开关电源个人总结

开关电源：

分类：两种调制方式

1、PWM脉宽调制，固定频率调节导通脉冲宽度，与电子开关两端电压电流无关又叫“硬开关”；

2、PFM（谐振开关）频率调制，利用改变开关频率达到调制作用，控制方法：使电子开关在其两端电压为零时导通，或者使流过开关的电流为零时关断，又称“软开关”相比PWM优点，频率可提高到兆赫级，体积和重量显著减小，缺点难控制，开关所受应力大；

原理：谐振方法，分为串联谐振和并联谐振；

电路中加直流电压，在串联的RC上，电流按正弦规律无阻尼振荡，这个频率就是电路中谐振频率，也叫振荡频率，利用谐振现象，电子开关两端电压正弦规律振荡，为零时，使电子开关导通，流过电流，称为零电压开通（zero voltage switching ZVS），同理，流过电子开关的电流振荡为零时，使电子开关关断，称为零电流关断（zero current switching ZCS）；

利用谐振现象，使电子开关按正弦规律变化，来达到ZVS ZCS的条件，以这种技术为主导的变换器称为谐振变换器，他有串联和并联变换器两种，如果在桥式变换器桥的输出端为串联LC网络，再接变压器的原边绕组，称为串联谐振变换器，如果在桥式变换器串联LC网络的电容两端并联变压器原边绕组，称为并联谐振变换器。

正向和反向LC回路值不一样，振荡频率不同，电流幅值不同，称为振荡不对称，一般正向波大于负向半波，称为准谐振。利用这种现象创造零电压或者零电流条件的变换器称为准谐振变换器。

谐振回路，参数可超过两个，例如三个或多个，称为多谐振变换器；

三种谐振变换器主要靠调整开关频率，所以是调频系统。

正是由于调频系统难控制，近来研究热门课题零开关-PWM变换器和零转换-PWM变换器。

零开关-PWM变换器在准谐振电路中增加辅助开关控制电路，变换器一个周期内一部分时间按zcs 或zvs工作，另一部分按PWM变换器工作，分称为ZVS-pwm ZCS-pwm变换器。谐振网络中电感与主开关串联的（零开关）。

零转换并无区别，只是谐振网络中的电感与主开关并联的。

分类：（每一类的隔离无隔离后都有六种拓扑结构）

多数电路有个性典型实用价值，有的电路并无实用价值。

软开关技术

控制技术：新的控制方法自适应模糊控制神经网络控制

有源功率因数校正技术（APEC）

高频磁元件

压电变压器（压电陶瓷）PET

饱和电感应用：消除二次寄生振荡，减少循环能量，吸收浪涌，抑制尖峰

分布电源

电源智能化技术

开关电源的EMI与EMC

开关电源的三种基本拓扑电路

降压型工作原理：

又分连续传导和断续模式，主要看电流在一个周期内是否全大于零

输入输出关系：Vout=D*Vin

占空比D=Ton/Ts

电流模式控制

遇到电感电容取舍，大电感输出电容纹波电流小，会使电流模式无法实现，有着差的负载瞬态响应

小电感，纹波增大，电流控制模式应用更容易，负载瞬态改善

前置回馈控制

基本运用数字控制技术，检测到输入电压变化，数字控制器采取合适自适应行动，

影响输入参数

同步降压变换器

如果输出电流要求高，多余能量被续流二极管消耗，限制最小输出电压实现。为了在大电流时减少功率损耗，获得低输出电压，将二极管用低导通电阻MOSFET 替换，此mos和降压mos同步开关，因此叫做同步降压变换器

mos双向导通，电感电流接近零，同步mos必须迅速关断，否则由于LC谐振电感电流达到零后反向，如果不及时关断mos相当于输出电容负载，并消耗功率。

多相同步降压变换器

实现低电压负载电流大于35A单相同步变压器不现实，大电流时需要几个变换器并联传递，使输入输出电容最优化，所有并联转换器运行于同一个时基，每个转换器以固定时间或者相位接着前一个转换器开始工作，这称为多相同步降压变压器，多相降压器输入电流续流纹波小，小电容值符合多相同步降压的设计要求。

多相同步降压原理图

对单相非同步BUCK电路仿真

改变电容值对输出电压的影响非常小，纹波系数非常大，可能还和电感有关，只有修改电阻值对输出电压影响敏感，并能显著减小纹波系数。对整个LRC电阻做

简单二阶分析，查看原因！单相同步

CCM截图

参考论文：

DC-DC整体构成以及系统设计

整体性能：

输入电压范围：2.625-5.5V

输出可编程范围：0.8-5V

可选择PFM和PWM模式

效率高达95%

良好负载性

开关电流达1.5A

内设过热保护、欠压保护

PFM工作原理：

也叫跨脉冲调制（PSM，以开关管控制信号，略过一部分时钟周期得名），对于经典脉频调制，此方式下固定时钟定为50%占空比，通过电压反馈实现频率调制，当输出电压低于一定值，固定时钟控制开关的开启与关闭，直到输出上升电压到调整值，输出高于调整值，开关管关闭直到输出下降到调整值，原理图如下：

数字电源管理

典型电路

关于模拟和数字控制器的性能比较：

Resolution(numerical problems ,quantization ,rounding ,etc) + - Bandwidth(sampling loop ,ADC-DAC speed) + - Instantaneous over current protection + - Compatibility with power components + - Power requirements + - Communication, data management - + Understanding theory + - Advanced control algorithm(non-linear control ,improved transient) - + Multiple loops - + Cost of controller + - Cost of a platform(flexibility ,time to market) - +

数字控制器的设计根据其特性，可等效为数字滤波器的设计：FIR IIR

两个重要部分：

Analog to digital converter sample and hold circuit （sampling the value at