低电压,大电流直流开关电源技术
开关电源技术与典型应用
开关电源技术与典型应用
开关电源技术是一种通过开关元件（如晶体管或MOSFET）
周期性地开关来实现能量转换的技术。
它主要使用高频开关来实现电源的高效率转换，使电能以低电压、高电流的形式供应给负载。
典型的应用包括：
1. 计算机和服务器电源：开关电源可以提供高效率的直流电压给计算机和服务器，使其能够正常运行。
同时，开关电源的小体积和低噪声特性也符合计算机和服务器的需求。
2. 通信设备电源：开关电源可为通信设备提供稳定的电源，使其能够正常通信。
在移动通信设备如手机和无线路由器中，开关电源的小尺寸和高效率对于延长电池寿命非常重要。
3. 工业设备电源：开关电源广泛应用于工业自动化领域，如机床、电焊机、工业机器人等。
开关电源具有高效率和可靠性，能够满足工业设备对电源的高要求。
4. LED照明电源：开关电源可驱动LED照明设备，通过调整
开关频率和占空比来控制LED的亮度。
开关电源还可以提供
高功率因素校正和电流稳定性，提高LED照明的效果和寿命。
5. 高速电源：开关电源可用于提供高速开关的电源，如高速列车、高速电梯等。
开关电源可以快速响应负载变化，提供稳定的电源给要求高速响应的设备。
总的来说，开关电源技术的优点包括高效率、小尺寸、低噪声，适用于各种不同的应用领域。
开关电源工作原理解析
开关电源工作原理解析开关电源，这玩意儿在咱们的日常生活中可太常见啦！从手机充电器到电脑电源，从电视到各种电子设备，都离不开它的身影。
咱们先来聊聊啥是开关电源。
简单说，开关电源就是一种通过控制开关器件的开通和关断，来实现电能转换和稳定输出的装置。
比如说，咱们常见的手机充电器，就是一个小小的开关电源。
它把家里 220 伏的交流电，变成适合手机电池的直流电，而且还能保证电压和电流的稳定，不会把咱的手机给充坏喽。
开关电源工作的原理其实就像一个聪明的管理员。
想象一下，有一个大仓库，里面的货物（电能）需要不断地被运出去，而且每次运出去的量还得稳定、准确。
开关电源里有个关键的角色，叫开关管。
这开关管就像是仓库的大门，一会儿开，一会儿关。
当它打开的时候，电能就像货物一样涌进来；当它关闭的时候，电能就被暂时挡住了。
通过这样快速地开关，就能把输入的电能进行调整和转换。
还有个重要的家伙叫变压器，它就像个神奇的魔术师。
通过不同的绕组和匝数比，把输入的高电压变成咱们需要的低电压。
比如说，把220 伏的电压变成 5 伏或者 12 伏。
为了让输出的电压和电流稳稳当当，开关电源里还有各种反馈电路和控制芯片。
这些就像是管理员的眼睛和大脑，时刻监测着输出的情况。
如果发现电压高了或者低了，电流大了或者小了，就赶紧调整开关管的开关时间，让输出保持在设定的范围内。
我记得有一次，我家里的一个充电器坏了。
我好奇地把它拆开，想看看里面到底是咋回事。
结果发现，有个小小的元件烧黑了。
后来我一查资料，才知道那可能是开关管出了问题，因为它工作太频繁太辛苦了，就像一个一直不停跑的人，累坏了。
咱们再来说说开关电源的优点。
它的效率可高啦，比起传统的电源，能节省不少电呢。
而且它体积小、重量轻，携带方便。
你想想，要是咱们的手机充电器还是那种又大又重的家伙，得多麻烦呀！但是，开关电源也不是完美的。
有时候它会产生一些电磁干扰，对周围的电子设备可能会有影响。
不过，随着技术的不断进步，这些问题也在逐渐被解决。
开关电源boost电路原理
开关电源boost电路原理开关电源是一种具有高效率、小尺寸、可调功率等特点的电源系统。
在开关电源中，boost电路是一种常见的电路结构，它可以将低电压升高到较高的电压水平。
boost电路原理boost电路是一种基于电感器的升压电路，其基本原理如下：当开关电源输入电压断续加上一个特定的频率时，电感器储存了输入电源电压的电能。
随后，开关切断输入电源，电感器向负载输出电压。
开关周期性地切换，将电源的直流电压加上高频脉冲，从而提高电压值。
boost电路的实现可以采用不同的拓扑结构，常见的有基本boost、二极管反向并联boost、三极管反向并联boost等形式。
基本boost 反向并联boost 三极管反向并联boost从图中可以看出，这三种boost拓扑结构主要的差别在于开关管和二极管的位置不同。
但无论是哪种结构，都包含了以下的主要部件：1. 源（输入）：提供开关电源的直流电压和输入电源电流。
2. 电感：存储能量并控制电压升高。
3. 开关器：通过周期性开关器开关，将电源电压断续加上高频脉冲。
4. 二极管：通过导通电流，将电感器储存的能量传输至负载。
5. 负载：将转换后的电源电压提供给设备。
boost电路的工作原理可以分为两个阶段：1. 充电阶段：在此阶段，开关管S1导通，电源电压Vg被传递到电感器L上，L中储存着电源的电能。
二极管D正极为负，不导通。
2. 放电阶段：在此阶段，开关管S1切断，电感器储存的电能通过二极管D输出到负载上，并充入负载电容C。
因为电容C不反应到电源侧，此时负载处输出电压V0大于电源电压Vg。
当开关管S1再次导通时，上述过程被重复。
boost电路的优点1. 高效率：开关器周期性切换，将输入电源电压断续加上高频脉冲，在电感器中产生计算能量，并输出至负载。
相比传统的降压稳压器，boost电路的效率更高。
2. 功率可调：boost电路的输出电压可以通过改变开关器占空比进行调节。
3. 比稳定器体积小：由于开关器输出高频脉冲，使电路结构更紧凑，比传统的稳压器占用空间更小。
ZVS移相全桥低压大电流开关电源的设计
ZVS移相全桥低压大电流开关电源的设计∗徐平凡;肖文勋;刘承香【摘要】设计制作了一款ZVS移相全桥变换器的低压大电流开关电源，详细阐述了部分电路的设计过程和参数计算，并通过抑制桥式变换器中超前/滞后桥臂功率管的高频谐振，降低主电路中上下桥臂的直通风险。
最后设计制作的3 kW(15V/200 A)低压大电流电源验证了设计的可行性，给出了详细的实验结果，整机效率达90%以上，对电源开发者有一定的借鉴作用。
%A low voltage and high current switching power supply based on ZVS Phase-shifted Full-bridge converter is proposed. And the design process and parameters of power supply are introduced. In order to solve the short cir-cuit problem of bridge arms generated by the oscillation of the MOSFET gate,an improved design of driving circuit is proposed,which can eliminate the parasitic oscillation and voltage spikes effectively. Finally,a 3 kW( 15 V/200 A) prototype converter is built and the experimental results verify the effectiveness of design.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P790-793)【关键词】ZVS移相全桥;高频谐振;桥臂直通问题;低压大电流【作者】徐平凡;肖文勋;刘承香【作者单位】中山职业技术学院，电子信息工程学院，广东中山528404;华南理工大学，电力学院，广州510640;深圳艾默生网络能源有限公司，广东深圳518000【正文语种】中文【中图分类】TM46零电压开关移相全桥(FB-ZVSPWM)变换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容来实现零电压开关，大大降低了电源的开关损耗，在大功率DC/DC变换电路中得到了广泛的应用［1－3］。
开关电源的应用以及发展过程
开关电源的应用以及发展过程开关电源是20世纪60年代电源历史上的一次革命，安装于各种家用电器、工业设备以及军用电子装置中，同时作为赋能装置应用于各个领域。
下面列举开关电源应用领域的一些例子。
一、金属焊接与切割电源世界生产的钢材约50%需要焊接加工成构件，才能使用，没生产1万t钢，就需要相应生产20~25台焊机以满足加工需求。
高频开关整流焊接电源在体积、质量、节能以及焊接性能等方面是传统焊接电源无法比拟的，已取代传统焊接电源，广泛用于焊接行业。
二、表面处理工程用于电镀行业的整流电源，其特点是低电压、大电流。
高频逆变开关整流电镀电源与二极管的硅整流电源、晶闸管整流电源电源相比，除了体积小、质量轻、效率高之外，还有可控性好、稳压稳流精度高、易于并联、易于实现计算机监控、故障检修安全控制，而且镀层品质大大提高。
直流电镀与脉冲电镀相结合，可获得无裂缝、耐腐蚀能力和耐磨能力强，均匀的镀层表面。
用于工业设备和武器装备、舰船维修的电弧热喷涂工艺，应用于高频开关电源电弧俄日热源，对解决涂层结构致密、低孔隙率、高强度、耐磨、放热腐蚀具有广泛的应用前景。
用于塑料表面处理，采用工作电压10~13KV，开关频率10~36KHZ 的高压开关电源以及电晕方法使用塑料表面改性，提高印刷性和粘接性，用此法同时还可去除油污、水汽和尘垢。
开关电源用于电容器铝箔表面处理，可提高电容器的比容量以及抗电强度等。
三、在环境保护中的应用脉冲电晕加氨脱硫是一种很有前景的烟气净化技术，对解决世界性三大环保问题之一的酸雨，高压开关电源有其用武之地。
高频开关电源在脉冲放电废水处理中也得到广泛应用，利用强脉冲放电所产生的等离子体具有高密度储存能量和高膨胀效应，能形成强烈的热能。
膨胀压力热能、光能、声能和辐射能，进而在水中产生各种游离基。
这些的活性游离基可以破坏工业废水中的有害物质。
脉冲电场杀菌消毒应用开关电源，可以克服热处理、防腐剂等杀菌的局限性以及给食品引入新的污染，强脉冲放电，特别是高压脉冲放电产生的强烈冲击波以及紫外线、强电流、臭氧等综合效应，灭菌效果和能量利用率更高。
大电流低电压开关电源拓扑结构和总体设计-设计应用
大电流低电压开关电源拓扑结构和总体设计-设计应用1、电源总体设计电源为恒流源工作方式，其输出电流可在45~90A连续可调，并稳定工作，输出功率1.35kW，采用PWM控制，开关频率30kHz。
图1是电源框架图，图中未画出保护电路框图。
单相220V交流输入经工频整流、滤波后向DC/DC全桥变换器供电。
在电源合闸接入电源电压瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器初始充电会形成很大的瞬间冲击电流，软启动电路用于防止该瞬间冲击电流，改善电源启动性能，保护EMI滤波器、工频整流器件及电容器等，以保证开关电源正常而可靠运行。
DC/DC全桥变换器主要由四个开关管组成的桥式逆变电路、高频变压器、输出高频整流及滤波电路组成，桥式逆变电路在控制及驱动电路作用下，将直流转换成高频方波交流，再经高频变压器降压以及副边高频整流、滤波后输出直流。
电源控制电路由专用集成芯片SG3525及其外围电路构成PWM调制，经光电隔离、功率放大后直接驱动全桥变换器开关管，由于电源工作在恒流方式，且电流较大，所以应用电流传感器采样输出直流电流作为控制信号，反馈到控制电路，以实现PWM调制，达到稳定输出电流的目的。
2、主电路设计本电源主电路拓扑结构如图2所示，由于该电源具有大电流低电压的特点，对高频干扰信号以及合闸瞬间的浪涌电流非常敏感，因此220VAC/50Hz交流电整流前先经EMI滤波器滤波，大大减小了交流电源输入的电磁干扰，同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。
高频变压器是DC/DC全桥变换器的磁性元件，许多其它主电路元器件的参数设计都依赖于变压器的参数，对其进行合理优化设计非常重要。
本电源的高频变压器设计采用AP法，AP就是指磁芯有效截面积和线圈有效窗口面积的乘积。
磁芯选用一对E型软磁铁氧体，考虑到变换器工作频率，磁芯工作磁感应强度BW设计为0.16T，根据电源主电路拓扑结构，高频变压器的计算功率为：式中AW为磁芯窗口面积；Ae为磁芯有效截面积；K0为窗口使用系数，一般典型值取0.4；Kf为波形系数，本变压器原副边绕组波形为方波，取Kf=4；fs为变压器工作频率（Hz）；J为绕组导线电流密度，设计为400A/cm2。
24v开关电源工作原理
24v开关电源工作原理24V开关电源是一种常见的直流电源，用于提供低电压直流电能给各种电子设备和系统。
它通过使用开关元件（通常是晶体管或功率MOSFET）和变压器来进行调整和转换输入电压，以产生所需的输出电压和电流。
24V开关电源的工作原理如下：1.输入电压调整：开关电源接受来自交流电源的输入电压，通常是220V交流电压。
将输入电压传递给整流电路，并使用整流二极管将交流电压转换为脉冲形式的直流电压。
2.滤波：脉冲形式的直流电压通过滤波电容进行滤波，以去除脉冲和噪音，使电压更加稳定。
3.直流电压转换：经过滤波后的电压输入到开关电源的直流电压转换电路。
直流电压转换电路通常由大功率开关晶体管或功率MOSFET 和变压器组成。
开关元件根据输入电压和输出电压之间的差异来控制电压转换的过程。
4.开关控制：开关元件以高频率（通常几十千赫兹至几百千赫兹）进行开关操作。
当开关关闭时，电流不流过变压器的一侧，从而产生一个磁场。
当开关打开时，磁场会崩溃，并引起电感变压器的感应电动势。
该感应电动势将直流电压转换为高频脉冲电压。
5.输出稳压：高频脉冲电压经过变压器进一步转换为所需的输出电压。
输出电压通常通过反馈电路进行稳压控制，以确保输出电压恒定。
6.输出滤波：输出电压经过输出滤波电路进行滤波，以去除高频噪音，使输出电压更加稳定。
7.过载保护和短路保护：开关电源通常还配备有过载保护和短路保护功能。
当负载电流过大或发生短路时，开关电源会自动关闭以防止损坏。
8.控制和监测：开关电源通常还包括控制和监测电路，用于监测输入电压、输出电压和输出电流，并通过负反馈控制电路来控制输出电压的稳定性和调整。
总结起来，24V开关电源的工作原理是通过输入电压调整、滤波、直流电压转换、开关控制、输出稳压、输出滤波和保护等步骤来转换输入电压为所需的输出电压，同时确保稳定、可靠和安全地为电子设备和系统供电。
它具有高效率、稳定性好、体积小等优点，广泛应用于各种领域，如工业控制、通讯设备、医疗设备等。
低压大电流开关电源的设计方法
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概 为 # ∀ % 二 ∀ / 左 右 图 六 为 变压 器 输 出 电压 也 就 是 同 步 Κ < 整 流管 0 ( 和 0 ( 的驱 动信 号 正 的部 分 为 0 ( 的驱 动信 号 负
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电压 要 同时 满 足下 面 两 个 条件
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同 步盛流技术 在 低 电压 大 电流功 率变换 器 中 若 采 用 传统 的普 通 二 极 管 或 肖特 基 二 极 管整 流 由于 其 正 向导 通 压 降大 )低 压 硅 二 极 管 正 向压 降约 ∀ Χ > 保 持基 二 极 管 正 向压 降 ∀ 1 一 ∀ / > 整流 损耗 ∃ ∃ ∃ ∗ 成 为 变换 器 的主 要 损 耗 无 法 满 足 低 电压 大 电流 开 关 电源 高 效 率 小 体积 的 需 要 4 % 0 ΛΜΕ 导 通 时 的伏 安特性 为 一 线性 电阻 称 为通 态 电阻 ( 新 型低 压 4 % 0 ΛΜ丁 的通 态 电阻 已 经 可 以做到 很小 一 般 1 %> ? ∀ 的 4 % 0 ΛΜ丁 通 态 电阻都在 ∀ ; 5 以下 低 的甚 至在 ∋ Ο ? ; 5 以下 它们在通 过 # ∀ 电流时 通 态压 降 不 到 ∀ # > 另 外 ∃ Ο Π 下 功 率 4 % 0 ΛΜ丁 开 关 时间)瑞 下 ∗短 输 入 阻 抗 高 这些 特 点 使 得 4 % 0 ΛΜ 下 成 为低 电压 大 电流 功率变换 器 首选 的整 流器件 功 率 4 % 0 ΛΜ 下 是 一 种 电压 型 控制 器 件 用 它作 为 整 流 元 时 要 求控 制 电压 与 待 整 流 电压 的 相 位 必 须保 持 同 步才 能 完 件 成 整 流 功 能 故 称 为 同 步 整流 电路 图 三 为 典 型 的 降 压 型 同 当 步 开 关 变 换 器 电路 ) 电路 中 无 0 ( 时 为 普 通 的 降压 型 开
具有同步整流技术的低压大电流开关电源设计
具有同步整流技术的低压大电流开关电源设计[摘要]传统的开关电源纹波较大，稳定性不高，效率低。
整流方式采用二极管整流容易使在二极管上的压降过大，无法达到低压大电流的电源。
本文讨论了用ltc3901来驱动mosfet整流，大大降低了整流压降，提高了电源的稳定性和效率。
[关键词]pwm；半桥逆变；整流中图分类号：td327.3 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0259-011、概述本文所设计的低压大电流开关电源是接入电压为电网电压。
由于电网上有各种干扰，所以先要进行滤波设计。
然后是整流输出，传统的整流是通过二极管整流，但是二极管的压降过大，在低电压输出的情况下二极管上的损耗过多，因此需要用性能较好的mosfet 来整流，mosfet的压降比二极管要小得多，要求输出电压为5v，整流器需要加上一个整流控制，这样才能使输出电压达到理想值。
为了让输出电压趋于稳定，需要加上电压检测反馈电路，当输出电压发生变化时，通过反馈回路使得输出电压稳定在5v，因为输出电压为直流，其电压检测的反馈信号同样为直流，这就需要将电网电压整流后在逆变，然后再整流成输出电压。
先整流滤波的另外一个好处是可以防止电源的高频干扰反串进电网中去，反馈信号可以通过驱动电路来控制逆变电路，使得整流输入电压改变，这样就可以控制输出电压。
整流后的电压要求纹波较小，所以必须加上输出滤波电路。
整个电路的器件不能因为电流过大而损坏，因此需要加上过流保护电路来保证电路的安全性。
2、低压大电流开关电源的基本原理2.1 逆变技术与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。
当交流侧接在电网上，即交流侧接电源时，称为有源逆变；当交流侧和负载连接时，称为无源逆变。
逆变电流的应用非常广泛。
在已有的各种电源中，蓄电词、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。
另外，交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心都是逆变电路。
低电压大电流变换器电路技术
Ｅ Ｉ Ｓ 的高 速化和 高 密度化成 为 了有 关厂 商 耗增 加 ， 保持 高效 率 变得 十 分困 难 。 想 另 和研 究机 构竞 相 追逐 的 目标 ， 使 Ｌ Ｉ 致 Ｓ 的
驱 动 电 压 呈 现 出 低 压 化 的 走 势 ，而 这 又 外 ，开 关 的 应 力 也 会 变 大 。 因 此 ，人 们 开 始 考 虑 利 用 线 圈 匝 数
源 钳 位 （ ｔｖ ｌｍｐｎ 的 抽 头 电 感 Ａｃｉｅ Ｃ ａ ｉｇ） （ ） 以 往 的 降 压 型 变 换 器 相 比 ， 器 方 式 的 降 压 型 变 换 器 ， 它 增 加 了有 源 １与 它
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抽头电感器 （ａ ｎｕｔｒ方 Ｔｐ Ｉ ｃｏ） ｄ
在 使 用 作为 低 电压 大 电流 变 换 器的
化课 题 。
开 关 ｓ 关 断时 ，该 漏 电感 和开 关的 寄生 ．
电容 就会 产 生 过高 的 浪涌 电 压 （ 时竟 有 达 ２ ０ 左右 ） 该 浪 涌电压 会给 开 关施 ５Ｖ 。 加 过 大 的 应 力 ， 从 而 导 致 元 件 受 损 。 为
另外 ， 微 处 理 器方 面 ， 了达 到节 在 为 能 的 目的 ，需 要 根 据 使 用 状 况 的 变 化 对
消耗 电流进 行 急剧 的改 变 。 而且 ， 还要 求
由此 引 起 的 电 压 波 动 非 常 小 。 目前 ， 绕 围 能 够满 足 以上 种 种要 求 的开 关 电源装 置
图 １ 抽 头 电 感 器 方 式 的 降压 型 变换 器
此 ， 要 采 用高耐 压 的元 件 ， 关的 接通 需 开
能 够以 较 大的 占空 因数 来 实现 低 电压 输 钳 位 电 路 （ 括 辅 助 开 关 Ｓ 和 钳 位 电 容 包
开关电源原理详解
开关电源原理详解
开关电源是由开关管、变压器、滤波电感、电容和稳压电路等器件组成的电源，其工作原理是将交流电转换为直流电。
下面我们来详细了解开关电源的工作原理：
1.输入变压器：开关电源的输入变压器工作于高频状态下，将低电压高电流的输入变换成高电压低电流的输出，促使开关电源的高频开关能够实现小尺寸和高效率的要求。
2.整流电路：开关电源的整流电路负责将输入电压的交流部分转换成直流电。
整流电路通常包括一个桥式整流器，它可以同时整流正、负电压的交流信号。
3.滤波电路：由于开关电源的输出具有高频脉冲特性，需要通过滤波电路将其转换成平稳的直流电。
滤波电路主要由电感和电容组成，可以过滤高频杂波，从而保持输出电压的稳定性。
4.变换电路：开关电源的变换电路主要由开关管和变压器构成。
变换电路负责将滤波后的直流电转换成需要的电压和电流，并将其输出。
5.稳压电路：开关电源的稳压电路主要由电容和稳压芯片构成，负责保持输出电压的稳定性。
稳压电路可以根据输入电压和输出电流自动调整输出电压，以确保输出电压不会因外部负载的变化而波动。
综合以上几部分，开关电源的工作原理就是将输入电压通过整流、滤波、变换和稳压等过程，最终将输出电压转换成需要的电压和电流，以满足各种电器设备的需要。
电力电子技术在开关电源中的应用
电力电子技术在开关电源中的应用开关电源是一种能够将直流电转换为高频交流电，然后再将其通过变压器转换为适用于电子设备的低电压直流电的电源。
电力电子技术是开关电源中至关重要的一种技术，其广泛应用于电力电子器件、开关电源电路、高频变压器等中。
本文将介绍电力电子技术在开关电源中的应用。
1.开关电源电路中的运用在开关电源电路中，电力电子技术主要应用于开关电源的控制电路和开关管。
控制电路中最常用的电力电子器件是场效应管、晶体管、双极型晶体管和光电耦合器等，它们用于控制开关电源中的电流和电压。
开关管的主要电力电子器件是金属硅、碳化硅、硅基或硅钢丝切片脆片、金属氧化物半导体场效应管等，它们用于控制电源的电压和输出电流。
电力电子器件的选择取决于开关电源电路的要求、工作条件和环境。
2.高频变压器中的运用高频变压器是开关电源中的重要部分，它主要用于将开关电源输出的高频交流电转换为低电压直流电。
对于高频变压器而言，电力电子技术在其制造和设计中也有广泛的应用。
例如，在高频变压器的绕制结构设计上，应用电力电子技术可以提高变压器在高频工作下的效率；在材料选择上，选择正确的电力电子器件可以使变压器的性能得到进一步提升。
3.滤波器中的运用在开关电源输出直流电时，由于开关电源本身是采用带有脉冲的方法进行电力转换，因此会产生高频噪声和电磁辐射等问题。
为了解决这些问题，电力电子技术在滤波器的设计和制造方面也有广泛的应用。
例如，选择适当的滤波器电容器和电感器等电子器件，可以有效地滤除电源输出的噪声。
4.其他电子设备中的应用除了在开关电源本身中应用外，电力电子技术还在其他电子设备中有重要的应用。
例如，变频器、电机驱动器、UPS等电子设备中都用到了电力电子技术，其应用范围十分广泛。
综上所述，电力电子技术在开关电源中的应用十分广泛，它可以提高开关电源的性能、效率和可靠性。
在开关电源的制造和设计过程中，应用电力电子技术不仅可以提高产品的质量和竞争力，同时对于节能减排、保护环境也有重要的作用。
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。
输出低电压大电流的拓扑
以下是一个适合输出低电压大电流的拓扑结构——反激式变换器。
反激式变换器是一种常用的开关电源变换器，它具有结构简单、成本低、易于实现大功率输出等优点。
它的工作原理是利用变压器将输入电压和输出电压进行隔离，通过控制开关管的导通和关断时间来调整输出电压的大小和电流的流向。
在反激式变换器中，当输入电压较低时，变压器可以起到隔离和缓冲的作用，使输出电压不会受到输入电压波动的影响。
同时，由于反激式变换器采用开关电源的方式，它可以在较低的输入电压下实现较大的输出电流，因此在一些需要大电流输出的应用场景中具有广泛的应用前景。
为了实现更低电压大电流的输出，可以采用以下几种方法：
1. 采用更高功率密度的变压器：在反激式变换器中，变压器是决定功率密度的关键元件之一。
通过采用更高功率密度的变压器，可以提高输出电压和电流的同时，减小变压器的体积和重量，从而降低成本和提高了效率。
2. 采用多级变换：对于需要更大输出电流的应用场景，可以采用多级变换的方式来实现。
通过将输入电压经过多个反激式变换器逐级升压和降压，可以实现更低电压和大电流的输出。
这种方式可以提高系统的稳定性和可靠性，同时降低成本和提高了效率。
3. 采用先进的控制策略：反激式变换器的控制策略对输出电压和电流的稳定性具有重要影响。
采用先进的控制策略，如脉宽调制（PWM）和零电压开关（ZVS）等，可以更好地调整输出电压和电流，提高系统的效率和控制精度。
综上所述，反激式变换器是一种适合输出低电压大电流的拓扑结构，通过采用更高功率密度的变压器、多级变换和先进的控制策略等方法，可以实现更低电压和大电流的输出，同时降低成本和提高效率。
双相Buck实现低电压大电流的电源设计
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｔ ｗｏ －ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ｂ ｕ ｃ ｋ； ｌ Ｏ Ｗ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ； ＴＰ Ｓ ４ ０ ３ ２ ２； ｌ Ｏ Ｗ ｒ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ
０ 引 言
随着 大规 模 集 成 芯 片 的不 断 发 展 ， 包括 Ｆ Ｐ ＧＡ、 Ｃ Ｐ Ｕ等 ， 其对 供 电 电源 的要 求 也越 来 越严 格 。为降 低 Ｉ Ｃ 电场 强度 和功 耗 ， 必 须 降低 芯 片供 电 电压 ＿ １ ］ ， 很 多 已小 于 １ Ｖ。采 用 低 电压 ， 必 须 加 大 电流 ， 电流 往 往 大 于５ ０ Ａ。此外 ， 此 类集成芯片负载变 化率大 ， 电 流 从 满 载 到轻 载 快 速 切 换 ， 要 求 电源 动 态 响 应 速 度 快 Ｌ ２ ］ 。 针对 这些 需求 ， 开关 电源 领 域 产 生 了专 门 的研 究 方 向 ＶＲ Ｍ， 即电压 调 整 器 模 块 ， 其 电源 输 出低 电 压 、 大 电 流， 同时具 有 动态 响应速 度 快 、 电流变 化率 高 、 效率高、 频率高、 可靠性高的特点ｌ ３ ］ 。ＶＲ Ｍ 通 常由 Ｂ ｕ ｃ ｋ降压 而来 ， 输入 电压 一 般 取 ５ Ｖ、 １ ２ Ｖ、 １ ５ Ｖ等 。而 提 高 动 态 响应速 度 必 须 减 小 Ｂ ｕ ｃ ｋ中 电感 感 值 ， 降低 输 出 电 感 和 电容 的寄 生参 数 对 电 压 的扰 动 ， 同 时保 证 大 电流 输 出， 因此 移相 交 错并 联 技 术 被 采 用 。本 设 计 就 是 利 用Ｂ ｕ ｃ ｋ设计 了一 款 双 相 ＶＲＭ ， 输入 １ ２ ～１ ５ Ｖ， 输 出 ０ ． ８ ５ Ｖ电压 ， 最大输 出电流５ ０ Ａ， 以满 足 一 款 Ｆ Ｐ ＧＡ 的供 电要 求 。双 相 Ｂ ｕ ｃ ｋ分 摊 了 大 电 流 ， 减 小 器 件 的 应力 ， 提高 电路 可 靠 性 。移 相 交错 技 术 减 小 了输 出 电 压 电流 的纹波 ， 提 高动态 响应 速度 ， 降低输 出 电感与 电 容 。多相 并联 技术 的一个 重 点是 实 现 电流 均 衡 ， 不 均 衡 会 增加 单相 负担 ， 影 响转 换 器 的整 体 寿命 。本设 计 具有 电流 均衡 功能 。
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式1 引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM 的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
现在主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
2开关电源PWM的五种反馈控制模式一般来讲，正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug表示控制电路的PWM输出驱动信号。
根据选用不同的PWM反馈控制模式，电路中的输入电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。
输出电压Uout在作为控制取样信号时，通常经过图2所示的电路进行处理，得到电压信号Ue，Ue再经处理或直接送入PWM 控制器。
图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三：①将输出电压与给定电压Uref的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。
②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。
因为开关噪声的频率较高，幅值较大，高频开关噪声衰减不够的话，稳态反馈不稳;高频开关噪声衰减过大的话，动态响应较慢。
虽然互相矛盾，但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是“低频增益要高，高频增益要低”。
低电压大电流的线性解决方案
低电压大电流的线性解决方案目前发达国家对电器产品功耗方面的要求日益严格，并针对待机功耗制定了很多标准规范。
为了符合这些规范，很多新技术应运而生，主要思想是让开关电源开关电源在负载很小或空载处于待机状态时能够以较低开关频率操作。
本文探讨脉冲跳跃脉冲跳跃模式(pulseskipping)、突变模式(burstmode)及非导通时间调变(offtimemodulation)等三种较常用降频技术，介绍如何降低开关频率以达到减少待机功耗的目的。
在环保意识日益受到重视的绿色时代，有效利用有限的能源已经成为人们的共识。
欧美国家对于电器产品在空载待机时的功耗定义了明确的规范，欧盟(EEC)公布的具体规定如表1所示，而在美国方面，从2001年7月起该国就规定政府机构不得购买待机功耗超过1W的电器产品。
由此可见，在不久的未来，电源转换器低待机功耗将成为基本要求，这也是电源设计工程师必须面临的挑战。
开关电源损耗分析开关电源的损耗包含导通损耗、开关损耗以及外围控制电路损耗，电路不同部分的损耗成因各不相同，因此抑制损耗的方法也有不同。
需要用数学方程式量化这些损耗，进而整理出降低各部分损耗的方法，才能得出具体有效降低整体损耗的方案。
为了讨论方便，本文以常用的回扫转换器为例，将各部分损耗以数学方程式表示，并列出解决方法。
表2、表3及表4分别为导通损耗、切换损耗以及外围控制电路损耗的原因分析与解决对策。
由这几张表分析结果可以很明显看出，导通损耗和切换损耗与转换器开关频率的关系非常密切，而较高的频率可以降低转换器对储能元件(电感与电容)大小的要求。
为了降低转换器待机时的损耗而让转换器在低负载或空载时将开关频率降低，可以兼顾到元件体积与能量损耗。
目前已有多种技术基于这种概念应用到实际电源管理IC 上，以下我们将就其中三种应用较为广泛的技术分别介绍其设计概念与特性。
脉冲跳跃技术图1为脉冲跳跃技术示意图。
当负载降低时，驱动功率开关的开关脉冲将被遮蔽(即跳过)，部分脉冲被省略也即等效于降低了开关频率，可降低高频开关带来的损耗，然而这种降频方式会造成输出电压突降或突升(图2)。
电力电子技术发展的新技术与新趋势
班级：10电51 学号：10285011 姓名：孙文杰电力电子技术发展的新技术与新趋势摘要：随着计算机应用技术在电力系统中不断发展和普及化，对于电力电子技术的重视程度也越发增加。
面对我国电力系统的不断建设和庞大的用电量，电力电子技术为我国当代电力生产供应系统提供了良好的技术平台，为电力系统的发电、配电、输电功能给予了支持。
关键词：电力电子技术；电力系统；应用分析电力电子技术是计算技术在电力系统中的具体实现，随着电力系统计算机化和信息化的水平不断提高，电力电子技术在电力系统中的作用也越发明显。
简单的说，电力电子技术就是通过计算机技术将强电和弱电进行有效的组合，它是计算机应用技术、电子技术、电路技术还有电力控制技术为一体的服务性的技术。
笔者就电力电子技术在我国电力系统中的应用和发展进行了重点阐述，说明电力电子技术在电力系统中的重要性。
电力电子器件的发展：电力电子技术产生自以后在电力系统中有了十足的发展。
第一代的电力电子器件主要以电力二极管和晶闸管为代表。
第一代电力电子器件的特点是体积小、耗能低。
在电力电子技术产生以后其迅速的取代了原有电力系统中的老式汞弧整流器，为电力电子技术的推广和发展奠定了良好的基础。
同时，电力二极管对于电路系统中电路性能的改善作用十分明显，它在降低电路损耗和提高电源使用率方面也各有建树。
电力电子技术发展到现在，整流二极管的种类各式各样，功能也各不相同。
随着电力系统的不断发展，第二代电力电子器件在上世纪79年代产生，第二代电子电力器件的特点是具有自动关断能力（例如可关断晶闸管和静电感应晶体管等）。
第二代全自动可控型的电力电子器件较第一代晶闸管相比，开关速度有了明显的提升，可以用于开关频率较高的电路中。
第三代电力电子器件的产生是在上世纪末90年代，随着电力系统的不断建设和发展，电力电子装置的结构和体积得到了进一步的改良，第三代电力器件的体积更小，结构也更为紧凑。
并且出现了将几种电力器件相结合的电子模块形式，为电力器的发展和使用创造了很大的方便。
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