开关电源的工作原理与电路设计 ppt课件

eL
Ui Uo
Ldi dt
—— K接通期间
（2-3）
流过电感的电流： iL0 tU i L U od tU i L U oti(0) ——
（2-4）
流过电感的最大电流： iLmUi LUoToni(0) —— K关断前瞬间 （2-5）
上式中，i(0)为电流初始值。在开关K关断期间，储能电感L把磁能转化成电流iL， 通过续流二极管D继续向负载R提供能量，在此期间L两端的电压eL为：
6. 开关变压器伏秒容量的计算与测量 7. 开关变压器初次级线圈匝数计算 8. 开关电源占空比与变压比的计算
三.开关电源电路设计
（此部分为增补内容）
1. 开关电源电路设计的几个要素 2. 常用开关电源 3. 开关电源典型电路简介 4. 单IC开关电源 5. 自激式开关电源 6. 场效应管开关电源 7. 开关电源的安全设计 8. 开关电源调试方法要点
开关电源种使用的开关器件主要是：晶体管、场效应
管、IGBT管、闸流管、电源IC（包括厚膜电路），及磁
饱和开关等。
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1.3 开关电源的几种工作模式
一、非隔离式开关电源
1. 串联式开关电源 2. 并联式开关电源 3. 反转式开关电源
二、隔离式变压器开关电源
（1）单激式变压器开关电源
转换到Toff的瞬间，流过电感的电流，因此（2-7）式又可以改写为：
iL
Uo L
t
iLm
—— K关断期间
当t=Toff时刻，iL达到最小值。此值为：
（2-9）
iLxULo ToffiLm —— K接通前瞬间
（2-10）
上面计算过程中，（2-4）式表示输入电压Ui通过电感L对滤波电容充电，同时也 对负载供电，流过电感L的电流按线性规律上升，斜率为（Ui-Uo）/L；（2-9）式 表示储能电感L在释放能量，继续对滤波电容充电和对负载供电，流过电感L的电流 按线性规律下降，斜率为-Uo/L。
1. 正激式变压器开关电源 2. 反激式变压器开关电源
（2）双激式变压器开关电源
1. 推挽式变压器开关电源 2. 半桥式变压器开关电源
a. 单电容半桥式变压器开关电源 b. 双电容半桥式变压器开关电源
3. 全桥式变压器开关电源 6
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开关电源的工作原理 2.0
串联式开关电源
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电动势、iL为流过电感L的电流、Uo为滤波输出电压（开关电源输出电压）、
Io为流过负载的电流。
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串联式开关电源输出电压滤波电路
➢ 在Ton期间，输入电压Ui通过控制开关K输出电压uo，然后加到储能滤波电感L和
储能滤波电容C组成的滤波电路上，在此期间储能滤波电感L两端的电压eL为：
希望从事开关电源设计的工程师对此感兴趣
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开关电源的工作原理与电路设计
1.0
概论
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1.1 开关电源的应用
➢ 开关电源的应用遍及各个行业和领域，图中列举的有：电子手表、MP3、MP4、手机、节能灯、
LED灯、充电器、电源适配器、电脑、电视机、变频空调、 UPS电源、电磁炉、电动摩托、电动
开关电源的工作原理与电路设计
2013.12.15
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下面是本次技术交流的主要内容
一. 开关电源基本电路的工作原理
1. 串联式开关电源 2. 并联式开关电源 3. 反转式开关电源 4. 单激式变压器开关电源 5. 双激式变压器开关电源 6. 各种开关电源的优缺点
二. 各种开关电源电路参数的计算
1. 输出电压的计算 2. 储能电感的计算 3. 储能滤波电容的计算 4. 变压器参数的计算 5. 单激式开关变压器气隙的选取
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2.1 串联式开关电源的工作原理
K
uo
Ui、Up
Ua
Ui
R uo
0
Ton Toff
T
a
b
图2-1
Ua Ui TTonDUi DTon Ton
T TonToff
——（2-1） ——（2-2）
➢ 图2-1-a是串联式开关电源的 最简单工作原理图；图1-1-b是 串联式开关电源输出电压的波 形。Ui—输入电压；uo—输出 电 压 ； Up— 输 出 电 压 峰 值 ； t Ton—导通时间；Toff—关断时 间 ； Ua— 输 出 电 压 平 均 值 ； D—占空比。 ➢ 串联式开关电源也有人称为 斩 波 器 ， 或 CuK 开 关 电 源 ， 其 工作原理简单，工作效率高， 缺点是输入、输出共用一个地， 容易一起触电和EMI干扰。
汽车、动车组、逆变器、太阳能（风能）逆变站、高压直流电网、等等。
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1.2 什么是开关电源
➢ 形象地说，开关电源就是一个对不同输入电压进行变
换和调整，以适应不同负载要求的装置，其特点是电源
工作在开/关状态，工作效率高，是一种比线性控制电源
应用更广范的电源转换装置。
根据用途来分，开关电源可分为：DC/DC、AC/DC、
上面计算过程都是假说输出电压Uo不变的情况下得到的结果，实际应用中也
是这样，因为输出电压的纹波非常小。综合上面计算结果进行分析：
eL LddtiUo
—— K关断期间
（2-6）
对（2-6）进行积分得：
iLT ton U L od tU L oti(To n) —— K关断期间 （2-7）
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上式中： i(Ton )i(Tof f)iLm—— K关断期间 （2-8）
（2-8）式中，i(Ton) 和 i(Toff ) 分别为K从Toff转换到Ton的瞬间，或K从Ton
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2.2 串联式开关电源输出电压滤波电路
Ki
D
C uc R Io
图2-2
➢ 图2-2是串联式开关电源输出电压滤波电路。图中，K为开关（开关器件）、
L为储能滤波电感、C为储能滤波电容、D为续流二极管、R为负载电阻，Ui为
输入电压、uo为滤波器输入电压（开关输出电压）、eL为滤波电感产生的感应
DC/AC、AC/AC、等多种开关电源。
根据开关工作模式来分，开关电源可分为：频率、脉
冲宽度固定式；频率固定、脉冲宽度可变式；频率、脉
冲宽度可变式，等3种开关电源。
根据开关器件在电路中连接的方式，开关电源可分为：
串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源
（其中分：单激式和双激式变压器开关电源）。