开关电源的结构和基本原理
开关电源工作原理
开关电源工作原理开关电源是一种常见的电源供应装置，其工作原理是将输入电压通过开关器件进行高频开关，经过变压、整流、滤波等电路处理后，得到稳定的输出电压。
开关电源具有高效率、小体积、重量轻等优点，广泛应用于各种电子设备中。
一、开关电源的基本构成开关电源由输入端、输出端和控制电路组成。
1. 输入端：输入端主要包括输入电源和输入电路。
输入电源为交流电源，输入电路包括输入滤波电路和整流电路。
其中，输入滤波电路用于滤除输入电源中的杂波和干扰，保证输入电源的稳定性；整流电路将交流电源转换为直流电源。
2. 输出端：输出端主要包括输出电路和输出滤波电路。
输出电路通过开关器件进行高频开关，将整流后的直流电源转换为高频脉冲信号，经过输出滤波电路后得到稳定的直流输出电压。
3. 控制电路：控制电路主要包括开关控制电路和保护电路。
开关控制电路用于控制开关器件的开关频率和占空比，保证输出电压的稳定性和精度；保护电路用于监测输入输出电流电压，当超过设定值时进行过载保护。
二、开关电源的工作原理开关电源的工作原理可分为两个过程：变频过程和整流滤波过程。
1. 变频过程：变频过程即将输入电压通过开关器件进行高频开关，形成高频脉冲信号。
开关器件通常采用开关管或晶闸管进行控制，高频开关频率通常在几十kHz至几MHz之间。
当开关器件导通时，输入电源的能量通过开关管传导至输出端，形成电流；当开关器件断开时，输出端的电感储能元件将电能通过二极管进行放电，形成负电流。
通过不断的开关导通-断开操作，输入电压的能量被转换为高频脉冲信号。
2. 整流滤波过程：经过变频过程的高频脉冲信号需要通过变压、整流和滤波电路进行进一步处理。
首先，高频脉冲信号经过变压电路进行降压变换，得到适合输出电压的信号。
然后，经过整流电路将高频信号转换为直流信号，通过二极管进行单向导通。
最后，通过滤波电路对直流信号进行滤波，去除残余脉动和高频噪声，得到稳定的输出电压。
三、开关电源的工作模式开关电源的工作模式主要有两种：连续导通模式和断续导通模式。
开关电源工作原理超详细解析
开关电源工作原理超详细解析开关电源（Switching Power Supply）是一种先将输入交流电转换为直流电，再通过变换器和开关元件进行调制和控制，最终输出所需电压和电流的电源装置。
它可以高效地进行能量转换，减少功耗，适用于各种电子设备。
下面将详细解析开关电源的工作原理。
1.开关电源的基本组成开关电源由输入滤波器、整流器、脉宽调制器、变压器、输出滤波器和反馈电路组成。
-输入滤波器：用于滤除输入电源中的干扰信号，并平滑输送到整流器。
-整流器：将交流电转换为直流电，常用的整流方式有全波整流和半波整流。
-脉宽调制器：根据反馈信号调整开关管的导通时间，控制开关元件的开关频率和占空比。
-变压器：将输入电压转换为所需的输出电压，并通过与脉宽调制器协调工作来控制输出电压的稳定性。
-输出滤波器：用于平滑输出电压，减少纹波幅度，并滤波输出电流。
-反馈电路：通过采样输出电压并与目标电压进行比较，产生反馈信号控制脉宽调制器的输出。
2.工作原理-输入滤波：交流电经过输入滤波器后，去除干扰信号，并保持电压稳定。
输入滤波器通常由电容和电感组成，它们通过电压和电流的交替变化，将输入电源趋于稳定。
-变压：通过变压器将输入电压进行转换，以获得需要的输出电压。
变压器一般由磁性材料、绕线、磁心等组成，通过众多的绕线匝数比实现输入电压于输出电压的变化。
-输出滤波：经过变压器的输出信号包含较多的纹波幅度，通过输出滤波器将纹波幅度减小到可以忽略不计的程度。
输出滤波器通常包括电感和电容，通过滤除高频杂波和平滑输出电流。
3.脉宽调制脉宽调制器是开关电源中至关重要的一个部件，负责控制开关元件（如晶体管或MOSFET）的开关频率和占空比，以调节输出电压的稳定性。
- 控制开关频率：脉宽调制器根据输出电压的需求，采用不同的控制方式，例如固定频率PWM（Pulse-Width Modulation）、可变频率PWM和电流模式控制。
通过调整开关频率，可以实现对输出电压的精确控制。
开关电源工作原理详解析
开关电源工作原理详解析开关电源是一种常见的电源供应器件，具有高效率、稳定性和可靠性等优点。
本文将详细解析开关电源的工作原理，包括其基本构成、工作过程以及相关应用。
一、基本构成开关电源主要由输入端、输出端、开关管、变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成。
输入端：负责接收交流电源输入，并通过变压器进行电压变换。
输入滤波电路：用于滤除交流电源输入时的干扰信号，保证后续电路正常工作。
整流电路：将输入的交流电转换为直流电，一般采用整流桥或者整流二极管进行整流。
滤波电路：通过滤波电容和滤波电感对整流电路输出的脉动电流进行滤波，使其变为更为纯净的直流电。
开关管：起到开关的作用，通过开关管的导通和关断，将高频信号传送到变压器。
变压器：将输入的电压进行变换，可以降压或升压，以满足输出端的要求。
稳压电路：控制输出电压的稳定性，通过反馈电路控制开关管的导通和关断，保持输出电压恒定。
二、工作过程1. 导通状态：开关管导通，电流从输入端经过变压器进入输出端。
在导通状态下，开关管内部电阻很小，电流能够顺利通过。
通过变压器的转换作用，电压可以降低或升高，然后通过整流电路和滤波电路处理，输出为直流电。
2. 关断状态：开关管关断，电流中断。
在关断状态下，开关管内部电阻很大，电流无法通过。
由于开关管的关断，变压器产生磁场的能量无处释放，因此会产生反向电压，反向电压的存在使得电流继续流动，这一能量会被储存在电感中。
通过不断交替地在导通状态和关断状态之间进行切换，开关电源可以实现高效率的电能转换，进而向输出端提供稳定的直流电。
三、应用领域开关电源由于其高效性和可靠性，广泛应用于各个领域。
以下是一些常见的应用：1. 电子产品领域：如电脑、手机、电视等消费电子产品，它们都需要稳定的直流电供应。
2. 工业自动化：在工业生产中，很多设备需要稳定可靠的电源，开关电源可以满足这些需求。
3. 通信设备：无论是固定电话、移动通信基站还是网络交换设备，都需要开关电源来提供稳定的电能。
开关电源的结构和基本原理
C9 3 .3u 1 00 V
L8 5 *2 0
MYV1 0 72 71 0 72 71 MYV2
C3A
R1
1
C7
1 02 25 0V ac
1 M 12 06
BR1 KBU8 06
R35
4 30R4K,,1R2506
1 0K 1 20 6
R8--21
6 80 ,12 06
T1 1 2
C20
R45-48
无源PFC
无源PFC一般采用电感补偿方法， 通过使交流输入的基波电流与电 压之间相位差减小来提高功率因 数，但无源PFC的功率因数不是 很高，只能达到0.7~0.8。
位置在第二层滤波之后，全桥整 流电路之前。
有源PFC
输入电压可以从90V到270V；
高于0.99的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优点；
+3. 3 V
3 30 0u ,6.3V
C29
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC Tex t
R113
R112
2 .7K 1 20 6 2 .7K 1 20 6
Q3
1 61 6A
Q4
1 61 6A
F R1 04
D28
1 N4 14 8 SM D
F R1 04
D27
1 N4 14 8 SM D
D35
D34
1 0u F,5 0V
2 22 1K V
2 20 u,1 6V
3 00 12 06
C31
R77-80
1 .2K 1 20 6
--5V
L3-4
D11 FR1 07 R44 2 12 06
L13 6 *8
6
D9
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。
开关电源工作原理
开关电源工作原理在讨论开关电源的工作原理之前，首先需要了解什么是开关电源。
开关电源是一种将输入直流或交流电源转换为所需输出电压或电流的电子设备。
相比于线性电源，开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，在各种电子设备中得到广泛应用。
下面我们将从开关电源的基本结构和工作原理两方面来进行讨论。
一、开关电源的基本结构一般来说，开关电源由以下几个基本部分组成：1.整流滤波器：用于将输入的交流电源或者变压器输出的交流电源经过整流滤波后得到较为稳定的直流电压信号。
2.开关电源控制器：控制开关管的开关状态，实现对输出电压的调节和稳定。
3.开关管：用来开关控制电源的工作状态，通常采用晶体管或者MOSFET。
4.变压器：用于调节输入输出电压的变压器。
5.输出滤波器：用于消除开关电源输出波形中的高频噪声。
二、开关电源的工作原理开关电源的工作原理基于开关管的开关控制，主要包括以下几个步骤：1.输入电源：开关电源首先接收输入交流或者直流电源，经过整流滤波器将其转换为稳定的直流电压。
2.开关管控制：开关管由开关电源控制器根据输出电压的反馈信号开关控制，根据需要开合，不断调节输出电压。
3.变压器转换：开关管的不断开合导致变压器的输入输出也在不断变化，通过变压器进行输入输出电压的变换。
4.输出滤波：开关电源通过输出滤波器消除输出波形的高频噪声，得到稳定的输出电压信号。
5.输出稳定：经过一系列控制和变换，最终获得稳定的输出电压或电流，满足设备的工作需求。
综上所述，开关电源通过开关管的控制和变压器的转换，实现对输入电源的调节和转换，最终得到稳定的输出电压或电流，从而保证设备正常工作。
开关电源在现代电子设备中具有重要作用，对于提高设备性能和节能减排具有重要意义。
开关电源的结构和基本原理
开关电源的结构和基本原理开关电源是一种将电能由一种形式转换为另一种形式的装置。
它通常将交流电转换为直流电，并以高频的方式进行开关控制，达到稳定输出所需的电压和电流。
下面将详细介绍开关电源的结构和基本原理。
1.结构（1）整流滤波电路：将交流电转换为直流电，并对直流电进行滤波以去除其中的纹波。
（2）功率因数校正电路：用于提高电源的功率因数，减小对电网的污染。
（3）直流—直流变换电路：根据需要将直流电的电压变换为所需的输出电压。
（4）功率开关器件：用于实现开关电源的开关控制，通常使用晶体管或MOSFET等器件。
（5）控制电路：负责监测和控制开关电源的输出电压和电流的稳定性，保持其在设定范围内。
（6）保护电路：降低过电流、过电压和短路等故障对开关电源及外部设备的损害。
2.基本原理（1）变压器：从交流电源中采集电能，并将其变换为合适的电流和电压。
通常使用高频变压器以提高转换效率。
（2）整流滤波：利用整流器将交流信号转化为直流信号，并通过滤波电容去除直流信号中的纹波，得到较为稳定的直流电压。
（3）PWM控制：通过PWM（脉宽调制）技术，通过开关器件控制开关电源输出的电流和电压。
PWM控制的关键是周期性地打开和关闭开关器件，通过控制开关时间比例来控制输出的电压和电流。
（4）变换电路：根据需要，通过变压和整流滤波电路将直流电压转换为所需输出电压，并通过输出变压器调整输出电流。
（5）控制电路：通过对反馈信号的监测和比较，实时调整PWM的工作状态，保持输出电压和电流的稳定性。
（6）保护电路：通过监测开关电源的工作状态，避免过载、短路和过温等故障对电源和外部设备的损害。
3.工作过程（1）输入电压整流滤波：将输入的交流电源通过整流滤波器转换为直流电压，去除其中的纹波。
（2）PWM控制：通过PWM控制器对开关器件进行开关控制，控制开关的开关时间比例，从而控制输出电压和电流的大小。
（3）输出电压调整：通过变压器和输出电感来调整输出电压，并通过负反馈控制电路监测实际输出电压，使其稳定在设定范围内。
开关电源电路结构及工作原理
开关电源电路结构及工作原理主回路—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。
1.2. 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。
1.3.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。
开关电源电路组成及常见电路详解
开关电源电路组成及常见电路详解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③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。
②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
开关电源工作原理超详细解析
开关电源工作原理超详细解析开关电源是一种常见的电源供应器件，它通过将输入电源的直流电转换为高频脉冲电流，再经过整流、滤波和稳压等环节，输出稳定的直流电。
本文将详细解析开关电源的工作原理，包括开关电源的基本组成部分、工作原理的流程、常见的开关电源拓扑结构以及其优点和应用。
一、开关电源的基本组成部分开关电源通常由以下几个基本组成部分构成：1. 输入电路：用于接收外部交流电源，并将其转换为适合开关电源工作的直流电压。
2. 整流电路：将输入电压转换为脉冲电流，通常采用整流桥或者整流电路来实现。
3. 滤波电路：用于平滑整流后的脉冲电流，以减小输出电压的波动。
4. 开关器件：通常采用晶体管或者功率MOSFET等开关器件，用于控制电流的开关状态。
5. 控制电路：用于控制开关器件的开关频率和占空比，以控制输出电压的稳定性。
6. 输出电路：将经过整流、滤波和稳压处理后的直流电压输出给负载。
二、开关电源的工作原理流程开关电源的工作原理可以分为以下几个流程：1. 输入电路接收交流电源：开关电源的输入电路通常采用变压器来降低输入电压，然后通过整流电路将交流电转换为直流电。
2. 整流电路将交流电转换为脉冲电流：整流电路通常采用整流桥或者整流电路来将交流电转换为脉冲电流，这样可以减小能量损耗。
3. 滤波电路平滑脉冲电流：滤波电路通常采用电容器和电感器来平滑脉冲电流，以减小输出电压的波动。
4. 控制电路控制开关器件的开关频率和占空比：控制电路通过对开关器件的控制，可以控制开关频率和占空比，从而控制输出电压的稳定性。
5. 输出电路将处理后的直流电压输出给负载：经过整流、滤波和稳压处理后的直流电压将被输出给负载，供其正常工作。
三、常见的开关电源拓扑结构开关电源有多种拓扑结构，常见的有以下几种：1. 单端开关电源：输入电源和输出电源共用一个地线，适用于低功率应用。
2. 双端开关电源：输入电源和输出电源分别有独立的地线，适用于高功率应用。
开关电源培训
三、开关电源系统容量配置
1．整流模块备用方式
整流模块备份一般采用N+1备份，并考虑到蓄 电池充电电流容量。
2．充电系数ɑ
基于电网停电频率和平均停电持续时间来确 定。如果停电频率较高（3~4次/月）且持续 时间长（接近或大于电池放电小时数），电 池的充电系数可以选择的大一些，如 0.15~0.2左右，但不能超过部标的极限值 0.25。电网较好的局站，充电系数一般选择 0.1~0.15之间。
4.监控系统紧急故障应急处理
1）监控单元管理功能混乱：监控单元管理功 能主要包括显示查询、电池均充/浮充转换、 限流控制等，功能混乱紧急故障可能导致电 池损坏、数据显示异常等。处理办法：复位 监控单元。
2）软件控制功能丧失：监控单元软件、硬件 发生故障时，可能会造成关机、电池下电、 电池保护等误控，最后导致直流供电中断， 处理措施：复位监控单元；如果复位不能解 决问题，可以关闭监控单元，系统进入手动 控制。
返修 2．电压电流显示不准 可能原因：满量程设置有误、线路接错、温度传感器故障、背
板电路故障、监控器故障
处理方法：根据分流器设置满量程、校正线路、更换温度传感 器、检修背板电路、更换监控器并返修厂家
3．电流满量程显示
可能原因：信号线接线有误、分流器故障、背板故障
处理方法：校正信号线接线、更换合适的分流器、更 换背板
3.开关电源系统日常巡检时，应注意检查开 关电源各项参数设置是否正确、合理；检查 系统是否受控，交流供电恢复之后，能否对 蓄电池进行限流充电；检测整流模块温度， 判断风扇是否正常工作。
开关电源工作原理解析
开关电源工作原理解析
开关电源，通过控制电路使得电子开关器件不停地导通、关断，电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而使得输出电压可调，并自动稳压。
那么开关电源工作原理是什么呢?
一、开关电源工作原理- -简介
开关电源主要是利用现代电力电子技术，通过控制电子开关器件的导通和关断的时间比率，来维持输出电压的稳定。
一般由PWM(脉冲宽度调制)控制IC 和MOSFET 构成，具有体积小、重量轻，功率小、效率高的特点。
目前已广泛应用于军工设备、工业自动化控制、医疗设备、数码产品等各个领域。
二、开关电源工作原理- -结构
开关电源主要由主电路、控制电路、检测电路和辅助电源四大部分构成。
各部分的作用如下：
主电路又可分为冲击电流限幅部分、输入滤波部分、整流与滤波部分、逆变部分、输出整流与滤波部分。
其中，冲击电流限幅部分负责限制电源接通瞬间输入侧的冲击电流;输入滤波器部分负责过滤杂波;整流与滤波部分负责将
电网交流电源整流为直流电;逆变部分负责将整流形成的直流电转变为高频交流电;输出整流与滤波部分负责提供稳定可靠的直流电源。
控制部分负责控制逆变器使输出稳定，并为电路提供各种保护措施。
检测电路负责提供运行中的各种参数和数据。
辅助电源用于实现电源的软件(远程)启动，为电路的正常运行供电。
了解过开关电源的结构之后，接下来就让我们来看一下开关电源的工作原理究竟是什么样子的～～
三、开关电源工作原理。
开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析
开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析开关电源是电源技术中常见的一种类型，它的工作原理相对较复杂。
本文将详细解析开关电源的工作原理，帮助读者快速入门。
开关电源的基本工作原理是将交流电源转换为高频脉冲电源，再经过变压、整流和滤波等步骤，最终获得所需的直流电压输出。
下面将分为几个方面详细解析开关电源的工作原理。
一、开关电源的基本组成部分开关电源包括输入端、控制电路、开关元件、变压器、整流滤波电路和输出端等组成部分。
1.输入端：接收外部交流电源输入，并经过保险丝和滤波电路等进行初步处理。
2.控制电路：负责控制开关元件的开关行为，控制电路由集成电路、电感和电容等组成。
3.开关元件：由开关管和二极管组成，承担着将交流信号转换为脉冲信号的关键任务。
4.变压器：通过变换输入电压和电流的比值，实现电压和电流的变换。
5.整流滤波电路：包括整流电路和滤波电路。
整流电路将脉冲电流转化为直流电流，滤波电路将直流电流进行进一步平滑处理。
6.输出端：将经过整流滤波处理后的直流电压输出给负载。
二、开关电源的工作原理开关电源的工作原理主要分为以下几个步骤：1.输入端处理：输入端首先通过保险丝保护电路，然后通过滤波电路对输入信号进行初步处理，去除杂质和干扰。
2.控制电路：控制电路根据输入端的信号控制开关元件的开关行为。
当开关元件关闭时，电源工作在储能状态，当开关元件开启时，电源进入释放能量状态。
3.开关元件：开关元件由开关管和二极管组成。
当开关管导通时，电源中的输入电流和能量通过变压器传递给负载，当开关管关断时，电源中的储能电流和能量通过二极管回流到输入端。
4.变压器：变压器将输入电压和电流进行变换，通过磁性耦合实现输出端所需的电压和电流。
5.整流滤波电路：整流电路将经过变压器变换后的输出信号转化为直流电压，滤波电路将直流电压进行平滑处理，去除残余脉冲和噪声。
6.输出端：经过整流滤波电路处理后的直流电压输出给负载，从而实现电源对负载的供电支持。
开关电源结构及基本原理
应用
开关电源广泛应用于计算机、通 讯、电力、工业控制等领域，为 各种设备提供稳定的直流电源。
发展
随着科技的不断进步，开关电源 技术也在不断发展，未来将朝着 更高效率、更小体积、更高稳定 性、更智能化的方向发展。
02
开关电源的基本结构
输入电路
01
02
03
输入滤波电路
用于滤除电网中的高频噪 声，防止对电源造成干扰。
1 2
选择合适的开关管和二极管
根据电源的输入输出电压、电流和开关频率等参 数，选择合适的开关管和二极管。
计算电感的匝数和电容的容量
根据电源的工作原理和实际需求，计算电感的匝 数和电容的容量，以确保电源的正常运行。
3
考虑热设计和散热
在选择元器件时，应考虑热设计和散热问题，以 确保元器件在工作过程中不会过热损坏。
整流电路
将交流电转换为脉动的直 流电。
滤波电路
平滑整流后的电压，减少 纹波。
功率转换电路
开关管
控制电源的通断，实现电能的高效转 换。Βιβλιοθήκη 变压器输出整流滤波电路
将变压器输出的脉动直流电转换为平 滑的直流电。
实现电压的隔离和转换，传递能量。
输出电路
输出整流滤波电路
滤除脉动直流电中的交流成分，提供 稳定的输出电压。
关态
开关管截止，原边电流减小，变压器 副边产生反电动势，能量回馈到原边 。
电压与电流的转换原理
变压器
利用电磁感应原理，将输入的电 压或电流转换为另一组电压或电
流。
开关管
控制变压器的工作状态，实现电压 和电流的转换。
控制电路
监测输出电压或电流，调整开关管 的工作状态，保持输出电压的稳定。
开关电源的结构和基本原理
电路构造
抗干扰电路（EMI） 整流滤波电路 开关电路 PFC电路 保护电路
PFC电路
PFC（Power Factor Correction）即“功率因数校正”，主要用来表 征电子产品对电能旳利用效率。功率因数越高，阐明电能旳利用 效率越高。经过CCC认证旳电脑电源，都必须增长PFC电路。
PC电源采用老式旳桥式整流、电容滤波电路会使AC输入电流产生 严重旳波形畸变，向电网注入大量旳高次谐波，所以网侧旳功率 因数不高，仅有0.6左右，并对电网和其他电气设备造成严重谐波 污染与干扰。
开关电路——关键部分
关键元件：PS-ON、精密稳压电路 、 PWM 控制芯片、推动管（由两个 三极管构成）、驱动变压器、主开关变压器
原理：由推动管和PWM （Pulse Width Modulation）控制芯片构成振荡 电路，产生高频脉冲
待机时，主板启闭控制电路旳电子开关断开， PWM 控制芯片封锁调制 脉宽输出，使T2推动变压器，T1主电源开关变压器停振，停止提供输出 电压。
EMI电路
整流滤波电路
高压整流滤波电路由一种全桥（由四个二极管构成） 和两个高压电解电容构成。把220V交流市电转换成 300V直流电。
低压整流滤波电路由二极管和电解电容构成(12V使用 快恢复管，5V和3.3V使用肖特基管 )，如图。
辅助电源电路
关键元件：辅助电源开关管、辅助电源变压器、三端稳压器 300V直流电经过辅助电源开关管成为脉冲电流，经过辅助电源变压器输出 二组交流电压，一路经整流 、三端稳压器稳压，输出+5VSB，加到主板上 作为待机电压；另一路经整流滤波，输出辅助+12V电源，供给PWM等芯 片工作。
输入电压能够从90V到270V； 高于0.99旳线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优 点； 有源PFC电路可用作辅助电源，而不再需要辅助电源变 压器； 输出不随输入电压波动变化，所以可取得高度稳定旳 输出电压； 有源PFC输出DC电压纹波很小，且呈100Hz/120Hz（工 频2倍）旳正弦波，所以采用有源PFC旳电源不需要采 用很大容量旳滤波电容。
常见的几种开关电源结构和原理
常见的几种开关电源结构和原理1.正激电路电路的工作过程:开关S开通后,变压器绕组N1两端的电压为上正下负,与其耦合的N2绕组两端的电压也是上正下负.因此VD1处于通态,VD2为断态,电感L的电流逐渐增长;S关断后,电感L通过VD2续流,VD1关断.S关断后变压器的激磁电流经N3绕组和VD3流回电源,所以S关断后承受的电压为 .Ø变压器的磁心复位:开关S开通后,变压器的激磁电流由零开始,随着时间的增加而线性的增长,直到S关断.为防止变压器的激磁电感饱和,必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的一段时间内降回零,这一过程称为变压器的磁心复位.正激电路的理想化波形:变压器的磁心复位时间为:Tist=N3*Ton/N1输出电压:输出滤波电感电流连续的情况下: Uo/Ui=N2*Ton/N1*T磁心复位过程:2.反激电路反激电路原理图反激电路中的变压器起着储能元件的作用,可以看作是一对相互耦合的电感.工作过程:S开通后,VD处于断态,N1绕组的电流线性增长,电感储能增加;S关断后,N1绕组的电流被切断,变压器中的磁场能量通过N2绕组和VD向输出端释放.S关断后的电压为:us=Ui+N1*Uo/N2反激电路的工作模式:电流连续模式:当S开通时,N2绕组中的电流尚未下降到零.输出电压关系:Uo/Ui=N2*ton/N1*toff电流断续模式:S开通前,N2绕组中的电流已经下降到零.输出电压高于上式的计算值,并随负载减小而升高,在负载为零的极限情况下, ,因此反激电路不应工作于负载开路状态.反激电路的理想化波形3.半桥电路半桥电路原理图工作过程:S1与S2交替导通,使变压器一次侧形成幅值为Ui/2的交流电压.改变开关的占空比,就可以改变二次侧整流电压ud的平均值,也就改变了输出电压Uo.S1导通时,二极管VD1处于通态,S2导通时,二极管VD2处于通态,当两个开关都关断时,变压器绕组N1中的电流为零,VD1和VD2都处于通态,各分担一半的电流.S1或S2导通时电感L的电流逐渐上升,两个开关都关断时,电感L的电流逐渐下降.S1和S2断态时承受的峰值电压均为Ui.由于电容的隔直作用,半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用,因此不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和.有任何问题都可以到〖社区事物处理〗发帖子申告,24小时内会处理.请不要发布任何人身攻击的内容,将会被修改或者删除半桥电路的理想化波形:有任何问题都可以到〖社区事物处理〗发帖子申告,24小时内会处理.请不要发布任何人身攻击的内容,将会被修改或者删除全桥电路全桥电路原理图工作过程:全桥逆变电路中,互为对角的两个开关同时导通,同一侧半桥上下两开关交替导通,使变压器一次侧形成幅值为Ui的交流电压,改变占空比就可以改变输出电压.全桥电路的理想化波形推挽电路:工作过程:推挽电路中两个开关S1和S2交替导通,在绕组N1和N’1两端分别形成相位相反的交流电压,改变占空比就可以改变输出电压.S1导通时,二极管VD1处于通态,电感L的电流逐渐上升.S2导通时,二极管VD2处于通态,电感L的电流也逐渐上升.当两个开关都关断时,VD1和VD2都处于通态,各分担一半的电流.S1和S2断态时承受的峰值电压均为2倍Ui.S1和S2同时导通,相当于变压器一次侧绕组短路,因此应避免两个开关同时导通.。
开关电源结构与原理
开关电源结构与原理开关电源是一种将交流电转换为稳定的直流电的电源装置。
它能提供很高的效率、较小的体积和重量，并具有较好的功率因素和抗干扰能力。
本文将介绍开关电源的结构和工作原理。
开关电源的结构主要由变压器、整流滤波电路、逆变器和控制电路组成。
1.变压器：开关电源的变压器主要起到将输入交流电转换为适用于开关管的低电压、高电流的作用。
变压器分为输入变压器和输出变压器。
输入变压器将输入电源的高压变换为适合于开关管驱动的较低电压。
输出变压器将低电压、高电流的直流电转换为输出所需的电压。
2.整流滤波电路：开关电源的整流滤波电路主要用于将开关管输出的方波电压转换为直流电压。
整流电路通常采用二极管整流桥，将交流输入转换为脉冲波。
滤波电路使用电容器和电感器等元件，通过滤波作用将脉冲波转换为平滑的直流电压。
3.逆变器：逆变器是开关电源的核心部分，用于将直流电转换为高频脉冲电压。
逆变器一般由多个开关管和输出变压器组成。
在逆变器中，开关管周期性地打开和关闭，产生高频脉冲信号。
输出变压器将高频脉冲信号转换为所需输出电压。
4.控制电路：控制电路的作用是控制开关电源的输出电压和电流稳定在设定值。
控制电路通常由反馈电路、比较器、脉宽调制器和驱动电路等组成。
反馈电路将输出电压与设定值进行比较，并反馈给控制器。
比较器将反馈信号和设定值进行比较，生成脉宽调制信号。
脉宽调制器通过调节开关管的导通时间，控制输出电压的稳定性和大小。
驱动电路负责驱动开关管，控制开关管的开关动作。
开关电源的工作原理主要分为两个阶段：工作周期的高电平（ON）和低电平（OFF）。
1.ON阶段：在输入电压的高电平期间，控制电路将输出电压设定为一个给定值。
此时开关管导通，电源输入电压通过变压器传递到输出端。
输出变压器将低电压、高电流的直流电转换为所需的输出电压。
2.OFF阶段：在输入电压的低电平期间，控制电路将输出电压与给定值进行比较，并生成调节信号。
脉宽调制器按照调节信号的频率和脉宽，调节开关管的导通时间。
开关电源的结构及工作原理
开关电源的结构及工作原理好嘞，今天咱们聊聊开关电源。
大家可能觉得这东西听上去挺高大上的，其实说白了，它就是把电变得更好用的一种设备。
就像把生鸡蛋变成煎蛋一样，开关电源就是把交流电（AC）变成直流电（DC）。
这玩意儿在我们生活中可真是无处不在，从手机充电器到电脑电源，统统离不开它。
首先说说它的结构。
开关电源的外表看上去没啥特别的，简简单单的箱子，里面可就热闹了。
它主要由几个部分组成，像个乐队一样。
先有变压器，这是个关键角色，负责把电压调高或调低。
然后是整流器，把交流电转变成直流电。
接下来是滤波器，像一个精致的茶滤，把杂质给过滤掉，确保出来的电干干净净。
最后还有一个控制电路，负责管理这些环节，确保一切都在掌控之中。
说白了，这就像是一场精彩的音乐会，各个乐器齐心协力，才能奏出动听的旋律。
再聊聊它的工作原理。
开关电源的工作就像是玩变魔术，变化的过程迅速而神奇。
它会接收输入电压，然后通过开关管（别小看这个开关，它可厉害着呢）把电流快速开关。
你想啊，这种频繁的开关就像是快速翻书，电流在其中来回穿梭，最后变得井井有条。
这一过程就叫“调制”，听上去挺复杂，但其实就是让电压变得适合你的需求。
电流被送到变压器，进行电压的变换。
变压器就像是一个变形金刚，把高电压变成低电压，或者反之。
这个环节很关键，因为不同的设备需要不同的电压，得对症下药。
然后，整流器开始出场，负责把交流电转化为直流电。
整流器就像是把清水过滤出来，去掉那些杂质，留下纯粹的能量。
滤波器就开始工作了。
滤波器可谓是电流的守护神，它把可能存在的波动给抹平，确保电流稳定。
试想一下，要是你正在喝咖啡，突然一阵颠簸，那咖啡肯定洒了。
而滤波器就是防止电流洒出来的那道屏障，保证电能平稳流向每一个角落。
控制电路就像是总指挥，负责调控整个系统。
它根据电流的变化，及时调整开关的状态，确保一切都在预设的范围内。
这个环节非常重要，像是一个灵活的指挥官，时刻关注着战场的动态。
无论发生什么，控制电路都能快速反应，让开关电源保持最佳状态。
开关电源基本结构
开关电源基本结构开关电源的基本结构是由输入电源、整流器、开关器件、变压器和输出滤波器组成。
1.输入电源：输入电源一般为交流电源，可以是单相或三相电源。
输入电源通过输入端子连接到整流器。
2.整流器：整流器将交流电转换为直流电。
整流器的常见形式为整流桥，由四个二极管组成。
整流桥可以将输入交流电的正半周和负半周分别转换为正向和反向的直流电。
3.开关器件：开关器件是开关电源的核心组件，用来控制输入电源的开关操作。
常见的开关器件有晶体管和功率MOSFET。
开关器件有两种工作状态：导通状态和截止状态。
在导通状态下，开关器件通过，电源能够传递能量；在截止状态下，开关器件断开，电源无法传递能量。
4.变压器：变压器用于提供所需的电压变换。
开关电源通常采用高频变压器，高频变压器具有小体积、高效率和低损耗等优点。
5.输出滤波器：输出滤波器用于滤除开关电源输出电压中的高频噪声。
输出滤波器主要由电容器和电感器组成，能够确保输出电压稳定、纹波小等。
开关电源的工作原理是通过开关器件的控制，周期性地打开和关闭电源，使输入电压按照一定的频率变化。
当开关器件导通时，输入电源能量通过变压器传递到输出端；当开关器件截止时，输入电源无法传递能量。
通过改变开关器件的导通和截止时间比例，可以调节输出电压的大小。
在工作中，控制开关器件工作的电路称为控制电路，控制电路通常由反馈电路和控制芯片组成。
开关电源相比传统的线性电源，具有高效率、小体积和稳定的输出特性等优点。
然而，开关电源的工作频率高，会产生较多的高频噪声。
因此，在设计开关电源时，需要合理设计输出滤波器来降低噪声。
总之，开关电源的基本结构包括输入电源、整流器、开关器件、变压器和输出滤波器。
通过开关器件的周期性开关操作，将输入电压转换为所需的输出电压。
开关电源具有高效率、小体积和稳定的输出特性等优点。
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10
B：工业电源产品的图片—标准产品（AC/DC）
11
C：：工业电源产品的图片（AC/DC）
13
F：二次电源产品的图片（DC/DC）--标准转换类
Full Brick
Half Brick
1/4 Brick
1/8 Brick
流过负载的平均电流为
IO
2 2V2 πRL
0.9V2 RL
VO RL
流过二极管的平均电流为
ID
IL 2
2V2 0.45V2
πRL
RL
二极管所承受的最大反向电压 VDmax 2V2
动画5-4
4.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。
整流 滤波
开关调 整管
储能 元件
脉冲整 流滤波
比较 放大
取样 电路
功能：将220V交流电
压转换为电路所需要的
基准
各种稳定的直流电。
图2-1 高频变压器开关电源基本功能框图
2.2 输入共轭滤波及整流 2.2.1、进线抗电磁干扰电路（EMI）
• 1.电路组成：由一个线圈和两个电容组成
220V 市电
S1
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。
3.负载上的直流电压和直流电流
输出电压是单相脉动电压。通 常用它的平均值与直流电压等效。
输出平均电压为
1 π
VO π 0
2V2
sin
td
t
22 π
V2
0.9V2
一种是用锯齿波近似表示，即
VO
2V2
(1
T 4 RLC
)
另一种是在RLC=(35)T/ 2的条件下，近似 认为VO=1.2V2。（或者，电容滤波要获得较好
的效果，工程上也通常应满足RLC≥6~10。）
7. 220V交流电压整流滤波后直流电压的检测
来自共 轭滤波 器的
220V 交流电 压
正常值为290V左右
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个来放L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。
图2.4电容滤波波形图
需要指出的是，当
放电时间常数RLC增加时， t1点要右移， t2点要左移， 二极管关断时间加长，
导通角减小，见曲线3；
反之，RLC减少时，导通
角增加。显然，当ＲL很
小，即IL很大时，电容滤
波的效果不好，见滤波曲线
交流电压500V档
5.常用EMI电路:
通常有两级EMI
图2.3 两级EMI电路图
2.2.2、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290V直流电。
图2.3单相桥式整流电路
2.整流电路工作原理
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。
中的2。反之，当ＲL很大，
图2.5 电容滤波的效果
即IL很小时，尽管C较小, RLC仍很大,电容滤波的效果也很好, 见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。
问题：有Ｃ无ＲL即空载，此时VC=VO=？
6.电容滤波的计算
电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输 出电压的因素较多。一般常采用以下近似 估算法：
L2
C1 0.1u
C02 0.1u
至整流滤 波电路
F1 T2.5A
图2-2 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。
3.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
青岛科技大学
总目录
第一章 概论(1课时) 第二章 开关电源的基本原理 (2课时) 第三章 开关电路的PWM控制原理(2课时) 第四章 电路拓扑的使用选择(2课时) 第五章 元器件的实用选择(2课时) 第六章 软开关新技术(2课时)
高频开关电源设计
自动化与电子工程学院 电子信息科学与技术教研室
一、 概论
图1-4 晶体管串联式开关稳压电源
随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、快恢 复二极管及其它元器件的电压得到很大的提高，这为取消 稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。
它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了 一步。
图1-5 无工频变压器的开关电源原理框图
常见开关电源图片
– 电源调整管工作在放大状态; – 效率低，损耗大，温升高。
• 开关电源：
– 电源调整管工作在开关状态的电源 ; – 具有高功率密度、重量轻、体积小。
电源调整管
开关管K
输入
负载RL
输入
储能 元件
负载 RL
图1-1串联线性电源模型图
图1-2开关电源模型图
1.1.3 开关电源的分类：
• 按变换方式可分为下列四大类：
直流电压500V档
2.3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）
（2）并联开关或升压 变换器（boost converter）
U 01
1 C
ton ton / 2
U (
in
U0 L
t
Uin U0 2L
ton )dt
U in U 0 8LC
t
2 on
U in U 0 8LC
U (
0TS
U in
)2
U 02
U0 8CL
t
2 off
2.3.2并联开关（升压Boost）变换器 设计计算
（3）串—并联开关 或降、升压变换器 （buck-boost converter）
图2.6 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
t
ton T
Vi
K
电压
Vk 变换器
Vo
RL
占空比
VO =
ton T
·Vi =D·Vi
• 只要改变开关脉冲的“占空比”，就可以 改变输出电压的高低。
中心思想：用提高工作频率等手段来提高电源的功率 密度，进而达到减少变压器的体积和重量的目的。采 用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率， 典型的开关电源效率为70%-80%，
稳定原理：依赖对脉冲宽度的改变来实现输出电压 的稳定，称做脉宽调制PWM。
2.1 高频开关电源的基本结构
共轭滤
波器
220V交流 电压输入
6
1.2 直流稳压电源 1.2.1 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。
图1-3 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。
+290V VT
L
D
C
RL
图2.5（a)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。
• 可见负载电流由电感电流与电容放电电流两路同时 提供。
• 虽然开关管截止了，但是负载电流并没有中断。
2.3.1串联开关（降压）变换器设计计算
（一）在开关VT导通期间
iL1
U in
L
U0
t
I Lmin
I Lmax
Uin U0 L
ton
I Lmin
a） 电路拓扑 b）工作波形
图2.7 Buck converter
右负的自感电动势，负载两端电压等于290V电源 电压与L两端自感电动势之差。
L
+290V
VT
IL
ID
C
D
IC
RL
图2.5 （c)开关管截止时的等效电路
• 开关管截止时，由于电感线圈中电流的突然中断， 将在电感L两端产生左负右正的自感电动势，该自 感电动势使续流二极管D导通，形成电流回路。
• 同时，电容C也通过RL放电。
• 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