于线性稳压电源，输出同 FAN4803是采用正激式的拓朴结构。
当产品温度下降后，ST-22自动复位，产品重新工作。
样的功率，开关稳压电源的体积是其1/10， 14：MTBF（5万H）
首先举例说明：一个恒定电流值调至 1A 的，最高输出电压可达 100V 的一个恒流电源，当你打开这个恒流源的电源开关时，你会看到电源的电压表和电流表显示什么数值呢？可以肯定的说：输出电压为 100V ，输出电流为 0A 。
第9页，共19页。
什么叫恒流？什么叫恒流电源？
恒流亦可叫稳流，意思相近，一般可以不加区别。与恒压的概念相比，恒流的概念就难于理解一些了，因为日常生活中恒压源是多见的，蓄电池、干电池是直流恒压电源，而 220V 交流电，则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。
7：产品的温度特性要求。
输入交流电压范围宽。
第4页，共19页。
开关电源模块简图：
输入
EMI滤波输入整流转换器
输出整流
输出
PWM调制
闭环控制
保护电路
第5页，共19页。
主要技术指标和定义：
1：输出规格：电压与电流，输出电压精度 +/-5%
2：电源的成本要求。 3：电源的负载，也就是说电源给谁供电，存在匹配的问
开关电源知识讲座
第1页ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ共19页。
导入：
电源有如人体的心脏，是所有用电设备的原动力。
按电力电子的习惯称谓，电力的转换包括：
AC
DC ：整流
DC
AC ：逆变
AC
AC ：交流—交流变换
DC
DC ：直流—直流变换

易知课堂开关电源精讲

易知课堂开关电源精讲开关电源是一种常见的电源类型，其工作原理是通过开关器件（如MOS管）的开关动作，将输入电源的直流电压转换为需要的输出电压。

开关电源具有高效率、小体积、稳定性好等优点，在各种电子设备中得到广泛应用。

首先，我们来讨论开关电源的工作原理。

开关电源主要由输入端、输出端、开关器件和控制电路组成。

输入端接入交流电源，通过整流电路将交流电转换为直流电。

然后，控制电路对开关器件进行控制，使其以高频率开关，将直流电转换为脉冲信号。

接下来，经过滤波电路对脉冲信号进行滤波处理，得到平稳的直流输出电压。

接下来，我们来探讨开关电源的优点。

首先，开关电源具有高效率。

由于开关器件的开关动作，可以实现快速切换，减少了能量的损耗，从而提高了电源的转换效率。

其次，开关电源体积小，重量轻。

相比传统的线性电源，开关电源采用高频开关，可以大幅度减小变压器和电容器的体积，使得整个电源更加紧凑。

此外，开关电源的输出电压稳定性好，负载能力强，能够适应各种负载变化的需求。

然而，开关电源也存在一些缺点和注意事项。

首先，开关电源的设计和制造较为复杂，需要精确的控制电路和高频开关器件，增加了成本和技术要求。

其次，开关电源在工作时会产生一定的电磁干扰，需要采取相应的屏蔽措施，以避免对其他电子设备的影响。

此外，开关电源的输出电压纹波较大，需要通过滤波电路进行处理，以保证输出电压的稳定性。

总结来说，开关电源是一种高效、小体积、稳定性好的电源类型。

它通过开关器件的开关动作，将输入的直流电压转换为需要的输出电压。

开关电源在各种电子设备中得到广泛应用，但也需要注意其复杂的设计和制造、电磁干扰以及输出电压纹波等问题。

开关电源和EMC入门讲座

+9V
8765 1234
IC1 VIPER22A
D204 HER203
C31 104P
E204 220uF/16V
HZ151
C204 104P
R210
200
D8 1N4007
E203 100uF/25V*2
C32 104P
C205 104P
C203 104P
E206 10uF/25V
+12
10. EMI检测实例
《 AUX-24机（3HP）EMI检测报告》——见附件。
感谢观赏
学习交流共同提高
R201 3K
COM +15
C52 222P/400VAC
N
6.何谓EMC
EMC是Electromagnetic Compatibility—电磁兼容的简称；也是电磁干扰EMI和电磁抗扰EMS的合称。
7. 电磁干扰——EMI，包括：
A. 端子骚扰电压（Conduct Test）； B. 骚扰功率(Distyrbance Power) ； C. 辐射骚扰(3M Chamber) ； D. 电源谐波(Harmonics Test) ； E. 电源压闪烁 (Flicker Test ) 等。
i
Vin Com
L M1
PWM
Vout
D1 E1
C1
4.正激式开关电源：有单管单路正激、双管
单路正激、双管双路正激等；用得更多的是桥式电路，包括半桥、全桥等。
Vin Com
TR1
PWM
M1
i
L D1
D2
Vout
C1 E1
5.单片式开关电源实例判析：
（用ST-VIPER22A单片IC作主开关）

开关电源模块讲座第1讲开关电源的基本原理及模块基本结构

开关电源模块讲座第1讲开关电源的基本原理及模块基本结
构
庚雷
【期刊名称】《电世界》
【年(卷),期】2005(46)8
【摘要】直流稳压电源从电路控制和稳压原理上讲，主要有线性调整电源和开关
式脉宽调制电源（分别简称线性电源和开关电源）两大类。

线性电源靠消耗功率达到稳压的目的，其调整管工作在放大区，有稳压精度高、纹波小等优点，但交流输入时需要变压器变压整流，存在效率低、体积大等缺陷。

线性电源目前技术己成熟，多用于小功率电源或纹波要求较高的模拟电路，如典型的三端稳压器即集成化的线性电源，价格相对便宜。

开关电源则以效率高、应变能力强、体积小等优点得到迅速发展。

目前除了小功率或少数有特殊要求的场合，绝太多数应用的都是开关电源。

我们所指的电源模块的基本工作原理一般都是开关电源的模式。

【总页数】4页(P36-39)
【作者】庚雷
【作者单位】福基电子有限公司上海技术支援中心,200233
【正文语种】中文
【相关文献】
1.开关电源模块讲座第2讲开关电源模块的选用原则 [J], 庚雷
2.开关电源模块讲座第3讲开关电源模块的基本应用方法 [J], 庚雷
3.开关电源模块讲座第4讲开关电源模块应用实例 [J], 庚雷
4.利用计算机设计单片开关电源讲座第七讲单片开关电源关键元器件的选择 [J], 沙占友; 杜之涛; 等
5.利用计算机设计单片开关电源讲座第八讲单片开关电源关键元器件的选择（续）[J], 沙占友; 睢丙东; 等
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