开关电源基础知识(隔离与非隔离式)
开关模式电源基础知识解析
开关模式电源（Switch Mode Power Supply，简称SMPS），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。
其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。
开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
开关电源不同于线性电源，开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式（饱和区）及全闭模式（截止区）之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，因此比较节省能源，产生废热较少。
理想上，开关电源本身是不会消耗电能的。
电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。
相反的，线性电源在产生输出电压的过程中，晶体管工作在放大区，本身也会消耗电能。
开关电源的高转换效率是其一大优点，而且因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器，因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小，重量也会比较轻。
若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时，开关电源比线性电源要好。
不过开关电源比较复杂，内部晶体管会频繁切换，若切换电流尚加以处理，可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备，而且若开关电源没有特别设计，其电源功率因数可能不高。
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灯带，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。
主要类型现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。
这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。
直流开关电源的核心是DC/DC转换器。
TI_开关电源基础知识
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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。
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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
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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
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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
开关电源拓扑结构详解
开关电源拓扑结构详解主回路——开关电源中，功率电流流经的通路。
主回路一般包含了开关电源中的开入端和负载端。
开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。
开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。
1. 非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。
1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。
例如buck 拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源。
上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。
其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。
在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。
隔离非隔离三种常用LED驱动电源详解
三种常用LED驱动电源详解时间：2014-5-30LED电源有很多种类，各类电源的质量、价格差异非常大，这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。
LED驱动电源通常可以分为三大类，一是开关恒流源，二是线性IC电源，三是阻容降压电源。
1、开关恒流源采用变压器将高压变为低压，并进行整流滤波，以便输出稳定的低压直流电。
开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源，隔离是指输出高低电压隔离，安全性非常高，所以对外壳绝缘性要求不高。
非隔离安全性稍差，但成本也相对低，传统节能灯就是采用非隔离电源，采用绝缘塑料外壳防护。
开关电源的安全性相对较高（一般是输出低压），性能稳定，缺点是电路复杂、价格较高。
开关电源技术成熟，性能稳定，是目前LED照明的主流电源。
图1：开关恒流隔离式日光灯管电源图2：开关恒流隔离式电源原理图图3：开关恒流非隔离式球泡灯电源图4：开关恒流非隔离式电源原理图2、线性IC电源采用一个IC或多个IC来分配电压，电子元器件种类少，功率因数、电源效率非常高，不需要电解电容，寿命长，成本低。
缺点是输出高压非隔离，有频闪，要求外壳做好防触电隔离保护。
市面上宣称无（去）电解电容，超长寿命的，均是采用线性IC电源。
IC驱电源具有高可靠性，高效率低成本优势，是未来理想的LED驱动电源。
图5：线性IC电源图6：线性IC电源原理图3、阻容降压电源采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流，电路简单，成本低，但性能差，稳定性差，在电网电压波动时及容易烧坏LED，同时输出高压非隔离，要求绝缘防护外壳。
功率因数低，寿命短，一般只适于经济型小功率产品（5W以内）。
功率高的产品，输出电流大，电容不能提供大电流，否则容易烧坏，另外国家对高功率灯具的功率因数有要求，即7W以上的功率因数要求大于0.7，但是阻容降压电源远远达不到（一般在0.2-0.3之间），所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。
市场上，要求不高的低端型的产品，几乎全部是采用阻容降压电源，另外，一些高功率的便宜的低端产品，也是采用阻容降压电源。
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。
隔离电源和非隔离电源的区别
电源隔离与非隔离的区别我们从以下四个方面来比较隔离电源与非隔离电源：1.安全性先介绍下什么是隔离吧，隔离电源是指输入和输出通过变压器实现电气连接的，变压器的转换过程是：电-磁-电，没有和大地连接，所以不会发生触电危险。
而非隔离电路是输入电源通过升降压之后直接加在了LED负载上，有触电危险。
所以要过什么UL,CE......这些安规认证，非隔离就麻烦了，绝缘及爬电距离不够，只能从灯具物理结构设计了。
灯管是可以接受的，也有全塑的，但球泡这类基本是铝外壳这样PCB板与外壳得加强绝缘，本来球泡电源可用空间极小，这样再加上严格的爬电要求，很难做。
作为一个让最终用户能安全使用的产品，一定会考虑绝缘与隔离的可靠性。
2.性能非隔离由于少了变压的能损耗，效率一般能达到91%以上，而且有更高的功率因素。
而隔离一般能效在88%，视功率而定，所以隔离电源发热也比较大。
非隔离拥有更少的元器件稳定性却比较差，可是为什么呢？原因是非隔离电路对于浪涌十分敏感，抑制能力差。
事实上就是指非隔离电源,在批量出货时，返修率高于隔离LED驱动电源,大都是因为炸坏。
而隔离电源炸坏的机率要小不少，非隔离的一般在2%至3%左右。
很多电网电压不稳，非隔离会300V直通输出，击坏芯片，烧坏LED负载。
隔离也会，现象就是芯片，MOS管，恒流环路全烧坏，但隔离相对少得多。
所以非隔离防浪涌的压敏电阻必不可少，没有压敏能质保的都是浮云。
3.成本与体积相比隔离电源，非隔离电源主要是减少了变压器，以最少的用料来设计架构，做到相同的产品功能，所以非隔离成本有较大的优势。
这估计就是非隔离电源在中国很吃香的原因了。
4.带载范围一般来讲隔离电源的输出带载范围为30-42V，非隔离带载范围可以为30-84V。
众多LED厂家在选择电源的时候为了整体的适应性都要求电源能够适应全电压90-265V输入，带载范围也要求高达84V,这样的选择是存在一定风险和隐患的。
90V输入的时候电源可能丧失恒流功能，THD这些。
(整理)开关电源电路拓扑结构的选择
开关电源电路拓扑结构的选择2009-04-26 10:58:30| 分类：硬件设计-从头开| 标签：|字号大中小订阅开关电源（直流变换器）的类型很多，从输入输出有无隔离角度，开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。
这两种类型中又各自包含有不同的电路拓扑种类。
每种结构都有各自的特点，适用于不同的应用场合，下边将对各种开关电源拓扑结构简要叙述和比较。
1. 非隔离式开关电源拓扑结构非隔离式电路是指输入端与输出端电气相通，没有隔离。
非隔离式又可分串联式结构、并联式结构和极性反转式结构三种电路拓扑结构，这三种电路拓扑结构有各自的特点，工作过程不一样，应用场合也不一样。
（1）串联式结构特点和工作原理图3所示为串联式结构，这种结构的特点是:在主回路中开关器件T与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。
开关管T交替工作于导通/关断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L 对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载RL继续供电，从而保证了负载端获得。
图3串联式开关稳压电路主回路串联式结构中，输出电压与输入电压成线性关系，其表达式为Vo≈Vi×D，D为开关器件T的占空比，D越大输出越大，其最大值为1，因此串联式结构只能获得低于输入电压的输出电压，只适合于降压式变换。
（2）并联式结构特点和工作原理图4所示为并联式结构，并联式结构与串联式结构有相同的组成部分，只是他们的位置被重新布置了一下。
这种结构的特点是:在主回路中开关器件T与输出端负载成并联连接的关系。
开关管T交替工作于导通/关断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载RL靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管D对负载RL供电，并同时对电容器C充电。
隔离与非隔离的区别
电路隔离的好处，大概很多筒子都能说出一二，但具体到某类应用，隔离能带来的好处、缺点到底有哪些？或许很多筒子不清楚，这里转发一篇文章，详细解释了隔离与非隔离的区别，顺带分享咱们而定iCoupler隔离技术及解决方案~隔离与非隔离的区别主要在于隔离稳压器输入电路与输出电路是不共地的，而非隔离式的是共地的。
一般来说，非隔离的都有原边和副边的电感绕组，而隔离式的只有单个的电感。
在大功率和对地线干扰防护要求比较高的时候使用隔离式的，在比较简单和体积要求比较紧张的场合使用非隔离式的。
线性电源如果是指线性调整输出模块(LDO)，那么这个线性模块一定是非隔离式的，所以电源芯片是否是隔离稳压器与线性电源和开关电源没有关系。
隔离与非隔离都是开关电源中的两种大的分类。
下面的资料可以供你参考，你就很明白知道电源模块隔离和非隔离的区别了。
在你在选择隔离和非隔离电源模块时，要很清楚的了解你对电源的需求，和可靠性。
•隔离模块的可靠性高，但成本高，效率差点。
•非隔离模块的结构很简单，成本低，效率高，安全性能差。
•串行通信总线通过RS-232、RS-485和控制器局域网(CAN)等物理网络传送数据，应用领域涉及工业过程控制、供电电源调节(稳压)以及计算机间的点对点通信。
这些相互连接的系统每个都配备有自己的电源，而且各系统之间往往间隔较远。
正因为如此，我们通常需要采取电气隔离措施来确保系统的物理安全，并且需要切断接地回路，来保护系统免受瞬态高电压冲击，同时减少信号失真。
隔离可以保护系统免受由线路电涌或接地回路引起的高电压和大电流损害，这种情况在包含多个接地通路的系统中极有可能发生。
各系统被长线缆相隔，它们的地电势可能并不相等，因此两个系统之间会产生地电流。
如果不采取隔离措施，这个电流将会在系统中引入噪声、降低测量精度甚至毁坏系统元件。
工业环境中，电机的启动和关闭、静电放电或近距离雷击都会把电流通过感应耦合到长距离线缆中，从而引起地电位发生快速改变，这种变化经常高达数百甚至数千伏。
最新开关电源拓扑结构概述
开关电源拓扑结构概述主回路——开关电源中，功率电流流经的通路。
主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。
开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。
开关电源主回路可以分为隔离史与非隔离式两大类型。
一、非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。
1、串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D 自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。
2、并联式结构并联——在主回路中，相对于输入端而言，开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输出端负载成并联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载R靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D 导通，输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管D对负载R供电，并同时对电容器C充电。
由此可见，并联式结构中，可以获得高于输入电压的输出电压，因此为升压式变换。
并且为了获得连续的负载电流，并联结构比串联结果对输出滤波电容C的容量有更高的要求。
3、极性反转型变换器结构极性反转——输出电压与输入电压的极性相反。
电路的基本结构特征是：在主回路中，相对于输入端而言，电感器L与负载成并联。
开关管T交替工作于通/断两种状态，工作过程与并联式结构相似，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载RL 靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，电感器L中的自感电动势通过续流二极管D对负载RL供电，并同时对电容器C充电；由于续流二极管D的反向极性，使输出端获得相反极性的电压输出。
隔离与非隔离的区别
隔离与非隔离的区别主要在于隔离稳压器输入电路与输出电路是不共地的，而非隔离式的是共地的。
一般来说，非隔离的都有原边和副边的电感绕组，而隔离式的只有单个的电感。
在大功率和对地线干扰防护要求比较高的时候使用隔离式的，在比较简单和体积要求比较紧张的场合使用非隔离式的。
线性电源如果是指线性调整输出模块(LDO)，那么这个线性模块一定是非隔离式的，所以电源芯片是否是隔离稳压器与线性电源和开关电源没有关系。
隔离与非隔离都是开关电源中的两种大的分类隔离与非隔离的区别主要在于隔离稳压器输入电路与输出电路是不共地的，而非隔离式的是共地的。
一般来说，非隔离的都有原边和副边的电感绕组，而隔离式的只有单个的电感。
在大功率和对地线干扰防护要求比较高的时候使用隔离式的，在比较简单和体积要求比较紧张的场合使用非隔离式的。
线性电源如果是指线性调整输出模块(LDO)，那么这个线性模块一定是非隔离式的，所以电源芯片是否是隔离稳压器与线性电源和开关电源没有关系。
隔离与非隔离都是开关电源中的两种大的分类。
下面的资料可以供你参考,你就很明白知道电源模块隔离和非隔离的区别了.在你在选择隔离和非隔离电源模块时,要很清楚的了解你对电源的需求,和可靠性.隔离模块的可靠性高,但成本高,效率差点.非隔离模块的结构很简单,成本低,效率高,安全性能差.串行通信总线通过RS-232、RS-485和控制器局域网(CAN)等物理网络传送数据,应用领域涉及工业过程控制、供电电源调节(稳压)以及计算机间的点对点通信.这些相互连接的系统每个都配备有自己的电源,而且各系统之间往往间隔较远.正因为如此,我们通常需要采取电气隔离措施来确保系统的物理安全,并且需要切断接地回路,来保护系统免受瞬态高电压冲击,同时减少信号失真.隔离可以保护系统免受由线路电涌或接地回路引起的高电压和大电流损害,这种情况在包含多个接地通路的系统中极有可能发生.各系统被长线缆相隔,它们的地电势可能并不相等,因此两个系统之间会产生地电流.如果不采取隔离措施,这个电流将会在系统中引入噪声、降低测量精度甚至毁坏系统元件.工业环境中,电机的启动和关闭、静电放电或近距离雷击都会把电流通过感应耦合到长距离线缆中,从而引起地电位发生快速改变,这种变化经常高达数百甚至数千伏.当这类现象发生时,远端系统期望获得的逻辑电平开关信号就会被迭加在一个参考其本地地电位的高电压之上.如果没有采取隔离措施,这个电压将破坏信号甚至损害系统.如果与总线连接的所有器件都只参考同一个地,那么系统将免受这种破坏性能量的影响,而将器件隔离则可以防止接地回路和电涌的发生.CAN总线采用平衡的两线差分接口,典型工作电压为3V或5V,在某些工业控制领域,由于现场情况十分复杂,各个节点之间存在很高的共模电压.虽然CAN总线具有一定的抗共模干扰的能力,但当共模电压高于接收器的极限电压,接收器就再也无法正常工作了,严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备.为了做到系统间的完全隔离,所有信号线和电源都必须进行隔离.通过光耦将信号隔离,隔离式直流/直流(DC/DC)转换器可以提供电源隔离.C&D公司超小型单或双输出的1W DC/DC转换器,比同类的产品尺寸小36%,是目前全球最小的隔离模块.NKA(双输出)和NKE(单输出)转换器以单列直插式封装,尺寸分别是0.65×0.23×0.30英寸和0.45×0.24×0.29(6mm*11.5mm*7.46mm)英寸. 该转换器有3.3V、5V或12V输入和3.3V、5V、9V、12V或15V输出.绝缘电压是3000Vdc. 两种转换器效率高达82%,输出全额定功率,工作温度范围-40~+85℃,无需外加散热片,工作时无需外部元件.NME系列产品,采用SIP4和DIP8封装,输入电压有5V、12V、24V、48V,输出电压有5V、9V、12V、15V,尺寸是6mm*11.5mm*10mmNMV系列产品,采用SIP7和DIP14封装,单双路输入,输入电压有5V、12V、24V、48V,输出电压有5V、9V、12V、15V,尺寸是6mm*19.5mm*10mmC&D 拥用领先的制造技术;全球微功率最全面的厂商之一;微功率电源模块欧洲市场占有率一直在30%以上C&D Technologies公司,纽约股票交易所代码是(NYSE:CHP),是全球领先的DC/DC模块电源转换器、电感和变压器制造商,也是全球最大的微功率DC/DC电源模块转换器供应商,全球第二大DC/DC电源模块(模块电源)供应商.全球电源标准品最多的厂商,为客户提供一步到位的服务.电源品牌包括C&D,Datel,Newport,Celestica Power System.上海和广州者有生产基地,交货快,价格好.C&D Technologies微功率DC-DC隔离电源模块型号有NME/NKE/NKA/NMA/NMR/NMS/NDL/LME系列等微功率电源模块(0.25W~3W): 欧洲市场一直占有率在30%以上标准输入,输出电压有 3.3V/5V/9V/12V/15V/24V/48V/72V;隔离电压高达8KV工业标准SIP和DIP封装,高效率单,双和三组输出系列产品在表贴设计上可以生产功率达2W的SMD产品,还可以提供多种特定用途的8KV安全隔离的转换产品;产品系列有NME/NKE/NKA/NMA/NMR/NMS/NDL/LME等C&D Technologies微功率系列DC-DC隔离电源模块主要应用在工业仪器仪表,医疗仪器,通讯系统,工业自动化以及数据通讯接口方面,如RS485/RS232总线,CAN-BUS总线,DMX512信号隔离等。
解析LED驱动电源的隔离与非隔离
解析LED驱动电源的隔离与非隔离目前在一般的LED照明市场上，存在非隔离设计和隔离型LED 驱动电源之分。
非隔离设计仅限于双绝缘产品，例如灯泡的替代产品，其中LED和整个产品都集成并密封在非导电塑料中，因此，最终用户并没有任何触电的危险。
二级产品都是隔离型的，价格相对比较昂贵，但在用户可以接触到LED和输出接线的地方(通常在LED照明和路灯照明应用的情况下)，这种产品必不可少。
带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源意味着LED可以直接用手接触而不会触电。
而无隔离变压器的LED驱动电源虽仍可以借助防护外壳实现部分机械绝缘，但此时的LED在工作时并不能直接接触。
绝缘型灯泡在今后将成为主流物理设计决定着驱动器是隔离式还是非隔离式。
安全规则通常要求使用两个独立的隔离层。
设计师可以选择两种物理隔离层，即塑料散光罩和玻璃护罩，并使用非隔离式电源。
如果物理隔离成本太高、存在机械困难或者吸收太多光，就必须在电源中解决电气隔离问题。
隔离式电源通常要比同等功率水平的非隔离式电源大一些。
照明灯设计师必须在他们所设计的每款产品中进行大量的成本及设计优化工作。
由于适用于不同的应用，是采用隔离的绝缘变压器还是采用隔离的防护灯罩外壳，设计者在不同的角度考虑永远会有不同的见解。
通常，他们会从多方面去分析，例如成本与制造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求，等等。
带变压器的驱动成本较高，但也相应让LED灯具变得更加实用，能够满足终端用户偶然接触LED的需要。
当白炽灯玻璃外壳很容易被损坏时，一个E27型号的普通灯泡可被替换成为LED灯。
此外，在工业区或者是办公设备应用中的灯具并不需要接触到终端用户，如路灯和商场照明，这时的LED灯也确实需要隔离变压器。
作为一个让最终用户能安全使用的产品，一定会考虑绝缘与隔离的可靠性。
有些设计者采用隔离的变压器设计，因此他们可以简化散热和灯罩的设计。
如果用非隔离的驱动设计，在灯壳等结构上就必须考虑可靠的绝缘要求。
电源隔离与非隔离的概念与优缺点
电源隔离与非隔离的概念与优缺点
在给嵌入式系统设计电源电路，或选用成品电源模块时，要考虑的重要问题之一就是用隔离还是非隔离的电源方案。
在进行讨论之前，我们先了解下隔离与非隔离的概念，及两者的主要特点。
一、电源隔离与非隔离的概念
电源的隔离与非隔离，主要是针对开关电源而言，业内比较通用的看法是：
1、隔离电源：电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接，输入和输出之间是绝缘的高阻态，没有电流回路。
2、非隔离电源：输入和输出之间有直接的电流回路，例如，输入和输出之间是共地的。
隔离电源示意图如图所示。
开关电源资料(完整版)
电源开关设计的基本概念工作在开关两种状态下的电路，就叫开关电路。
利用开关电路设计的电源，叫开关电源。
驱动电路：不同的电路对驱动电路要求不同有的驱动电路是一个PWM控制器，比如步进电机的驱动有的驱动电路是一个电压放大器，例如功放中的前置放大器有的驱动电路是一个电流放大器，例如音箱的驱动电路就是一个音频率功率放大器电源开关的使用较为复杂，甚至让大多数电子产品设计人员都感到困惑，特别是对那些非电源管理专家而言。
在各种各样的应用中，例如：便携式电子产品、消费类电子产品、工业或电信系统等，广大设计人员正越来越多地使用电源开关。
这些电源开关的使用方式多种多样，包括控制、排序、电路保护、配电甚至是系统电源开启管理等。
当然，每一种用法都需要有不同特性的电源开关解决方案。
本文针对在不同应用中设计人员使用电源开关时需要考虑的重要规范和概念进行了总结，并介绍了一些可能的解决方案，旨在帮助设计人员选择一种最佳方案。
很明显，在选择电源开关前我们应该问自己的第一个问题就是：我们想要用这个开关来做什么？虽然这是一个简单的问题，但答案却能帮助我们定义完美的产品。
使用电源开关的方式有数种，最为常见的是：1控制、配电和排序(即开启/关闭电源轨来启用某个子系统或者为多个负载配电)2短路保护或者过电流/过电压保护(USB电流限制、传感器保护、电源轨短路保护)3管理接通浪涌电流(即电容充电时)4选择电源(即多路复用或ORing)或者负载分配。
开关电源定义及应用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**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的电源。
开关电源由以下几个部分组成：一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
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。
开关电源分类共9文档
开关电源分类开关电源一般分为两类：一是直流开关电源（DC-DC）；另一种是交流开关电源（AC-DC）。
也有 AC/AC、DC/AC直流开关电源的分类是依赖DCDC转换器分类的。
直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器。
隔离式也可以按有源功率器件的个数来分类。
单管的DC/DC转换器有正激式和反激式两种。
双管DC/DC转换器有双管正激式，双管反激式、推挽式和半桥式四种。
四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器。
非隔离式按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。
单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC 转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC 转换器、Cuk DC/DC转换器、ZetaDC/DC转换器和SEPICDC/DC转换器。
在这六种单管DC/DC 转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。
双管DC/DC转换器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。
四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC 转换器（Full-Bridge Converter）。
隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电器隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。
在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。
所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。
非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具各的一些特性。
隔离电源与非隔离电源对比分析
隔离电源与非隔离电源对比分析一、定义与工作原理：1.隔离电源：隔离电源是一种将输入与输出部分完全隔离的电源设计。
输入与输出两部分之间没有直接的电气连接，通过高频变压器等隔离器件进行间接转换。
由于输入与输出之间没有直接连接，因此隔离电源能够有效地防止电气干扰的传递，提供更高的安全性。
2.非隔离电源：非隔离电源指输入与输出之间存在电气连接的电源设计。
输入与输出之间的连接通常通过变压器的共用绕组或连接元器件实现。
因此，非隔离电源在设计上相对简单，成本也较低。
二、比较分析：1.安全性：隔离电源可以提供更高的安全性。
其输入与输出部分完全隔离，并且通常具有更高的耐压能力，能够有效地避免触电、电击等安全事故的发生。
而非隔离电源由于输入与输出之间存在电气连接，安全性相对较低。
2.绝缘与电气干扰：隔离电源的输入与输出部分之间完全隔离，能够有效地避免电气干扰的传递。
同时，隔离电源通常具有较好的绝缘性能，能够保护用户免受电器绝缘故障的危害。
非隔离电源由于输入与输出电气连接，电气干扰较难防止。
3.特定应用需求：在一些特殊的应用场景中，隔离电源具有一些独特的优势。
例如，在医疗领域，隔离电源可以提供更可靠的电气安全性。
在电力系统中，隔离电源可以用于提供绝缘保护和浮动电源的特殊需求。
非隔离电源的特点在于设计简单、成本低廉，适用于一般的家用电器等场景。
4.成本：非隔离电源由于设计相对简单，通常成本较低。
而隔离电源由于需要使用隔离器件等特殊元器件，造价较高。
5.外部噪音与电磁兼容性：在外部噪音和电磁兼容性方面，由于隔离电源能够提供更好的电气隔离性能，因此相对非隔离电源来说，具有更好的抗干扰能力。
三、适用场景：1.隔离电源适用于对安全性要求较高的场景，如医疗设备、实验室设备等领域。
在这些场景中，对电气安全性的要求较高，要确保用户的人身安全以及设备的长期稳定性。
2.非隔离电源适用于一般的家用电器、电子产品等场景。
对安全性要求相对较低，而更注重成本与性能的均衡。
TI开关电源基础知识
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。
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。
（2）线性稳压器
1.2 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
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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
隔离与非隔离电源
隔离式电源（isolated power）是指输入和输出通过变压器等磁性元器件电气连接的，即使将输出短路也不会有太大问题，而非隔离的电源输入和输出是有电气直接连接的，如果接触输出是会有触电危险的，对于隔离式电源的输出电压是可以通过变压器进行调整的。
优点：减少发生触电事故的几率。
非隔离电源（non-isolated power）是指在输入端和负载端之间没有通过变压器进行电气隔离，而有直接连接，输入端和负载端共地。
因此触摸负载就有触电的危险，目前用得最多的是非隔离直接降压型电源。
也就是把交流电整流以后得到直流高压，然后就直接用降压（Buck）电路进行降压和恒流控制，非隔离电源的优点是成本低、简单、指标高，缺点：安全性差。
开关电源拓扑区分
开关电源拓扑区分常用的开关电源拓扑分非隔离型和隔离型，非隔离型包括降压，升压，升降压等，隔离型包括单端反激，单端正激，推挽，半桥，全桥等。
以下讲解一些萌新容易混淆的如何区分。
隔离VS非隔离别笑，这也是非常容易混淆的并且弄错了危险大大嘀。
问题在于，有些开关电源的储能电感和变压器一模一样，另外的明明用的是变压器，却偏偏为了采样输出电压省点钱，使用了初次级线圈共地的方式，所以要睁开你们的火眼金睛，仔细分辨，不然，使用机器的人不打开机器一般电不着，维修者或者爱好者喜欢打开机器研究就容易中招了，被电击的滋味很酸爽。
单端反激VS单端正激单端反激单端反激是在开关管导通时变压器储能，次级不输出，开关管截止时次级释放储能，输出电压可大幅调整，缺点是功率小，变压器要开气隙，漏感大，效率低，纹波大。
单端正激单端正激的变压器没有储能过程，开关管导通时次级输出，截止时次级不输出，功率大，变压器不用开气隙，漏感小，效率高，纹波小，缺点是输出电压不能大幅调整。
区分这两种，主要是看初次级同名端还有次级整流管接法，如何分辨同名端请看视频。
如果次级整流管正极接的次级线圈端和输入电源正极接的初级线圈端是同名端就是单端正激，是异名端就是单端反激。
双管正激VS推挽居然见到有万粉UP主混淆的，请自觉沐浴更衣完播我的所有内容并一一赞赏(好象都没开，电脑坏了，8年了，甭提他了，便宜他了)，顺便点赞评论转发三连，购买专栏进圈子，我就不踢馆了。
双管正激双管正激只激励一组初级线圈，两个开关管同步，截止的时候初级线圈通过两个二极管把剩余能量还给电源。
推挽推挽特立独行要分别激励两组初级线圈(或者说一组初级线圈带中心抽头)，可理解成两个单端正激，只不过两组线圈绕在同一个开关变压器里，两个开关管一个导通一个截止，错开的。
双管正激能量回收效率高，缺点是驱动困难。
推挽电源利用率高，两开关管共地驱动简单，双向励磁效率高，开关管耐压要求高，线圈要抽头线圈利用率低。
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重要的波形
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稳态分析
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反激式转换器设计问题
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。
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反激式转换器设计问题
该图示说明了针对反激式变压器的基本要求。 请注意，由于集肤效应的原因，在高开关频率变压器中需要采 用多股细导线。为使操作在较宽的负载范围内保持于连续导通 模式，需要高电感。由于使用了较高的电感，初级和次级电路 中的纹波电流都将较低。
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谢谢!
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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。
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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
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正激式 / 反激式拓扑比较
Feature Forward正激 Flyback反激
输入滤波 输出滤波 效率 多输出能力 成本
中等，脉冲 从电感器提供低的连续 输出电流 中等 有，耦合输出电感器设 计会很困难 中等
中等，脉冲 高的脉冲输出电流需要采用 大的输出电容器 低至中等 有，利用谨慎的变压器设计 实现了优良的交叉调节 低，无输出电感器 < 150W 低
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
2
隔离式拓扑
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。
3
隔离式拓扑
•
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。
下面所示的电路基于 LM5020 演示板。
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反激式电路实例(非隔离反激式设计)
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结论
反激式拓扑是适合隔离式电源的最简单拓扑。大多数应 用是在通信和以太网供电 (PoE) 领域，这里的功率级 别低于 50W, 现在，802.11 AF, AT之外的POE电源标 准还未发布。 讨论了反激式工作原理并介绍了稳态分析，旨在提供设 计指引。 主要的设计问题是反激式电源变压器。 采用一个实例来演示设计。 环路补偿简单，比例积分即可。
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典型功率范围 20 – 400W 复杂性 中等，需要变压器复位
反激式转换器特性
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。
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实例 – 设计规范
一项设计总是从制定设计 规范开始的，包括输入电压 范围、功率级别、输出电压 等等。占空比和开关频率一 般都是预先确定的。通常而 言，采用一个介于 200 kHz 和 300 kHz 之间的开关频率 可以很好地兼顾开关损耗与 滤波器要求。
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反激式电路实例(非隔离反激式设计)