开关电源基础知识
开关电源的基础知识题目及答案
第1题：省电模式具有以下哪些性能特征?A高的轻负载效率B固定的开关频率C可能存在EMI 问题D在轻负载时具有较高的纹波电压快速瞬态响应正确答案：A,C,D所选答案：B,C第2题：在下面的升压型转换器中，在FET 开关断开之后，电感器电流将会?A立刻降至零B反向并通过FET 体二极管流至VinC减小并通过Catch二极管流至VoutD增大并通过Catch二极管流至Vout正确答案：C所选答案：C第3题：根据下面的电路原理图，该转换器是?A降压B升压C降压-升压D线性稳压器不知道正确答案：B所选答案：D第4题：哪种操作模式可改善轻负载效率?APFMBPWMC滞环控制D脉冲跳跃正确答案：A,C,D所选答案：A,B,C,D第5题：同步降压稳压器意味着?A开关频率同步至系统时钟B可使用开关FET场效应管替代续流二极管C无需采用整流器件D同等条件设计，效率高于非同步转换正确答案：B,D所选答案：B,D第1题：对于升压转换，占空比= DC，输出电压等于?AVinBVin*DCCVin/DCDVin/(1-DC)正确答案：D所选答案：B第2题：在轻负载条件下，转换器损耗受以下哪个因素的影响?A开关FET 导通电阻和驱动速度B开关频率C电感器的直流和交流损耗DIC 电流以上全部正确答案：E所选答案：A,B,C,D,E第3题：根据下图，该拓扑为?A正激式B反激式C降压-升压型D不知道正确答案：B所选答案：B第4题：一般而言，PWM 转换器具有以下哪些性能特征?A固定的占空比B固定的开关频率C可在轻负载时实现高效率D电磁兼容和辐射抑制电路设计考虑比PFM简单些正确答案：B,D所选答案：B,C第5题：电感器在降压拓扑中的用途是?A提供输出短路保护B在开关导通时储存能量C抑制输出电压纹波D在开关断开时储存能量正确答案：B,C所选答案：C,D一般来说，PFM 转换器具有以下哪些性能特征?A固定的占空比B可变的开关频率C可在轻负载条件下提供高效率D快速瞬态响应正确答案：B,C所选答案：A,B,C,D第2题：根据下图，该拓扑为?A正激式B反激式C降压-升压型D不知道正确答案：B所选答案：B第3题：在下面的升压型转换器中，在FET 开关断开之后，电感器电流将会?A立刻降至零B反向并通过FET 体二极管流至VinC减小并通过Catch二极管流至VoutD增大并通过Catch二极管流至Vout正确答案：C所选答案：C第4题：反激式拓扑具有以下哪些特性?A低成本B更适合于>50WC高输出纹波电流D多输出电压轨低复杂性正确答案：A,C,D,E所选答案：A,B,C,D,E第5题：当使用开关电源进行降压转换时，在输入为5V、负载电流为1A、Vout 从 3.3V 变至1V 的情况下，效率通常将会?A增高B下降C保持不变D不知道正确答案：B所选答案：B。
TI_开关电源基础知识
7
转换器效率和损耗
“损耗” = 任何从输入吸收而未传送至输出的能量
MOSFET • 开关损耗 • 栅极驱动损耗 • 传导损耗
无源组件 • L：绕组和磁芯损耗 • 阻性损耗 • 电容器 ESR 损耗
6
反激式转换器特性
缺点：
• 高输出纹波电流。 • 高输入纹波电流。 • 环路带宽可能受限于右半平面 (RHP) 零点。
7
反激式的优点及应用
采用最简单的隔离式拓扑，因而具有最低的成本 使用了数量最少的功率组件：4 个 最为人们所了解、 实现的数量最多而且得到最广泛支持 的拓扑之一
由于上述原因，对于功率范围 <150W 的应用而言 反激式转换器是一种上佳的选择
7
将脉冲输出电压转换为稳定的电压
需要某种将在开关接通期间存储能量而在开关切断 时提供此能量的手段 在电子行业中有两种主要储能器件：电容器和电感 器
8
实例：简化的降压开关电源
S1 L1 输出 输入 C1
控制器
D1
C2
RL
VO = VIN · DC
输入电容器 (C1) 用于使输入电压平稳 输出电容器 (C2) 负责使输出电压平稳 箝位二极管 (D1) 在开关开路时为电感器提供一条电流通路 电感器 (L1) 用于存储即将传送至负载的能量
5
滞环模式控制
FET 的接通和关断基于输出电压的检测
开关式 (Bang-Bang) 控制：输出电压始终恰好高于或低于理想设定点 比较器迟滞用于保持可预测的操作并避免开关“跳动”。
6
脉冲跳跃 / 省电模式
在轻负载时，PWM 转换器能自动切换至一种“低功耗”模 式以最大限度地减少电池电流消耗 该模式有时被称为“PFM”– 但实际上是一个间歇式地接通 和关断的固定频率 (PWM) 转换器
开关电源基础知识(PWM与PFM)
对于噪声 / 纹波的敏感度在很大程度上取决于应用 对于 LED 应用，可以采用不同类型的亮度控制方法
3
定义 – PWM 和 PFM
PWM 转换器 PFM 转换器 • PFM = 脉冲频率调制 • 采用了一个可变频率时钟 • PFM 转换器实例：“恒定导通时间” 或 “恒定关断时间”控制 DC-DC 转 换器。 • 有几种 PFM 变种，而且该术语用于 指后面讨论的其他操作模式…
9
IC 的工作电流会ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ响轻负载效率
假如负载电流约为 1 mA，则 IC 的内部电流 在 4 mA 左右
• “最好情况”效率< 20%
如果负载电流约为 200 mA，则 IC 的内部电流 为 4 mA 左右
• “最好情况”效率 > 90%
10
双模式降压转换器
在 PWM 模式中 IC 工作电流约为 3.5 mA 在省电模式中 IC 工 作电流约为 23 µA
13
省电模式与强制 PWM 模式的对比
（在 10 至 30 mA 负载瞬变条件下）
可变频率 高纹波
节能模式
PWM模式
小纹波
14
多种省电模式
快速 PFM：效率高于 PWM，但 低于轻 PFM (LPFM)。权衡折衷 如需在非常轻负载时实现最高的 效率，则采用“轻 PFM”模式 如需在轻负载和重负载之间频繁 切换，且具有上佳的瞬态响应， 则可使用“快速 PFM”模式 省电模式的选择由用户通过向转 换器发送 I2C 命令来完成
11
输出纹波差异
采用省电模式时的一项折衷：在某一给定的负载电流条件下 输出纹波较高 在本例中达到了 15 mVPP，而 PWM 模式则仅为 < 5 mVPP
开关电源基础知识
开关电源基础知识
1. 你知道开关电源到底是啥玩意儿吗？就好比家里的电灯开关，一按就亮，开关电源也是这样控制电流的呀！比如手机充电器就是个典型的开关电源。
2. 开关电源的工作原理复杂吗？其实也没那么难理解啦！就像人吃饭消化提供能量一样，它把电处理好给设备供能呢！像电脑主机里的电源就是这样工作的。
3. 开关电源有哪些重要的组成部分呢？嘿，这就像搭积木，每个部分都不可或缺呀！像变压器，不就像个大力士在帮忙变魔法嘛！比如一些电器里的变压器。
4. 开关电源的效率能有多高呢？哇塞，那可高得很呢！就如同跑步冠军一样，快速又高效地完成任务！像一些高效节能的灯具用的就是高效率的开关电源。
5. 开关电源的稳定性重要不？当然啦，这可关系重大呀！就好像走钢丝，得稳稳当当的才行呢！像一些精密仪器就需要稳定的开关电源来保障。
6. 开关电源的体积能做很小吗？能呀，小得惊人呢！就像小魔术一样把大东西变小了。
像现在很多便携设备里的电源就超小的。
7. 开关电源在生活中有多常见呢？哎呀，那可太常见啦！简直无处不在呀！像电视、冰箱，到处都有它的身影呢！
8. 开关电源的质量怎么判断呢？这可得好好研究研究呀！就像挑水果，得看外表又得看内在。
比如有些电源用起来就特别靠谱。
9. 开关电源未来会发展成啥样呢？那可不好说呀，也许会像科幻电影里一样厉害呢！说不定以后的电源都超级智能啦！
10. 学习开关电源基础知识有趣吗？当然有趣啦！就像探索一个神秘的世界一样让人兴奋呢！等你了解了就知道啦！。
开关电源基础知识(隔离与非隔离式)
隔离式与非隔离式非隔离式拓扑这里所给的图形示出了三种基础型的DC-DC 电源转换器拓扑 主要局限–它们未在输入和输出之间提供电隔离•许多应用中都期望提供这种电隔离 基于这三种拓扑，推导出了其他的常用拓扑：•反激式•正激式•推挽式•半桥式•全桥式许多应用中都需要输入/输出隔离。
隔离可切断无用信号的传播路径，优势如下：保护人员、设备免遭感应在隔离另一端的危险瞬态电压损害 去除隔离电路之间的接地环路以改善抗噪声能力。
在系统中轻松完成输出接线，而不与主接地发生冲突。
•这些图形示出了两种最简单的隔离式拓扑：正激式和反激式。
黄色阴影区域是基础型拓扑的附加部分。
正激式/ 反激式拓扑比较Feature Forward正激Flyback反激输入滤波中等，脉冲中等，脉冲输出滤波从电感器提供低的连续输出电流高的脉冲输出电流需要采用大的输出电容器效率中等低至中等多输出能力有，耦合输出电感器设计会很困难有，利用谨慎的变压器设计实现了优良的交叉调节成本中等低，无输出电感器典型功率范围20 –400W< 150W复杂性中等，需要变压器复位低优点：•采用一个耦合电感器来充当隔离变压器并用于储能。
•输入和输出地是隔离的。
•利用占空比和匝数比来实现电压的降低或提升。
•易于实现多个输出。
•不需要采用一个单独的输出电感器。
•最适合较低的功率级别。
缺点：•高输出纹波电流。
•高输入纹波电流。
•环路带宽可能受限于右半平面(RHP) 零点。
反激式的优点及应用采用最简单的隔离式拓扑，因而具有最低的成本使用了数量最少的功率组件：4 个最为人们所了解、实现的数量最多而且得到最广泛支持的拓扑之一由于上述原因，对于功率范围<150W 的应用而言反激式转换器是一种上佳的选择重要的波形稳态分析必须选择合适的反激式转换器组件，以便能够处理必要的电流和电压应力。
这些应力由前一章节里给出的公式确定。
所有这些应力均与变压器有关：匝数比、电感。
该图示说明了针对反激式变压器的基本要求。
ATX电源基础知识
PC电源成300V左右的直流电压
PC电源原理
2、高压尖峰吸收电路 如图所示，D6、R12和C8组成高压尖峰吸收电路。当开关管Q1截止后，T3将产生一 个很大的反极性尖峰电压，其峰值幅度超过Q1的C极电压很多倍，此尖峰电压的功率 经D6储存于C8中，然后在电阻R12上消耗掉，从而降低了Q1的C极尖峰电压，使Q1免 遭损坏。
PC电源原理
ATX开关电源，电路按其组成功能分为： 输入整流滤波电路、 高压反峰吸收电路、 辅助电源电路、 脉宽调制控制电路、 PS信号和PG信号产生电路、 主电源电路及多路直流稳压输出电路、 自动稳压稳流 保护控制电路
PC电源原理
1、输入EMI整流滤波电路 交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器NF1，PFC电感CON2、经BD1— BD4整流、C1和C2滤波，输出300V左右直流脉动电压。CX1为尖峰吸收电容，防止交 流电突变瞬间对电路造成影响。TH1为负温度系数热敏电阻，起防雷击和防止浪涌电 流冲击的作用。NF1、R0和CX2组成Π型滤波器，滤除市电电网中的高频干扰（传 导）。CY1和CY2为高频辐射吸收电容，防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射 干扰。R1和R2为隔离平衡电阻，在电路中对C5和C6起平均分配电压作用，且在关机 后，与地形成回路，快速泄放C5、C6上储存的电荷，从而避免电击。
PC电源原理
3、辅助电源电路 NCP1014 是待机供电的震荡集成IC，1脚是电源Vcc，2脚空，378脚地线，4脚反馈， 5脚输出脚，5脚输出电压到辅助变压器变压后，有两路输出，一路经过D10\L1、 C11\C12整流滤波后输出待机5V电压，一路通过D9给IC AZ7500EP供电。 其中R17\R18\IC1 TL431\ U1光耦构成反馈回路，将R17\R18采样的5VSB电压通过与 IC TL431基准电压对比，通过U1光耦反馈到NCP1014 的反馈4脚进行调整而输出稳 定的电压
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。
dcdc电源电路基础知识
dcdc电源电路基础知识DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。
开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。
其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
开关电源可以用于升压和降压。
我们常用的DC-DC产品有两种。
一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。
本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。
目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。
电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。
1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。
最后以恒压输出。
在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。
电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。
例如，它在1.5X或1X的模式下都可以运行。
当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的1.5倍的输出电压。
而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。
这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。
2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。
开关电源EMC频谱和串扰基础技术知识(图文并茂详解)
开关电源EMC频谱和串扰基础技术知识（图文并茂详解）1、频谱基础电气信号是以开关信号为前提的。
首先来看下面的原理示意图。
在表示开关信号的脉冲波形中，包括tw（脉冲宽度）和ts （上升/下降时间）。
中间的图是基于傅里叶变换的理论上的脉冲波形频谱。
这是“振幅随着频率的升高而衰减，衰减斜率随着tw和ts而变化”的常见频谱。
右图表示脉冲的ts延迟后的频谱变化。
斜率变为-40dB/dec 时的1/πts频率降低是理所当然的，最终结果是其后的振幅减少。
简而言之就是“当ts延迟时频谱的振幅衰减”。
接下来将使用实际的频谱分析仪数据来看频率等其他参数变化时的频谱变化。
这里的关键点是“对于信号波形的变化，频谱将以怎样的趋势变化”。
这是用来通过实际的开关电源电路的开关相关的频谱来分析并解决EMC问题所必须的知识。
波形变化与频谱变化：前面给出的图是用来比较的默认条件下的数据。
下面波形图中的条件是：振幅10V，频率400kHz，Duty（占空比）50%，tr/tf（上升时间/下降时间）10ns。
中间的图表示n次谐波和振幅（V）的关系。
1倍的频率＝基波，也就是说400kHz的分量大，以奇数倍的频率形成频谱。
谐波仅为奇数次是Duty为50%＝1：1的频谱特征。
各分量的大小为基波分量的1/次数，例如3次谐波分量为1/3，n次谐波分量为1/n。
右图是振幅为dB?V的对数曲线图。
顺便提一下，dBμV是基于以1?V电压为基准的电压比的dB值。
①、将频率变更为2MHz时的频谱。
从频率－振幅（dBV）关系图可以明确看出，当频率增加时振幅整体增加。
②、tr和tf同时延迟为100ns时的频谱。
结果如原理示意图所示，进入-40dB/dec衰减时的频率降低，频谱的振幅衰减。
③、将Duty50%变为20%时的频谱。
由于Duty不是1:1，因此会产生偶次谐波，但峰值基本上没变化。
随着脉冲宽度tw变窄，基波频谱的振幅衰减。
④、仅tr（上升时间）延迟时的频普。
TOP与UC3842的区别
开关电源基础基础知识1.什么是开关电源：开关电源就是，通过电路控制开关管，进行高速的导通和截至，将直流电转换为交流电，提供给高频变压器进行变压，从而产生出一组或多组电压。
一般说来，开关频率的取值在30KHz到150KHz之间。
2.开关电源的主要部分：1) 整流滤波部分：这一部分的主要工作，是将交流转化为直流，提供给开关电源变压器的初级线圈。
事实上，由于工频输入的频率为50Hz，而开关管工作的频率为30～150K Hz，在开关电源容量不大，并且要求也不太高的情况下，可以考虑省去母线滤波电路，仅留下整流部分即可。
不过，这是以增加电路的损耗，因为开关电源总是要不断的调节自身的PWM波的占空比，以达到稳压的目的。
2) 逆变部分：通过PWM产生芯片，控制开关管的导通与关断。
开关管开通时，母线对变压器进行充电，电能转化为磁能，存储在变压器中；开关管关断时，之前存储在变压器中的磁能，则以电能的方式释放出来。
这其中，很重要的一个环节，就是闭环的调节。
通过将输出电压，与我们设定的基准进行比较，并参考比较得出的结果，用以调节输出PWM波的占空比：电压偏低时，增大占空比；电压偏高时，减小占空比。
以此来达到稳压的目的。
开关电源的调试，主要是针对这一部分。
3) 输出滤波部分：对变压器输出的波形进行滤波，以得到稳定的直流输出。
3. 为什么要学习开关电源：相对于现有的电源模块来说，板载开关电源具有很多的优势，输入范围宽，输出电压的组数和每组电压值可以自行设定，此外，价格也比较便宜。
也许我们在没有涉及到一个完整的产品的时候，还不会感觉到开关电源的重要性；平时我们做做实验，也是现成的开关电源直接使用。
但是，仔细想想，一个投入使用的产品，用户提供的永远只有50Hz的市电。
那么，我们的线路板上的芯片，集成，器件等等，它们使用的电源，必将由开关电源来提供。
一般说来，只要线路板上，对电源电压有一定要求的情况下，开关电源必不可少。
此外，基于开关电源的产品，现在也逐渐的开始热起来。
开关电源基础知识学习资料
2011-7-23
开关电源最常用的三种拓朴电路9—Buck-Boost Converter 计算 开关电源最常用的三种拓朴电路 公式
输出电压为： D/1Vo/Vi = -D/1-D 这里给出电感的计算公式： L=(Vin-Vout)/((∆I*f)*(Vout-Vin))
总结： 总结：如何区分以上三种拓朴？这取决于电感的连接方式。 设置合适的参考地后，可以得到三个不同的端子，输入端，输出端， 参考地。若电感一端与地连接，则得到BUCK-BOOST电路；若电感 一端与输入端连接，则得到 BOOST电路；若电感一端与输出端连接， 则得到 BUCK电路。
I1 +
IL (VIN)(tON) IL= ----------L I1
0
time, t
2011-7-23
开关电源最常用的三种拓朴电路7—Buck-Boost Converter 工作 开关电源最常用的三种拓朴电路 原理
其主要元件：开关Q、二极管D、电感L、电容C2和负载 电阻。
2011-7-23
开关电源最常用的三种拓朴电路8—Buck-Boost Converter 工作 开关电源最常用的三种拓朴电路 原理
工作原理 1、当开关管Q导通Ton时，输入的直流电压Vi全部加在电感L两端，电 感上的电压是上正下负，电感中的电流方向是由上向下流的，在原 来的基础上线性增加，此时的电感储存能量； 2、当开关管Q截止Toff时，电感中的磁能变成电能，电感L两端相当于 一个电源变压器的绕组两端一样向外供电，电感中的电流方向与原 来方向相同，仍由上向下流动，但电压极性是上负下正，这个负电 压，通过二极管D整流和电容器C2滤波后，输出负的直流电压加在 负载RL上。 特点： 1、 所谓反转式，就是输入电压的正负极性颠倒后输出。输出和输入相 比可升可降。 2、buck-boost 是唯一纯“反激”拓朴，即从输入到输出的所有能量必 须先存储在电感中，其他电路都不具备此特性。
标准开关电源
标准开关电源
标准开关电源是一种常见的电源设备，广泛应用于各种电子设备和电器中。
它具有稳定的输出电压和电流，能够为设备提供可靠的电力支持。
本文将介绍标准开关电源的工作原理、分类和应用领域。
首先，标准开关电源的工作原理是利用开关管的导通和截止来控制输出电压和电流。
当输入电压通过变压器降压后，经过整流、滤波和功率因数校正电路后，进入开关管的控制电路。
控制电路根据输出电压的变化情况，控制开关管的导通和截止，从而调节输出电压的稳定性。
这种工作原理使得标准开关电源具有高效率、小体积和轻质量的特点。
其次，标准开关电源根据不同的输出特性和应用领域，可以分为直流开关电源和交流开关电源两种类型。
直流开关电源适用于需要稳定直流电压和电流的领域，如通讯设备、工业自动化设备等；而交流开关电源适用于需要稳定交流电压和电流的领域，如家用电器、办公设备等。
不同类型的开关电源具有各自的特点和优势，在不同的应用场景中发挥着重要作用。
最后，标准开关电源在各种电子设备和电器中都有广泛的应用。
它不仅可以为设备提供稳定的电力支持，还可以提高设备的能效和
可靠性。
在现代社会中，标准开关电源已成为各种电子产品的重要
组成部分，为人们的生活和工作带来了诸多便利。
总之，标准开关电源作为一种重要的电源设备，具有稳定的输
出特性和广泛的应用领域。
它的工作原理、分类和应用都是我们需
要了解和掌握的知识。
相信随着科技的不断发展，标准开关电源将
会在更多的领域发挥重要作用，为人们的生活和工作带来更多的便
利和效益。
开关电源基础知识介绍
开关电源基础知识介绍开关电源基础知识介绍现在电器化中常用的稳压电源有两大类：线性稳压电源和形状型稳压电源。
线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源。
它的优点是成本较低、稳压性能好、输出纹波小，它的缺点是工作效率较低，在中小功率应用场合用得较多。
形状型稳压电源是指开关电源中的调整管工作在截止区和饱和区。
它的工作状态就象普通机械开关一样，当调整管截止时相当开关断开，而调整管饱和导通时相当于开关接通。
这种起着开关作用的三极管我们就把它称为开关管，用开关管来稳定输出电源，我们就把它称为开关型稳压电源。
开关型稳压电源具有体积小、抗干扰能力强、损耗小、效率高、具有保护能力等优点。
计算机及其外部设备中，如计算机、打印机和显示器等都使用开关型稳压电源。
开关电源就其与负载联接的形式不同，可分为并联型和串联型两种。
并联型开关电源与串联型开关电源工作原理基本相同，电压调整范围也差不多。
它们主要区别在于：并联型开关电源，其电压输出端与电网间有开关变压器进行电路上的隔离，因此，机板上除与开关变压器初级相连的部分电路外，其余均不与市电相连，因此并联型号开关电源安全性好，容易与外界接口；而串联型号开关电源由于没有隔离变压器，整机的“地“有可能与电网火线相连，致使整机安全性差，不利于与外界接口。
并联型开关电源电路复杂，对开关管要求高，而串联型开关电源电路相对简单得多，成本也低。
开关电源就其开关管的被激励方式的不同，可分为自激式和他激式两种。
自激式开关电源由开关管、启动电路、反馈电路、稳压电路等组成，这种方式电路简单，稳压精度不高。
他激式开关电源中的开关管的工作状态是通过脉宽调制组件来完成的，这种方式虽然电路复杂，但具有稳压精度高、负载能力强等许多优点，现在电器设备中大多使用它源程序式开关电源。
在他激式开关电源中又可分为电压驱动型和电流驱动型两种。
电压驱动型是指通过电压驱动型脉宽调制组件驱动晶体开关管工作。
电流驱动型芯片有TL494、MC494等，在计算机电源中多使用电压驱动型脉宽调制组件。
dcdc电源电路基础知识
DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。
开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。
其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
开关电源可以用于升压和降压。
我们常用的DC-DC产品有两种。
一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。
本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。
目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。
电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。
1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。
最后以恒压输出。
在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。
电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。
例如，它在 1.5X或1X的模式下都可以运行。
当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的 1.5倍的输出电压。
而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。
这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。
2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。
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。
开关电源基础知识..
核心的主电路组成。
控制电路按系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电 路去控制主电路中开关器件的通或断来完成整个系统的功能。 开关电源系统中需要有检测电路。广义上往往其他驱动 电路等主电路之外的电路都归为控制电路，从而粗略地说开 关电源系统是由主电路和控制电路组成的。
第1章 开关电源的基础知识
主电路中的电压和电流一般都较大，而控制电路的开关
制电路之间，需要一定的中间电路对控制电路的信号进行放大，这就是 开关器件的驱动电路。 (5) 为保证不致于因损耗散发的热量导致开关器件温度过高而损坏，不 仅在开关器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。
第1章 开关电源的基础知识
2.开关电源系统的组成
开关电源系统由控制电路、 驱动电路和以开关器件为
第1章 开关电源的基础知识
☆ 5.按电路的输出稳压控制方式分类
(1)脉冲宽度调制(PWM)式
(2)脉冲频率调制(PFM)式
(3)脉冲调频调宽式三种 6. 按功率开关管关断和开通工作条件分类 (1)硬开关变换器 (2)软开关变换器
第1章 开关电源的基础知识
1.4 开关电源的应用
一、金属焊接与切割电源
2、高的安全性 3、好的可维修性 平均故障维修时间（MTTR） 4、高的功率密度（单位体积的功率容量及单位质量的功率 容量）
5、高性价比、低使用维修费用
6、环境适宜性要求
第1章 开关电源的基础知识
二、电气性能参数
1、 输入电压变化范围：当稳压电源的输入电压发生变化时，使输出电 压保持不变的输入电压变化范围。目前开关电源的输入电压变化范围已 做到90~270 V，可以省去许多电器中的110 V/220 V转换开关。 2、源电压功率因数（PF或 ） 一般功率因数PF≥0.8
开关电源培训资料
电源输入低电压（Vin≤75V）
先如上图2接好测试电路。源自2.4 交调测试指标定义：在相应的输入电压范围内（取范围下限、额定电压、范围上限三点），对各路输出分别为小载或满载条件进行正交后进行输出电压的测试。 测试条件 a、输入电压分别为范围下限，额定值、范围上限。 b、负载条件为各路的小载及满载的正交。 测试方框图 测试方法 a、先如图连接好测试电路，对于每一路输出都应准备小载、满载。如果负载调整率、稳压精度的限值用百分比表示，则应进行额定输入电压下的全部半载测量。 b、对于各种正交情况，应统一汇制成一张记录表格。 c、对于每一种情况都进行测试并记录数据。 d、此交调测试记录数据作为计算输出电压范围，电压调整率、负载调整率，稳压精度的原始数据。
1.2 常用开关电源类别
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，开关管截止时释放能量。图二位双关正激的电路，功率可做得更大一些。
1. 反激式 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。
1.2 常用开关电源类别
3. 半桥电路 可做大功率电源，输入开关管电压应力较低，输出全波整流效率高。
1.3 开关电源简介
下面我们用一个500W电源来介绍开关电源的各个组成部分及功能：
EMI电路
PFC
防浪涌电路
整流滤波
AC-DC 变换 PWM控制器
输入过欠压保护
整流滤波
输出稳压 控制
输出过流保护
DC-DC 变换 PWM控制 输出过流保护
输出过压保护
输入告警
1.3 30W电源简介
2.9 瞬态响应（开关机瞬态，负载瞬态）
测试条件 a、开关机过冲 电源输出各种负载组合。 输入电压全范围。 b、负载跃迁 负载电流为标称值的25%~50%~25%和50%~75%~50%。 输入电压在全电压范围内。 测试方框图
开关电源基础知识培训
辅助电路与元件
辅助电路
辅助电路负责对开关电源进行辅助控 制和管理，包括指示灯、散热器等。 辅助电路通常采用LED灯、散热片等 元件，实现辅助功能。
元件
元件是构成开关电源的基本单元，包 括电阻、电容、电感等。这些元件在 开关电源中发挥着不同的作用，共同 协作实现电源的正常工作。
04
开关电源的性能指标与测试
详细描述
拓扑结构是指开关电源的电路组成形式，常见的有降压 、升压、反激、正激等类型。应根据应用需求，如电压 、电流、功率等级以及负载特性等因素，选择合适的拓 扑结构。同时，还需要对所选拓扑进行优化，通过参数 调整和改进，进一步提高电源性能和降低成本。
开关电源的控制策略与优化
总结词
控制策略是开关电源的核心技术之一，对电源性能起 着至关重要的作用。
开关电源的设计流程通常包括需求分析、方案设计、原理 图设计、PCB设计、样机制作和测试等阶段。设计时应遵 循高效、可靠、安全和环保等原则，确保电源在性能、寿 命、安全和环境适应性等方面达到预期要求。
开关电源的拓扑结构选择与优化
总结词
选择合适的拓扑结构是开关电源设计的核心，直接影响 到电源的性能和成本。
详细描述
控制策略包括电压控制、电流控制、功率控制等，应 根据具体应用需求选择合适的控制方式。同时，还需 要对控制策略进行优化，如PID调节、模糊控制等， 以提高电源的动态响应速度、稳定性和鲁棒性。此外 ，智能控制策略的应用也是当前研究的热点，通过引 入人工智能和机器学习等技术，实现对开关电源的智 能控制和自适应调节。
电磁兼容性与安规要求
电磁兼容性（EMC）
评估电源在电磁环境中对电磁干扰的 抑制能力，确保电源正常工作且不对 其他设备产生干扰。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
作为电源行业的技术编辑，每天编写及整理出一篇篇技术文章便是我们工作的乐趣与重心。
在常人眼里，编辑工作似乎既繁琐又枯燥无味。
但是身为编辑的我却可以深刻地体会到：虽然工作非常辛苦，但却异常幸福。
因为这是一个可以不停地思考、不停地接触新知识、不停地读书、不停地将灵感转化为现实的工作；同时，把自己编辑过程中的点滴努力都体现在文章中，留下一个个实实在在的印记。
而今天我有幸将这些我所了解的知识变成一本小小的电子书，这一份强烈的欣喜感油然而生。
熟悉我们网站的网友都知道，一直以来，TI在技术培训上面投入了很大的人力物力，而作为行业门户网站的我们也不停在思考，以何种方式给网友提供更好的培训课程。
一直以来，我们联合TI进行在线课程的培训讲解，为的就是能够让大家不受地域、时间的限制的了解自己需要的知识。
《开关电源基础知识》是电源网的第一本电子书，之后我们联合TI还会继续推出更多更好的培训及相应电子书。
我们希望可以将视频中最有参考与学习价值的东西以电子书的形式呈现给大家。
所以，也恳请广大读者以及工程师批评指正，以便在以后的版本中及时修正。
在此也想对部分已经观看过培训视频、并给出很多积极反馈的工程师朋友表示感谢。
希望更多工程师朋友加入到与我们互动的行列中，分享你的学习经验。
Jealy 兔子电源网技术编辑学习开关电源基础知识课程更多TI培训课程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。
随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源基础知识( Switcher-Fundamentals)培训课程共计五个章节：本拓扑类型、效率与输入输出及占空比的关系、同步与非同步的定义、隔离与非隔离、脉宽调制与变频各类控制方式特点。
其深入浅出的说明了基础概念，建立电源设计沟通的平台。
第一章开关电源基础知识1.1开关电源的类型 (1)1.2什么是开关稳压器 (3)1.3脉宽调试方式(PWM) (3)1.4实例：简化的降压开关电源 (4)1.5开关电源的类型（非隔离式） (5)1.6降压转换器（降压型开关稳压器）的工作模型 (5)1.7降压转换器基础（电流和电压波形） (5)1.8降压转换器拓扑 (6)1.9升压转换器（升压型开关稳压器） (6)1.10升压转换器（电流和电压波形） (7)1.11升压转换器拓扑和电路示例 (7)1.12降压-升压转换器（电流和电压波形） (8)1.13降压-升压转换器拓扑 (8)1.14控制器与稳压器 (9)1.15开关稳压器总结 (10)第二章效率与Vout的关系效率与Vout的关系 (11)第三章同步于非同步3.1什么是同步与非同步 (13)3.2区分同步、非同步 (13)3.3同步，非同步的优缺点 (14)3.4同步于非同步的选择 (15)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)附录一：编委信息与后记附录二：版权说明学习开关电源基础知识课程更多TI培训课程第一章 开关电源基础知识1.1开关电源的类型1.1.1线性稳压器，所谓线性稳压器，也就是我们俗话说的LDO ，一般有这么两种特点： ● 传输元件工作在线性区，它没有开关的跳变；● 仅限于降压转换，很少会看到升压的应用。
1.1.2开关稳压器● 传输器件开关(场效应管)，在每个周期完全接通和完全切断的状态；● 里面至少包括一个电能储能的元件，如：电感器或者电容器；● 多种拓扑（降压、升压、降压-升压等）1.1.3充电泵，一般在一些小电流的应用● 传输器件开关(如：场效应管、三极管)，有些完全导通，而有些则工作在线性区； ● 在电能转换或者储能的过程中，仅限使用了电容器，如一些倍压电路。
答疑：有些情况为什么要使用开关稳压器？为什么不用LDO 和充电泵？我们知道，所有的能量都不会凭空消失，损耗的能量最终会以热的形式传递出去，这样，工程师在设计中就会产生很大的挑战，比如说，损耗最终以热的形式传递，那么电路中就需要增加更大的散热片，结果电源的体积就变大了，而且整机的效率也很低。
如果在开关模式的开关电源，不仅可以提高效率，还可以降低了热管理的设计难度。
我们可以举一个例子来对比线性电源和开关电源的效率和体积：线性稳压器：根据上图我们可以算出它的最大输出效率为：%100⨯=Pin Pout η它的功率损耗为：I Vout Vin Pd ⨯-=)(开关稳压器：根据上图我们可算出它的最大输出效率为：%100⨯=Pin Pout η它的功率损耗为：)1(η-⨯=Pin Pd 从它们的效率来看，一个12V 输入，3.3V/2A 输出的电源，如果用线性稳压器来实现的话，它输出效率只有28%，而用开关电源来做的话，它的输出效率能达到90%以上。
所以线性电源在高输入电压，低输出电压的情况下的效率是非常的低，它只适用于一些输入和输出的压差比较低的场合。
像这些情况下使用开关电源的优势是显而易见的。
线性稳压器的损耗为17.4W ，开关稳压器的损耗只有0.73W ，这些损耗最终会以热量的形式传递出去，器件的工作温度=器件温升+环境温度，温升=热阻 × 损耗的情况下：假如器件的热阻θ=35℃/W 来计算，LDO 的温升=35℃ × 17.4W=609℃，开关稳压器温升=35℃ × 0.73W=25.55℃。
可见，开关稳压器可以工作在60~70℃的环境温度也是没问题的，而LDO 在这种情况下，发热非常严重，必须得降低它的热阻，而热阻的大小就取决于散热面积，散热面积越大，热阻就越小，所以LDO 需要很大的散热面积(如下图)，来减少它的热阻以获得较低的温升。
1.1.4下图为线性电源和开关电源体积的比较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能够提升电压（升压）②以及使电压减低（降压）甚至反相③具有较高的效率和功率密度（2）线性稳压器①只能实现降压②输出电压相对更稳定③1.2什么是开关稳压器？开关稳压器，英文(regulatior)，有人叫它调节器、稳压源。
实现稳压，就是需要控制系统(负反馈)，从自动控制理论中我们知道，当电压上升的时候通过负反馈把它降低，当电压下降的时候就把它升上去，这样形成了一个控制的环路。
如图中的方框图是PWM(脉宽控制方式)，当然还有其他如：PFM(频率控制方式)、移相控制方式等。
1.3脉宽调试方式(PWM)1.3.1周期性的改变开关的导通与关断时间的简单方法占空比：开通的时间Ton与开关周期T的比值，ton(开通时间) + toff(关断时间) = T(开关周期)，占空比D=ton / T。
但是，我们不能采用一个脉冲输出！需要一种实现能量流动平稳化的方法。
通过很多的脉冲，高频地切换，将在开关接通期间存储能量而在开关切断时提供此能量的手段，从而实现平稳的电压。
1.3.2在电子行业中有两种主要储能器件左图：电容器右图：电感器1.4实例：简化的降压开关电源如图是一个简化的降压的开关电源，为了方便电路的分析，先不加入反馈控制部分。
状态一：当S1闭合时，输入的能量从电容C1，通过S1→电感器L1→电容器C2→负载RL 供电，此时电感器L1同时也在储存能量，可以得到加在L1上的电压为：Vin-V o=L*di/dton。
状态二：当S2 关断时，能量不再是从输入端获得，而是通过续流回路，从电感器L1存储的能量→电容C2→负载RL→二极管D1，此时可得式子：L*di/dtoff= Vo，最后我们可以得出V o/Vin=D，而Vo永远是小于Vin的，因为占空比D≤1。
各个器件的作用：1、输入电容器(C1) 用于使输入电压平稳；2、输出电容器(C2) 负责使输出电压平稳；3、箝位二极管(D1) 在开关开路时为电感器提供一条电流通路；4、电感器(L1) 用于存储即将传送至负载的能量。
1.5开关电源的类型（非隔离式）1.按输出电压分：减低：降压；提升：升压；提升/减低：降压/升压2.按拓扑结构分：Buck、Boost、Cuk、SEPIC、Zeta、Buck-Boost、其他…1.6降压转换器（降压型开关稳压器）的工作模型开关电源是一个闭环的控制系统，我们可以把开关电源的电流比喻为水流，输入电容就是一个高的蓄水池、输出电容是一个小的蓄水池，把一小杯一小杯的水从大水池传送到小水池，通过控制传送的间隔时间和水杯的水量从而实现小水池固定的水量，当输出的水量低了，就增加杯子的水量，当输出的水量高了，就减少杯子的水量。