20170605-开关电源中的功率开关基础知识(四)
开关电源学习介绍
开关电源学习介绍开关电源是一种转换电压类型和/或电流大小的电源，其工作原理是通过使用开关管和其他电子元件来实现定期切换电源输入和输出的方式。
相较于传统的线性电源，开关电源具有高效率、小体积、轻重量等优点，在现代电子设备中应用广泛。
接下来将介绍开关电源的基本原理、工作方式、应用领域以及相关的学习内容。
一、开关电源的基本原理：开关电源的工作原理是利用了开关管的开关特性，通过改变电源输入电压形式和周期，来实现变换输出电压类型和/或电流大小。
开关管将输出电流连续地开关导通和截断，通过调制开关周期和占空比来控制输出电压和电流。
二、开关电源的工作方式：开关电源工作原理分为两种方式，分别为单端工作和双端工作。
单端工作方式是通过一段纯电感元件和一个存储元件来实现，而双端工作方式则需要两段纯电感元件和两个存储元件。
三、开关电源的应用领域：开关电源广泛应用于各种电子设备和系统中，例如计算机、通信设备、电视机、音响、工业自动化、医疗器械等。
由于其效率高、可靠性好、稳定性强，因此成为现代电子设备不可或缺的供电方式。
四、开关电源学习内容：1.开关电源的基本原理和工作方式：学习开关电源的工作原理和基本电路结构，掌握开关管、电感、电容、二极管等元件的使用方法和特性。
2.开关电源的设计和调试方法：学习开关电源的设计流程和方法，了解开关电源的电路布局、元件选型和组装技巧，掌握开关电源的调试和故障排除方法。
3.开关电源的应用与实践：学习开关电源在各种电子设备中的应用技术和实践经验，了解开关电源在不同应用领域的设计要求和特点，掌握根据实际需求设计和优化开关电源的能力。
4.开关电源的性能测试与评估：学习开关电源的性能指标和测试方法，掌握开关电源输出电压、电流、效率等性能参数的测试技术和评估方法。
在学习开关电源的过程中，可以通过相关教材、网络资源、实验等多种途径进行学习和实践。
同时，了解电力电子学、模拟电路和数字电路等相关知识也是深入学习开关电源的基础。
开关电源基础讲解
开关电源基础引言电源发展是趋于轻小。
而关键是既要小又要高效。
近几年的优秀半导体、磁材和无源器件，使得功率变换的选择余地越来越大。
线性和开关电压线性电源和开关电压都是把不稳定的输入变换成稳定的输出，但是却是完全不同的技术，它们各有优缺点。
线性电源只能是降压型的。
它们是用双极型晶体管或MOSFET 的线性工作，保持输出电压的稳定。
半导体调整器件上的电压就是输入输出电压差，半导体损耗就是调整器件上的电压乘负载电流，即V dr I o 。
所以，变换效率只在35-65％。
例如，把12V 输入变换成5V 输出，输出电流100mA ，输出功率只有500mW ，而损耗是700mW ，效率是42％。
所以，散热片的体积大成本高。
但是线性电源在输入电压变化范围小的小功率应用场合，也有它的优点，比如电路简单，没有开关电压的开关噪音。
开关电压的开关器件，只工作在截止和饱和导通状态，损耗低，效率可到65-95％。
开关电压即可降压也可升压。
但是，开关电压电路复杂，输出电压包含着开关噪音，必须虑除。
开关电源基础PWM 开关电压有两种基本结构，即正激型和升压型。
正激型变换器正激变换器的输出LC 滤波器给出DC 输出电压。
输出电压为D VV ino(1)降压变换器是最简单的正激型变换器，如图1所示。
图1 基本正激型(降压)变换器及其波形它的工作可以分成两个不同的方式，即开关导通和关断。
当开关导通时，输入电压加到LC滤波器的输入端。
假设变换器工作在稳态，滤波器输出端的电压就是输出电压。
电感电流开始由开关周期开始时的初始值线性上升。
电感电流为ti VVioninit oin Lontt L≤≤+ -=(2)在这个时期里，电感磁芯里存储能量。
当功率开关关断时，磁芯存储的能量传输到负载。
当功率开关关断时，电感输入端的电压被拉到地，被正向偏置的二极管D而箝位。
电感磁芯储能通过续流二极管D传向负载。
电感电流由初始的峰值i pk而减小为t Vi ioff opk Lofftt L≤≤-=(3)关断阶段一直持续到开关在控制电路控制下开启，下一个开关周期开始。
开关电源基础知识介绍
开关电源基础知识介绍•目录开关电源基础知识开关电源框架图及功能简介开关电源基本问题分析2017-3-142开关电源基础知识1、开关电源定义•••••开关电源就是通过控制电路，使电子开关器件不停地“开通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现电压变换，以及实现输出电压的可调和自动稳压的电源装置。
2017-3-143开关电源基础知识2、开关电源（PWM模式）的工作原理•••••••右图为最简单的开关电源，Ui是开关电源的输入电压，K是控制开关，R是负载。
••••••当控制开关K接通的时候，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton、幅度为Ui的脉冲电压；当控制开关K关断的时候，又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff，幅度为0的脉冲电压。
这样，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。
2017-3-14开关电源基础知识3、开关电源常用拓扑介绍开关电源的基本拓扑可以分为两大类，一是非隔离拓扑，二是隔离拓扑。
非隔离拓扑•••••••••••••••••Buck•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Boost2017-3-145开关电源基础知识Buck‐boost非隔离拓扑的共性为输入输出共地，安全性能不佳。
2017-3-146开关电源基础知识隔离拓扑隔离拓扑是在非隔离拓扑的基础上发展起来的。
••••••••••••••••反激变换器••••••••••••••••••••••••••••••••••正激变换器2017-3-147开关电源基础知识•••••隔离型拓扑的优点是原副边地实现了电气隔离，且通过变压器绕组可以容易实现多路输出。
••••目前我司常用的拓扑主要为Boost（如PFC电路），反激变换器、半桥谐振LLC变换器。
2017-3-148目录开关电源基础知识开关电源框架图及功能简介开关电源基本问题分析2017-3-149开关电源框架图及功能简介反激框图2017-3-1410开关电源框架图及功能简介反激简介EMC电路：主要由保险丝，热敏电阻，压敏电阻，共模电感，X电容及Y电容整流二极管组成。
开关电源的基础知识
＊应用最多的一种电路形式
＊三极管V可使用功率场效应管 ＊脉冲调宽、脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如TOP221TOP227
2021/7/17
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1.2 稳压电源的分类
二、开关电源的分类
5. 按功率开关管的连接方式分类
(1)单端正激式 (2)单端反激式
(3)推挽式
(4)半桥式 (5)全桥式
(1)单端正激式
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开关电源组成及开关电源实例
五、三端单片开关集成稳压器及其应用 1.TOP Switch－Ⅱ简介：
（TOP221TOP227）
三端器件
DIP－8或SMT－8封装
Switch－Ⅱ工作原理： (参考开关电源原理方框图)
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开关电源组成及开关电源实例 五、三端单片开关集成稳压器及其应用
开关电源的基础知识
开关电源组成及开关电源实例 发展史：
世纪50年代：美国宇航局用于搭载火箭 世纪80年代：计算机全面实现开关电源化
世纪90年代：电子电器、家电广泛应用
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开关电源组成及开关电源实例
一、组成(脉宽调制型 )：
＋
调整器件
储能电路
＋
UI
脉冲调宽
方 波 发 生
－
比较 基 准 电 压
串联型 并联型 并联独立输出型
(1) 串联型： 储能电感和负载相串联
① V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL向电容C充电。
② V截止时， L中的电流不能突变，产生左负 右正的自感电动 势，VD导通，续流电流 iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。
◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，并给电容C充电，同时向负载供电；
开关电源基本知识介绍
隔離型: 正激式(Forward Converter)﹑反激式(Flyback Converter)﹑推挽式(Push-pull converter) ﹑半橋式 (Half-bridge converter)﹑全橋式(Full-bridge 按DC/DC變換器 converter) 的工作方式划分 非隔離型: 降壓式(Buck Converter)﹑升壓式(Boost Converter)﹑ 升降壓式(Buck/Boost Converter)﹑Cuk Converter﹑Zeta Converter﹑Sepic Converter
AT: 6Pin+6Pin
PC機電源在286到早 期的586是AT電源。 AT電源共有四路輸出 （+5V、-5V、+12V、 -12V），另外還向主 板提供一個P.G信號
ATX: 20Pin
Intel 在1997年推出的 ATX電源標準，它主要增 加了3.3V和+5VSB兩路輸 出電壓和一個PS-ON信號。 利用+5VSB和PS-ON信號， 就可以實現軟件關機、鍵 盤開機、網絡遠程喚醒等 功能。
开关电源的新技術:
軟開關技術--減小開 關晶體管在轉換过程 中產生的損耗功率。
零電壓开关: 1)在开关管 開通前﹐ 使 其電壓下降 到零﹔ 2)在开关管 關斷時﹐使 其電壓保持 在零﹐或限 制電壓上昇 率
零電流开关
开关电源基本知识零介绍電壓开关
二.開關電源的分類
分類方法
類別
他激式(開關器件控制信號由專門的控制電路產生)﹑ 按激励方式划分 自激式(借助于變換器本身的正反饋信號實現開關管自持
一.开关电源同线性电源比較
線性电源 簡單示意圖
20170604-开关电源中的功率开关基础知识(一)
开关电源中的功率开关基础知识(一)普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士理想开关的特征：理想开关是电路中早就学过的一个元件，其符号如图1(a)所示，通过控制，可以让开关K K控制K (a) 符号 (b) 简化图1：理想开关的电路符号图1：导磁材料的BH 曲线闭合或者断开，在电路教材中，为了简单起见，这种开关上的“控制”两字一般不加标注，其符号被进一步简化成图1(b)所示。
电路中的理想开关，其特征是闭合时的电压为零，断开时的电流为零。
考虑控制及实际开关的限制，我们可以把图1(a)的这种理想开关在工作时的特征进一步细化成稳态特征和动态特征，总结如下：A ：稳态特征：当开关闭合时，作为理想开关的必要条件是：（1）：开关两端的电压为零；（2）：开关中流过的电流方向和大小无限制，即开关中的电流方向既可以正方向、也可以反方向，开关中流过的电流额定为无限大。
当开关断开时，作为理想开关的必要条件是：（1）：开关中流过的电流为零；（2）：开关两端的电压方向和大小无限制，即开关中的电压方向既可以正方向、也可以反方向，开关两端的电压额定为无限大。
B ：动态特征：开通过程，即开关从断开到闭合的过程，作为理想开关的必要条件是：控制开关开通的信号功率为零；开关开通过程的时间为零，即开关的开通可瞬间完成而且其控制不需要功率。
断开过程，即开关从闭合到断开的过程，作为理想开关的必要条件是：控制开关断开的信号功率为零；开关断开过程的时间为零，即开关的断开可瞬间完成而且其控制不需要功率。
具有上面稳态特征和动态特征的开关就是理想开关，对这种理想开关，我们还可以用图2的波形来形象地表示其特征。
其中控制信号为“H ”时，开关闭合，闭合时开关中的电流为Ion ，其值由外部电路决定，方向既可以正方向也可以反方向，且大小无限制，闭合时开关两端的电压为零；当控制信号为L 时，开关断开，断开时开关两端的电压为Voff ，其值由控制开关 电流Ion HL开关电压Voff 控制图2：理想开关的电路波形外部电路决定，方向既可以正也可以负，且大小无限制，断开时开关中的电流为零；当控制从H 瞬间跳变到L 时，开关也从闭合瞬间跳变到断开，跳变过程中，开关两端不会有高压产生；当控制从L 瞬间跳变到H 时，开关也从断开瞬间跳变到闭合，跳变过程中，开关内部不会有浪涌电流产生。
开关电源的基本知识
开关电源的基本知识开关电源的基本知识一、电源的定义将交流电转换为PC（个人电脑）电脑工作所需要的直流电的转换器。
二、电源的重要性对于电脑来讲，最重要的两个硬件是CPU和电源，CPU相当于人的大脑，电源相当于人的心脏，据统计，电脑故障的40%-60%是由电源引起的，而一台电源只占整机的2%-3%，电源选用不当，不但可能烧毁CPU，主板、硬盘，还可能造成其它损失。
三、开关电源的工作原理及工作流程开关电源的工作原理是通过运行高频开关技术将输入的较高的交流电压（AC）转换为PC电脑工作所需要的较低的直流电压（DC）工作流程：当市电进入电源后，先经过轭流线圈和电容滤去除高频杂波和干扰信号，然后经过整流和滤波得到高压直流电，接着进入电源的核心部分-开关电路。
开关电路把直流电转为高频脉动直流电，再送高频开关变压器降压，然后滤除高频交流部分，这样最后输出供电脑使用相对纯净的低压直流电。
市电经过扼流线圈和电容滤除杂波和干扰信号。
再经过电感线圈和电容，通过全桥电路整流，和大容量的滤波电容滤波后，电流由高压交流电转为高压直流电，再经过两个开关管的轮流导通的截止，将直流电转为高频率的脉动直流电，接下来，再送到高頻开关变压器上进行降压。
降压后的脉冲电压同样要经过二级管和滤波电容进行整流和滤波，此外还会有碍1-2个电感线圈的滤波电容一起滤除高频交流成分。
四、电源的接口电源内部提供多组接口，其中主要是二十芯的主板插头、四芯驱动器插头和四芯小软驱专用插头。
二十芯的主板插头只有一个且具有方向性，可以有效的防止误插，插头上还带有固定装置可以钩住主板上的插座，不至于接反。
ATX电源接口根据输出电压的不同可分为+5V、+12V、+3.3V、-5V、-12V和+5V SB等，这些接线颜色也不同。
①+5V（红色线）。
主要用于主板供电，包括主板、内存、CPU 和一些主板上的其他设备。
光驱、硬盘的信号电器也由+5V电源供电。
②+12V（黄色线）。
开关电源培训资料
开关电源在新能源领域的应用实例
太阳能发电系统
太阳能发电系统中，开关电源用于控制太阳能电池板的充电和放 电过程，提高系统效率和稳定性。
风能发电系统
风能发电系统中，开关电源用于控制风力发电机的并网和电力输出 ，保证电力系统的稳定运行。
电动汽车
电动汽车中，开关电源用于直流/直流转换，将电池输出的高压直 流电转换为低压直流电，为车辆电器和电机提供电力。
实现高效的功率转换。
热设计
进行适当的热设计，以确保功率 转换器在运行时的散热需求得到
满足。
输出滤波器的设计
滤波器类型
选择适当的输出滤波器类型，如LC滤波器、π型滤 波器等，以减小输出电压和电流的噪声。
元器件选择
选择适当的电子元器件，如电容、电感和电阻等 ，以实现输出滤波器的功能。
性能测试
进行性能测试，以验证输出滤波器的效果是否满 足要求。
3. 实施定期维护和检查
对开关电源进行定期维护和检查，及时发现并解决潜在问 题。
1. 选择高质量的元器件
采用高品质的元器件，降低故障率。
4. 采用备份和冗余设计
在关键系统中使用备份和冗余电源设计，以确保系统的正 常运行。
06
CATALOGUE
开关电源应用实例
开关电源在电子产品中的应用实例
1 2 3
02
用于控制开关管的导通时间，从而控制输出功率。
保护电路
03
用于检测开关电源的状态，如过压、欠压、过流和过温等异常
情况，并采取相应的保护措施。
03
CATALOGUE
开关电源设计与优化
开关电源的参数设计
01
02
03
04
输入电压范围
开关电源培训资料
开关电源利用电力电子器件进行电能转换，通过控制开关管的工作状态，实现电能的转换和调节。在开关电源中 ，输入的电能首先经过整流和滤波，转换为直流电，然后通过开关管的控制，将直流电进行高频开关，再经过变 压器和整流滤波，最终输出稳定的直流电。
开关电源的分类与特点
总结词
开关电源可以根据不同的分类标准进行分类，如按输 入输出类型、按电路结构、按控制方式等。不同类型 的开关电源具有不同的特点和应用场景。
替换法
通过替换可疑元件来判断故障 。
分割法
通过将电源分割成两部分或多 部分，逐一检查来判断故障。
明确电源的输入输出参数、负载 类型和可靠性要求。
方案选择
根据需求选择合适的电路拓扑和 控制方式。
元器件选择
选择合适的电子元器件，如开关 管、电容、电感等。
调试与测试
对电源进行功能和性能测试，调 整参数以满足要求。
PCB设计
将原理图转化为PCB图，进行布 局和布线。
原理图设计
根据方案设计电路原理图。
开关电源的优化技巧
02
开关电源设计与优化
开关电源的基本电路
01
02
03
04
整流电路
将交流电转换为直流电，常用 二极管或可控硅实现。
滤波电路
平滑输出电压，常用电容和电 感组成。
开关管
控制电源的通断，常用晶体管 或MOSFET实现。
控制电路
调节输出电压和电流，常用 PWM或PFM控制方式。
开关电源的设计流程
需求分析
电源输出纹波过大
原因可能包括滤波电容失效、电感器开路等 。
电源输出电压过高或过低
原因可能包括取样电阻损坏、误差放大器损 坏等。
超详细！开关电源基础知识讲解
超详细！开关电源基础知识讲解一、前言：PC电源知多少个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。
本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。
●线性电源知多少目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。
线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。
最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图配图2：线性电源的波形尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。
对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。
由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。
此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。
由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。
开关电源培训资料
1 2
遵守相关安全规定
在使用开关电源时，应遵守相关安全规定，如 设备操作指南、安全守则等。
确保电源已关闭
在开始工作前，必须确保开关电源已经关闭， 以避免电击危险。
3
佩戴防静电手环
在操作开关电源时，应佩戴防静电手环，以避 免静电放电影响。
开关电源的维护保养
定期检查
01
应定期检查开关电源的外观及散热风扇是否正常工作，如有异
分类
根据不同的转换类型，开关电源可分为正激式、反激式、推 挽式、半桥式和全桥式等。
开关电源的基本原理
工作原理
开关电源通过将市电转换为高频脉冲，再通过变压器和整流电路将脉冲转换 为直流电输出。
优点
效率高、体积小、重量轻、输出电压可调等。
开关电源的主要组成部件
输入电路
包括滤波器、保险丝、输入整流器等，用 于接收市电并将其转换为直流电。
输出特性
包括输出电压精度、负载效应、纹波电压 等。
过载能力
测试电源在过载情况下的稳定性和温升。
效率与散热性能
通过实测功率和温升评估电源效率与散热 性能。
故障排除的基本步骤
功能测试
初步检查电源的输入、输出、 保护等功能是否正常。
电路板维修
检查电路板上的电子元件是否 有烧坏、断裂、脱焊等现象， 逐一修复。
外观检查
观察电源外壳、散热器、电路 板等是否有明显损坏或异常现 象。
电源故障码读取
如有故障码显示，先读取并记 录故障码，以便后续分析。
其他维修
检查电源的其他部件，如变压 器、滤波器、整流器等，进行 相应维修。
常见故障分析与处理
无输出电压
可能原因是电源未接入市电、保险 丝熔断、电源变压器损坏等，可逐 一排查解决。
开关电源知识点总结
开关电源知识点总结开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。
它由输入端、输出端和控制电路组成。
开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，在现代电子设备中得到广泛应用。
本文将从开关电源的工作原理、分类、特点以及应用等方面进行总结。
一、开关电源的工作原理开关电源的工作原理是利用开关管的导通和截止来实现电流的开关控制。
其基本电路由输入整流滤波电路、功率变换电路和输出稳压电路组成。
当输入交流电经过整流滤波电路后转换为直流电，然后经过功率变换电路进行直流电压的变换和调整，最后经过输出稳压电路得到稳定的直流电输出。
二、开关电源的分类根据输入电源的不同，开关电源可以分为交流输入型和直流输入型。
交流输入型开关电源主要用于家用电器等领域，直流输入型开关电源主要用于电子设备和通信设备等领域。
根据输出电压的性质，开关电源可以分为恒压型和恒流型。
恒压型开关电源输出电压恒定，适用于大多数电子设备；恒流型开关电源输出电流恒定，适用于LED照明等需求电流稳定的设备。
三、开关电源的特点1.效率高：开关电源的效率通常在80%以上，远高于传统的线性电源。
2.体积小：由于开关电源使用高频开关元件，可以大大减小变压器的体积，使整个电源的体积更加紧凑。
3.稳定性好：开关电源采用反馈控制，能够实现输出电压的稳定性和负载调整性能较好。
4.可靠性高：开关电源具有过载、过压、过流、短路保护等功能，能够有效保护电源和负载设备的安全。
5.工作频率高：开关电源采用高频开关元件，工作频率通常在20kHz以上，避免了传统电源的60Hz低频干扰。
四、开关电源的应用开关电源在各个领域都有广泛的应用。
在电子设备中，开关电源广泛应用于计算机、手机、平板电脑、电视等消费电子产品；在通信设备中，开关电源用于无线基站、通信交换机等设备；在工业控制领域，开关电源被广泛应用于PLC、变频器、伺服系统等设备；在LED照明领域，开关电源用于LED灯带、LED灯泡等。
总结：开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备，具有体积小、效率高、稳定性好等优点。
20170707-开关电源中的控制理论基础知识(四)
开关电源中的控制理论基础知识(四)普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士单极点环节的Bode 图作为一个稳定的传递函数，其极点必须在左半平面，所以单极点环节的传递函数为： ps s G ω+=11)( 用ωj s =代入后，得p j j G ωωω+=11)(，故有： 0)(1log 20)(log 202≈+−=p j G ωωω p ωω< pp j G ωωωωωlog 20)(1log 20)(log 202−≈+−= p ωω> °≈−=∠−0tan )(1pj G ωωω 10p ωω< °−=−=∠−45tan )(1pj G ωωω p ωω= °−≈−=∠−90tan )(1p j G ωωω p ωω10> 利用上面的近似关系，可以画出左半平面单极点Bode 图的渐近线，如图1所示。
从它的幅频特性可以看出，在频率低于极点频率p f 时，其增益为0dB 或传递函数的实际增益为1，当频率高于p f 时，其幅频特性的增益按Dec dB /20−的斜率衰减。
其中πω2p p f =。
是单极点环节的极点频率。
从它的相频特性可以看出，当输入信号的频率很低时（10p f f <），其输出信号基本上与输入信号同相，在输入信号的频率高到一定时（p f f 10>），其输出信号比输入信号滞后-90度。
°0°°°°)图1： 左半平面单极点环节的Bode 图图2是左半平面单极点的电路实现，从这个极点的Bode 图，我们还可以将其看成是一个一阶的低通滤波器，该一阶低通滤波器的转折频率即为其极点频率。
in v ov 1R 1C p in o s v v ω+−=11111C R p =ω1R图2：左半平面单极点环节的电路实现在后面将要介绍的开关稳压电源系统中，为了实现开关电源的宽带宽，通常在积分环节之后，先要加几个左半平面单零点环节来提升系统环增益的相位，然后再加几个左半平面单极点来提高系统抗高频扰动的能力。
开关电源
开
环
电
增益
压
增
益
（
相位
dB)
Fosc(Hz)
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■电流取样比较器和脉宽调制锁存器 输出过压和开关管过流均能使输出处于静区
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■欠压锁定
工作电源和参考电源的欠压锁定功能保证芯片处 于正常工作情况下才能输出
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■输出电路 ◇ 专门驱动MOSFET； ◇ ±1.0A电流 ◇ 50ns上升和下降时间 ◇ 有效的欠压锁定功能
RT(k)
静区%
Fosc(Hz) RT与fosc关系曲线
Fosc(Hz) 输出静区时间和fosc关系曲线
开关电源知识讲座—典型控制芯片
UC3842工作时序图
CT
锁存器 置位输入
输入/补偿 电流取样输入
锁存器 复位输入
输出
大RT和小CT
小RT和大CT
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■误差放大器
◇反相输入输出；◇90dB直流电压增益；◇工作带宽1MHz
谢谢！
5、开关电源主要技术指标： ◆输入电源：AC/DC，电压/电流范围 ◆电源输出：AC/DC，电压/电流范围，准确度
多路输出（关键主输出） ◆工作功率：最大工作功率 ◆工作频率：1~1000KHz ◆输出纹波：10~1000 mv ◆过压过流保护功能 ◆工作环境：温度、湿度、辅助风冷
开关电源知识讲座—典型控制芯片
输出波形
50ns/格
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■参考电压 ◇ 输出电压：5.0±0.2% (T=25℃) ◇ 输出电流：≥20 mA ◇ 具有输出短路保护功能 ◇ 主要任务是为振荡器定时电容提供充电电流
开关电源知识点
开关电源知识点开关电源，听起来好像是个很神秘的东西呢。
其实啊，它就在我们身边，默默发挥着大作用。
咱就说家里的电脑吧。
电脑能正常工作，开关电源可是功不可没。
它就像一个神奇的小管家，把从插座进来的交流电，变成电脑各个部件需要的直流电。
这就好比把外面送来的各种食材（交流电），加工成每道菜（电脑部件）所需要的特定食材形式（直流电）。
要是没有这个小管家，电脑那些娇贵的零件可就没法好好工作啦，就像大厨没有合适的食材，怎么能做出美味佳肴呢？开关电源到底是怎么做到的呢？这里面的学问可不少。
它里面有好多小零件，就像一个小团队一样。
有变压器啦，二极管啦，电容之类的。
变压器就像是一个神奇的搬运工，把电压搬来搬去，按照我们的需求调整大小。
二极管呢，就像是一个严格的守门员，只允许电流朝着一个方向走，这就保证了整个电源工作的秩序。
电容就像是一个小水库，在电流大的时候存一点，电流小的时候再放出来，让整个供电过程稳稳当当的。
你可能会问，那开关电源是不是一直都在稳定地输出呢？哎，这可不一定。
有时候它也会闹点小脾气。
就像人一样，累了或者环境不好的时候就可能出点小问题。
比如说电压波动啦，温度太高啦，这些都会影响它的工作。
这时候就需要我们像照顾生病的朋友一样去照顾它。
给它降降温，检查一下周围的环境是不是太潮湿或者太脏啦。
要是不照顾好它，它可能就罢工啦，那电脑也就跟着没法用了。
再说说那些小零件之间的配合吧。
它们就像一群小伙伴在跳集体舞，每个动作都要配合得恰到好处。
如果有一个小伙伴出错了，那整个舞蹈就乱套了。
就像开关电源里，如果一个小零件坏了或者参数不对了，整个电源的输出就可能不正常。
这时候要找出问题所在可不容易，就像在一群人中找出那个捣乱的家伙一样难。
得一个一个排查，看看哪个零件状态不对。
在工业上，开关电源的作用就更大了。
那些大型的机器设备，没有稳定的开关电源供应电能，就像汽车没有汽油一样，根本动不了。
比如说自动化生产线上的机器人，它们需要精确的电源供应才能准确地完成各种动作。
(整理)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，同时也将电源内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内部的元件，而限流电阻含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对内部元件的电流冲击。
开关电源基础知识学习资料PPT课件
工程技术研发中心 何爱平 2010.5.12
目录
一、开关电源的基本概念 二、开关电源最常用的三种拓朴电路 三、典型反激式开关电源的电路分析 四、开关的电源的工程设计 五、开关电源常见的故障分析 六、有关开关电源的概念问题 七、开关电源的发展方向
2020/11/13
开关电源的基本概念1--什么是开关电源
电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义2020103工程技术研发中心何爱平2010512目录一开关电源的基本概念二开关电源最常用的三种拓朴电路三典型反激式开关电源的电路分析四开关的电源的工程设计五开关电源常见的故障分析六有关开关电源的概念问题七开关电源的发展方向电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义2020103开关电源的基本概念1什么是开关电源什么是开关电源
我们公司常用的是AC/DC开关电源，都是离线反激式，2W~120W，有Adapter也有 内置式。都由以下几部分组成：输入滤波器、整流、逆变器、输出整流器及输出滤 波电路，控制电路保护电路等。
2020/11/13
开关电源基本概念2--线性电源PK开关电源
线性电源： 优点：线性电源将交流电先经工频变压器变压、再整流滤波，线性调 整电路使输出稳定度很高、纹波很小，基本无干扰及噪声，技术成熟， 在一定功率范围内有成本优势； 缺点：调整管工作在线性状态，调整管上的压差，导致损耗大，效率 低，35~60%，很难满足能效指令；体积大笨重；当电源功率达到一 定程度（10~15W）时，其与开关电源相比已无成本优势；输入电压 范围受限，只能用在降压条件下。
开关电源基础知识讲义
第一部分：开关电源基础一、什么是开关电源标志电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声等等；在同一参数要求下，又有体积、重时、形态、功率、可靠性等指标。
凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一种形态的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（Switching Power Supply）。
开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，因为它是转换的核心，涉及频率变换，目前DC-DC变换中所用的频率提高最快。
它要提高频率中碰到的开关过程、损失机制，为提高效率而采用的方法，也可为其它转换方法参考。
值得指出，常见到离线式开关变换器（off-line Switching Converter）名称，是AC-DC变换，也常称开关整流器；它不单是整流的意义，而且整流后又作了DC-DC变换。
所以说离线并不是变换器与市电线路无关的意思，只是变换器中因有高频变压器隔离，故称离线。
二、开关电源设计总原则及总要求：1. 设计总原则：产品的设计和结构必须符合适用国家适用类别的安规及EMC。
2. 设计总要求：产品的设计和结构必须能够保证在正常使用和可能的失败条件下，不会对使用者产生触电和其它危险, 及不会对周围环境产生危害,如火灾等.3. 设计具体要求：满足客户的需求（如电气、安规、价格及其它特殊需求）。
三、开关电源分类：1. 按激励形式不同，可分为自激式与他激式两种自激式：单管式与推挽式（开关晶体管的激励信号如来自本身输出负载藕合而得，称之为自激）他激式：调频，调宽，调幅，谐振目前应用较广的为调宽型，它又包括正激，反激，半桥，全桥四种。
2. 以应用线路分类：顺向式( Forward ) --- 60W~600W返驰式 ( Flyback ) --- 100W~半桥式 ( Half-Bridge ) --- 200W ~ 500W全桥式( Full-Bridge ) --- 500W~推挽式( Push-Pull ) --- 500W~铃流扼制式( Ringing Choke Converter ) --- 20W~CUK式 --- 无输出连波(Output Ripple-less)SEPIC式 --- 无输入连波(Input Ripple-less)共振式 ( Resonant ) --- 低损失(Loss-less)四．开关电源中的常用术语效率：电源的输出功率和输入功率的百分比。
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开关电源中的功率开关基础知识(四)
普高（杭州）科技开发有限公司张兴柱博士
电子开关的其它分类方式：
1：按制作材料分类
组成电子开关的材料已经经历了许多代，早期是硅（Si）、锗（Ge）、和镓（Ga），然后是砷化镓（GaAs），现在是碳化硅（SiC），以后可能会是氮化镓（GaN），再以后可能将是钻石（Diamond）。
随着组成电子开关的材料的不断升级，其各种特性也在大幅度地提高，如目前的SiC器件，它的开关速度、通态压降等均比之前的其它器件要好许多
2：按是否可控分类
电子开关按控制方式可以分成三类：一类是完全不控型器件，如二极管，它没有控制极，二极管的通断由加在其两端的电压控制，当二极管P-N结加上正向电压时，二极管就导通，当二极管P-N结加上反向电压时，二极管就截止。
第二类是半控型器件，如普通可控硅，它有一个控制极（门极），在普通可控硅的门栅之间加上一个合适的控制电压，如此时的阳极和栅极之间为正电压，那么可控硅就导通，导通后其控制电压就会失去控制作用，也即在导通期内去掉控制电压信号，可控硅仍然导通，只有当可控硅的电流为零，且电压反向后，其才能被关断。
另外当阳极和栅极之间为负电压时，普通可控硅是无法控制开通的，也即此时即使在普通可控硅的门栅之间加上一个合适的控制电压，它也不会导通。
第三类是全控型器件，根据控制信号是电压还是电流，又将其分成两个子类。
第一个子类是电压型控制器件，如MOSFET、IGBT等；第二个子类是电流型控制器件，如GTR和GTO。
例如N沟道MOSFET这种电压型全控器件，只要在它的门源之间加上一个合适的正电压信号后，它就会导通，在门源之间去掉这个控制电压后，它就会关断。
又例如NPN GTR这种电流型全控器件，只要在的它的基极通上一个合适的基极电流后，它就会导通，在它的基极将这个基流抽走并给一个小的反向基流后，它就会关断。
这些全控型器件作为电子开关时，可以非常方便地控制其通断，在开关处理同样的功率时，GTR所需的控制功率最大，GTO 所需的控制功率其次，MOSFET和IGBT所需的控制功率最小。
3：按工作频率分类
不同的电子开关，其开关工作方式下的最高频率是不同的。
按可工作的最高频率也可以将电子开关分成三类：第一类是低频功率器件，如可控硅、普通二极管等，它们的工作频率一般在1KHz以内。
第二类是中频功率器件，如GTR和IGBT等，它们的工作频率一般在（20~30）KHz以内。
第三类是高频功率器件，如MOSFET、快恢复二极管、萧特基二极管等，它们的工作频率一般在100KHz~1MHz之间。
4：按额定可处理的最大功率容量分类
不同的电子开关，其能处理的最大功率容量，即导通时允许流过的最大电流和截止时允许承受的最大电压，是不同的。
从这个角度，也可以将功率电子器件分成三类：第一类是小功率电子器件，如MOSFET，萧特基二极管等。
第二类是中功率电子器件，如IGBT、GTR等。
第三类是大功率电子器件，如GTO、普通二极管等。
5：按导电粒子的性质分类
不同的电子开关，按其的导电机理来分可以分成两种，一种是多子（电子）导电，一种是少子（空穴）导电。
多子导电的功率器件如MOSFET 和萧特基二极管等，少子导电的功率器件如GTR 、IGBT 、GTO 和快恢复二极管等。
因为导电机理的不同，会导致这些器件组成的电子开关的许多性能的差别。
如快恢复二极管和萧特基二极管，虽同为二极管，但一个是少子导电，一个是多子导电，它们对外所显示的就是一个具有反向恢复问题，而另一个则没有。
另外如GTR 和MOSFET ，也是因为导电机理的不同，一个具有二次击穿问题而另一个则没有。
电子开关的分类其实还有许多，前文及本文只是将最基本的分类方式介绍给读者。
如果读者需要进一步了解电子开关的机理，可以去读更深的教材，如《半导体原理》，《半导体器件》等等。
不同电子开关的比较
100 1000
图1：几种功率电子器件的容量比较
功率电子器件的研究非常迅速，到目前为止，已经研究出了非常多种的电子器件，可以用来作为电子开关。
每一种电子器件又在不断地取得进展，所以下面只对电力电子中最常用的几种全控型器件的外特性作一个比较。
图1是几种功率电子器件可处理的最大电压和最大电流示意图。
从图中可知，GTO 可以处理的功率最大，IGBT 和GTR 处在中间，但其电压和电流各有千秋，而MOSFET 可以处理的功率且最小。
由于功率电子器件的进展非常迅速，上图只是一个示意，图中的每一个器件，其最大电压、最大电流都在不断提高，所以读者可从每一器件的最好制造商手册中去了解这些器件的最新数据，并进行及时的更新。
不同功率电子开关的比较除了从可处理的最大功率容量这一点外，还有许多方面的不同可以比较，如导通时的压降、开关的速度、最大工作结温和各种寄生参数等等。
对于每一种功率器件，其制造商都会非常详细地将这种功率器件的各种规格要求制作成数据手册，告诉使用者，所以本文不再对各种功率器件的细节来展开比较，有兴趣的读者可自行到制造商的网站去查阅这些数据资料。