最新开关电源-控制系统的原理
开 关 电 源 反 馈 控 制 原 理 简 介
在原单接电容补偿的地方改接电阻R和电容串联。
Thanks!
－ uO
净输入量uD= uN－ uP ，反馈信号 使净输入量增大，引入的是正反馈。
净输入量iN= iI－ iF，反馈信号 使净输入量减小，引入的是负反馈。
Closed loop gain study 1
开环控制与闭环控制两者区别:
开环控制 没有反馈环节 闭环控制 有反馈环节可以对反馈的结果进行控制产生影响
反馈的概念：
控制系统中，输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入 量进行比较的过程，就是反馈
反馈类型：
正反馈—加入反馈后，净输入信号比没有引入反馈时增加了，输出幅度增加 。 负反馈—加入反馈后，净输入信号比没有引入反馈时减小了，输出幅度下降
负反馈的功能：
稳定静态工作点；稳定放大倍数；改善输入电阻、输出电阻；扩展通频带。
R2
uI
+ A uO
R1
uI
+ A uO
uI
+ A R
R的接入没有引馈的放 大电路
入反馈
Basic concept of feedback control 4
正反馈与负反馈 + uI uN + + uD uP R1
判断的方法：瞬时极性法
A + － uO
R2
－ uF
＋
R2
iF + R1 + iN uN uI A iI +
Af=A/1+Af
在深度负反馈条件下，其计算公式近似为：Af=1/F
General methods for compensation 1
电容滞后补偿法
将补偿电容连接在前一级的输出电阻和后一级的输入电阻都比较大的回路
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（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
开关电源工作原理详解
开关电源工作原理是将交流电转换为直流电的一种电源工作方式。
开
关电源主要由变压器、整流电路、滤波电路、开关管和控制电路组成。
1.变压器：变压器是开关电源的核心部件，它将输入的交流电转化为
需要的电压。
变压器通过磁耦合的方式实现电压转换，分别将输入电压降
压和升压得到需要的电压。
2.整流电路：整流电路的作用是将变压器输出的交流电转换为直流电。
常见的整流电路有单相桥式整流和三相桥式整流。
3.滤波电路：滤波电路主要是用来削弱整流电路产生的脉冲波，使得
输出电压更加平稳。
4.开关管：开关管是控制开关电源工作的关键部件。
通常有MOSFET 管、IGBT管等，用来实现DC-DC变换。
5.控制电路：控制电路主要是用来控制开关管的通断，以及控制输出
电压等参数。
通常采用基于集成电路的控制电路，如TL494、UC3842等。
开关电源工作原理是通过高频开关管的开关操作来实现DC-DC变换，
将输入电压转换为需要的电压和电流。
开关电源具有高效、轻便、稳定性
好等优点，广泛应用于计算机设备、通讯设备、工业设备等领域。
开关电源的控制系统……-3165
开关电源的控制系统一、前言开关电源系统是弱电控制强电的系统。
开关电源系统主要可以分为主功率电路和控制电路两部分。
主功率电路是由变换器构成。
变换器是应用功率半导体器件，对电能进行变换的装置，变换量包括电压、电流、频率和波形等方面，以达到电能更好符合各种不同用电设备要求的目的。
这是通过对功率半导体器件的开关的控制来实现的。
因此主功率电路是开关电源控制系统中的被控对象，而控制功率半导体器件的开关以实现既定的性能是控制装置的主要工作。
将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，就构成开关电源的控制系统，这样的电路即为控制电路。
控制系统的工作方式有多种，其中最基本的一种是基于反馈控制原理的闭环控制系统。
而大部分的开关电源控制系统是闭环控制系统。
二、闭环控制原理通常，我们把被控量送回到控制系统的输入端，与参据量相比较产生误差信号的过程，称为反馈。
若反馈的信号是与参据量相减，使得产生的偏差越来越小，称为负反馈。
由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此也称闭环控制，如图1所示。
图１反馈控制框图三、基本组成控制装置是由具有一定职能的各种基本元器件组成。
系统的元器件按照职能分类主要有以下几种：测量单元：其职能是检测被控制的物理量。
这个被控量一般为主功率电路的输出电压、主功率电路的输入电流等。
给定单元：其职能是给出与期望的被控量相对应的参据量，即给定量。
在开关电源系统中，给定量一般为直流常量或者是交流正弦量。
比较单元：其职能是将检测到的被控制量的实际值与参据量进行比较，求出他们之间的偏差。
校正单元：即补偿单元，用串联方式或者反馈方式（并联方式）等方式连接在系统中，以改善系统的性能。
这个补偿网络是控制系统的核心部分，是决定控制系统性能的关键部分。
可以通过由电阻、电容组成的无源或有源网络实现，也可以通过MCU、DSP这些数字器件辅助实现。
四、外作用类型一般加在开关电源系统上的外作用有两种类型：一种是有用输入，它决定系统被控量的变化规律，比如给定量；一种是系统不希望有的外作用，即扰动，它破坏有用输入对系统的控制。
开关电源原理
一、开关电源的概念
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半桥型开关电源原理图
三、开关电源的常用电路类型
6、全桥电路 全桥电路是大功率电源常用的电路，有四个开关管组成两个桥臂。两 个桥臂分别导通激励高频功率变压器，进行能量变换，但是存在开关管 “直通”的危险。 全桥电路原理图如下图所示。由四个功率开关器件V1~V4组成，变压器 T连接在四桥臂中间，相对的两只功率开关器件V1、V4和V2、V3分别交替 导通或截止，使变压器T的次级有功率输出。当功率开关器件V1、V4导通 时，另一对V2、V3则截止，这时V2和V3两端承受的电压为输入电压Uin在 功率开关器件关断过程中产生的尖峰电压被二极管V5~V8箝位于输入电压 Uin。
％，工作频率是振荡频率的一半，所使用的控制芯片一般是UC3844和
在变压器中加去磁绕组，在关断时将付边的能量反射到交流输入上。
正激式开关电源的核心部分是正激式直流——直流变换器，基本电路
做得更高一点。虽然功率变压器不像反激式电路要开气隙，但是一般要
开关电源电流控制原理
开关电源电流控制原理开关电源电流控制原理1. 引言在现代电子设备的设计和应用中，开关电源是一种常见的电源供应方案。
相比传统的线性电源，开关电源具有高效率、小体积、低成本等优点，因此被广泛应用于各个领域。
在开关电源中，电流控制是一个关键的技术，通过合理的电流控制手段可以实现电源的稳定工作和优化性能。
本文将从开关电源电流控制的原理出发，深入探讨其深度和广度。
2. 开关电源的基本原理开关电源主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等几个基本部分组成。
其中，变压器起到了电压变换的作用，整流电路将交流电转换为直流电，滤波电路用于去除直流电中的纹波，稳压电路则确保输出电压的稳定。
这些部分协同工作，实现了开关电源的正常运行。
3. 开关电源电流控制的基本原理在开关电源中，电流控制的基本原理是通过控制开关管的导通和截止时间来实现的。
电流控制的主要手段有三种：固定频率恒定占空比控制、固定占空比变频控制和边界控制。
固定频率恒定占空比控制是最常用的一种方法，通过调节开关管的导通时间和截止时间来控制输出电流的大小。
固定占空比变频控制则是在保持占空比不变的情况下改变开关频率来控制电流。
而边界控制是根据输入电压和输出电流的边界条件来控制开关管的导通和截止时间。
4. 开关电源电流控制的影响因素在进行开关电源电流控制时，有一些关键因素需要考虑。
首先是开关管的导通电流和截止电流。
导通电流的大小决定了输出电流的上限，而截止电流的大小决定了输出电流的下限。
其次是开关管的导通和截止时间。
导通时间的长短决定了输出电流的持续时间，截止时间的长短决定了输出电流的间断时间。
输入电压和负载变化也会对电流控制产生影响。
5. 开关电源电流控制的优化策略为了实现更好的电流控制效果，可以采取一些优化策略。
首先是采用合适的控制算法来控制开关管的导通和截止时间。
常见的控制算法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
其次是使用合适的电感和电容进行滤波，以减小输出电流的纹波。
l494开关电源原理
l494开关电源原理L494是一款常用的开关电源控制芯片，被广泛应用于各种电子设备中。
本文将详细介绍L494开关电源的原理和工作机制。
一、L494开关电源的基本原理L494开关电源是一种基于PWM（脉宽调制）技术的开关电源控制器。
其主要工作原理是通过开关管的通断控制，调节输入电压的占空比，从而实现对输出电压的稳定调节。
L494芯片内部集成了许多控制逻辑电路，可以实现输入电压的采样、误差放大、PWM比较和控制等功能。
二、L494开关电源的工作机制1. 输入电压采样与误差放大：L494通过内部电阻分压，将输入电压进行采样，并放大到合适的电平。
通过比较采样电压与参考电压，可以得到输入电压与输出电压之间的误差信号。
2. PWM比较与控制：L494将误差信号与一个内部生成的锯齿波进行比较，得到PWM的控制信号。
根据误差信号的大小和方向，控制PWM的占空比，进而调节开关管的通断时间，从而控制输出电压的稳定。
3. 输出滤波与稳压：L494通过输出滤波电路对PWM输出信号进行滤波处理，得到稳定的直流输出电压。
输出滤波电路通常由电感和电容组成，可以有效地去除PWM信号中的高频成分，使输出电压更加平稳。
三、L494开关电源的优点1. 高效节能：L494采用了PWM技术，可以高效地将输入电压转换为稳定的输出电压。
相比于传统的线性稳压器，开关电源具有更高的转换效率，能够节省能源并减少发热量。
2. 可调性强：L494芯片内部集成了许多控制逻辑电路，可以通过外部元件的调整来实现对输出电压的精确调节。
这使得开关电源适用于各种应用场景，如电子设备、通信设备、工业控制等。
3. 抗干扰能力强：L494开关电源在设计中考虑了抗干扰的特性，通过合理的电路布局和滤波措施，可以有效抑制输入电压的干扰，提供稳定可靠的输出电压。
四、L494开关电源的应用领域1. 电子设备：L494开关电源广泛应用于各种电子设备中，如电视机、音响、电脑等。
由于其高效节能、可调性强的特点，可以为电子设备提供稳定可靠的电源。
开关电源分类及原理
开关电源分类及原理开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。
根据其工作原理和特点，可以将开关电源分为多种类型。
本文将介绍几种常见的开关电源分类及其原理。
一、开关电源的分类1. 基于工作方式的分类开关电源可以根据其工作方式进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关模式电源：开关模式电源是一种常见的开关电源类型，其工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
开关模式电源具有高效率、稳定性好等特点，广泛应用于计算机、通信设备等领域。
（2）开关逆变器电源：开关逆变器电源是一种将直流电转换为交流电的开关电源。
它通过开关管的开关动作，将直流电源转换为高频交流电，再通过滤波电路得到稳定的交流电输出。
开关逆变器电源在太阳能发电、电动汽车等领域有着广泛的应用。
（3）开关稳压电源：开关稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的开关电源。
它通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有输出电压稳定、响应速度快等特点，常用于精密仪器、医疗设备等领域。
2. 基于拓扑结构的分类开关电源还可以根据其拓扑结构进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关电源的原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
当开关管导通时，电源输出电压；当开关管关断时，电源停止输出。
通过不断地开关动作，可以控制输出电压的大小和稳定性。
（2）开关电源的优点开关电源相比传统的线性电源具有以下优点：- 高效率：开关电源采用开关管进行开关动作，能够实现高效率的能量转换，减少能量损耗。
- 小体积：开关电源采用高频开关动作，可以减小变压器和滤波电容的体积，使整个电源模块更加紧凑。
- 宽输入电压范围：开关电源能够适应较宽的输入电压范围，具有较好的电网适应性。
- 稳定性好：开关电源通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有较好的稳定性和响应速度。
（3）开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。
开关电源电流控制模式工作原理
开关电源电流控制模式工作原理1. 电流控制模式简介开关电源的电流控制模式是一种常见的控制方法，主要用于稳定和调节电源的输出电流。
通过检测电源的输出电流并对其进行相应的调节，可以确保输出电流保持在一个预设的范围内。
这种控制模式在各种电子设备和系统中得到了广泛应用，如计算机、通信设备、医疗设备等。
2. 反馈环路组成电流控制模式的开关电源通常包含一个反馈环路，用于将输出电流与预设值进行比较，并根据比较结果进行调节。
反馈环路主要由电流检测器、误差放大器、调节器、PWM比较器和开关管等元件组成。
3. 误差放大器误差放大器是反馈环路中的一个关键元件，用于放大输出电流与预设值之间的误差。
误差放大器的输出与输入成比例关系，当输出电流偏离预设值时，误差放大器的输出会相应地增加或减小，以驱动调节器进行相应的调节。
4. 调节器调节器是反馈环路中的另一个重要元件，它通常采用PID（比例-积分-微分）控制器或类似的控制器。
调节器接收误差放大器的输出信号，并根据预设的控制参数（如比例系数、积分系数和微分系数）计算出一个控制信号。
该控制信号用于调节PWM比较器的输出，从而控制开关管的通断时间。
5. PWM比较器PWM比较器是开关电源中的另一个关键元件，它根据调节器输出的控制信号和振荡器输出的三角波信号进行比较，产生一个脉宽调制信号。
该信号的脉冲宽度与控制信号的大小成比例关系，从而控制开关管的通断时间，进而调节输出电流的大小。
6. 开关管控制开关管是开关电源中的主要执行元件，用于控制电源的通断。
在电流控制模式下，开关管的通断时间由PWM比较器输出的脉宽调制信号控制。
当脉宽调制信号为高电平时，开关管导通，电能输出到负载；当脉宽调制信号为低电平时，开关管关断，停止电能输出。
通过调节脉宽调制信号的占空比（即高电平时间占一个周期的比例），可以调节输出电流的大小。
7. 输出电压调整在某些情况下，开关电源需要具备输出电压调整功能。
通过在反馈环路中引入输出电压检测和相应的调节机制，可以实现对输出电压的稳定和调节。
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。
开关电源工作原理与设计
开关电源工作原理与设计1. 概述开关电源是一种将电能从一种形式转换成另一种形式的电源装置。
它通过开关器件（如晶体管、MOSFET等）来精确控制电路的通断，从而实现对电能的高效调节和转换。
本文将详细介绍开关电源的工作原理和设计。
2. 开关电源工作原理2.1 输入电路开关电源的输入电路通常包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。
-输入滤波电路用于去除输入电源中的高频噪声和杂散信号。
- 整流电路将交流输入转换为直流信号，常见的整流方式有单相整流桥和三相整流桥。
- 功率因数校正电路主要用于改善电源对电网的功率因数，提高电能的利用率。
2.2 PFC控制电路功率因数校正（PFC）是开关电源中的一个重要环节，通过控制输入电流和输入电压之间的相位关系，提高整体效率和功率因数。
常见的PFC控制技术有边界模式控制和谐振模式控制。
2.3 DC-DC变换器DC-DC变换器是开关电源的核心部分，它将输入的直流电压转换为需要的输出电压。
常见的DC-DC变换器包括降压、升压、降压升压和反激式变换器。
2.4 控制电路开关电源中的控制电路主要负责检测输出电压和输出电流，并通过反馈回路对开关器件的导通和断开进行精确控制。
常见的控制技术有电压模式控制和电流模式控制。
3. 开关电源的设计要点3.1 选型与设计在开关电源的设计过程中，需要根据实际需求选择合适的开关器件、电容和电感等元件，并进行适当的参数计算和仿真分析，以保证整体性能和稳定性。
3.2 效率和功率因数开关电源的效率和功率因数是评估其性能的重要指标。
通过合理的拓扑结构设计、优化控制算法和合适的滤波电路，可以提高开关电源的效率和功率因数。
3.3 温度管理由于开关电源中包含许多功率器件，温度管理是开关电源设计中需要重点考虑的问题。
合理的散热设计和温度保护措施可以提高开关电源的可靠性和寿命。
3.4 EMI/EMC设计开关电源可能会产生电磁干扰和接收外部干扰，因此应进行合适的EMI/EMC设计，包括滤波、屏蔽和接地等，以满足相关标准和要求。
uc3844开关电源工作原理
uc3844开关电源工作原理UC3844是一种常见的开关电源控制芯片，其工作原理是通过PWM（脉宽调制）控制开关管的通断时间，从而实现电源输出电压的稳定和可控。
UC3844芯片主要由比较器、PWM控制器、参考电压源、误差放大器、内部振荡器及输出级等功能模块组成。
下面我们详细介绍UC3844开关电源的工作原理：1. 参考电压源和误差放大器UC3844芯片内置的参考电压源和误差放大器，用于将输出电压与设定值进行比较，并将比较结果作为控制信号反馈到PWM控制器中。
具体来说，参考电压源会将设定值转化为一个固定的电压信号，而误差放大器则会将输出电压转化为电压信号并与参考电压进行比较。
如果输出电压小于设定值，则误差放大器会输出一个较大的电压信号，反之若输出电压大于设定值，则误差放大器会输出一个较小的电压信号。
这个信号最终被送入PWM控制器，用于调节开关管的通断时间。
2. PWM控制器PWM控制器是UC3844芯片中最为核心的模块之一，其主要作用是控制开关管的通断时间以实现输出电压的稳定控制。
由于PWM控制器内置内部振荡器，因此其可以产生一个固定的周期和占空比。
当误差放大器输出一个控制信号时，PWM控制器会通过比较器将其与内部振荡器的信号进行比较，并在下一个周期开始时调整开关管的通断时间。
如果误差放大器输出的信号大于内部振荡器信号，则PWM控制器会延长开关管的通断时间，反之则会缩短开关管的通断时间。
通过这样不断调节开关管的通断时间，PWM控制器最终可以实现对输出电压的精确控制。
3. 输出级输出级是UC3844芯片中用于输出电源的部分，其主要由开关管、电感和输出电容组成。
开关管的通断状态由PWM控制器控制，当开关管导通时电流会经过电感储存能量，在开关管断开时则会释放出来，从而驱动输出电路中的输出电容产生稳定的输出电压。
输出级中还会加入过载保护电路，用于保护电源系统免受过载和短路等情况的影响。
UC3844开关电源的工作原理是通过反馈控制和PWM调制技术实现对输出电压的精确控制，从而保证电源系统的稳定性和可靠性。
开关电源的基本控制原理
开关电源的基本控制原理开关电源是一种能将直流电转换成高频交流电，再经过整流滤波、稳压调节变成稳定的直流输出电压的电源装置。
它在现代电子设备中广泛应用，包括计算机、通信设备、家用电器等。
其基本控制原理是通过开关管的开关动作，改变输入电源的工作周期和占空比，从而调节输出电压和电流。
第一步：输入整流滤波开关电源的输入是交流电，首先需要通过整流滤波电路将交流电转换为直流电。
这个过程包括整流器和滤波器两个部分。
整流器通常采用整流桥，将交流电转换为脉冲直流电，滤波器则通过电容和电感元件对脉冲电流进行滤波，得到较为平稳的直流电压。
第二步：开关电路的开关动作开关电源主要由开关管、变压器和输出整流滤波电路组成，其中开关管是关键的控制器件。
开关管的控制信号通常由控制电路提供，通过改变控制信号的频率和占空比，可以控制开关管的导通和断开。
当开关管导通时，输入电源通过变压器传递给输出端；当开关管断开时，则切断了输入电源的传输。
第三步：变压器的工作原理开关电源中的变压器起到隔离输入和输出的作用。
当开关管导通时，变压器的输入侧与输出侧短路，将输入电压降到合适的电压值；当开关管断开时，变压器的输出侧实际上是开路状态。
通过变压器的工作原理，开关电源可以实现输入电压的降压、升压和隔离功能。
第四步：输出稳压调节开关电源的最终目标是获得稳定的输出电压，所以需要进行稳压调节。
稳定电压的调节通常通过反馈控制来实现。
开关电源将输出端的电压与参考电压进行比较，得到误差信号，通过调节控制信号的频率和占空比来控制开关管的导通和断开，使得输出电压稳定在设定值。
综上所述，开关电源的基本控制原理是通过开关管的开关动作，改变输入电源的工作周期和占空比，从而调节输出电压和电流。
通过合理的开关电路设计和稳压控制，开关电源可以实现高效、稳定和可靠的电源输出。
开关电源环路系统的原理(一)
开关电源环路系统的原理(一)开关电源环路系统1. 介绍•开关电源环路系统是一种将交流电源转换为直流电源的电路系统。
•开关电源的环路系统是指由开关电源控制器、功率开关和输出滤波器等组成的闭环反馈控制系统。
2. 开关电源的工作原理•开关电源环路系统使用开关器件（如晶体管或MOSFET）进行开关操作，通过不断开关来控制输入电源的输出。
•工作周期内包含两个状态：开和关。
在开的状态下，输入电源的能量储存在电感中；在关的状态下，通过电路设计实现能量的转移和输出。
3. 开关电源环路系统的组成部分开关电源控制器•开关电源控制器负责监测和控制开关电源的运行状态。
•它通常由微控制器或专用芯片实现，可以监测输出电压、电流和温度等参数，并根据需要调整开关操作和控制回路。
功率开关•功率开关是开关电源环路系统的核心部件，它负责打开和关闭电路，控制能量的流动。
•常见的功率开关器件有晶体管、MOSFET和IGBT等，根据应用需求选择合适的器件。
输出滤波器•输出滤波器用于平滑开关电源的输出电压，将其转换为稳定的直流电压。
•常见的输出滤波器包括电感和电容，通过它们的组合设计，可以减小输出波动和噪声。
4. 开关电源环路系统的工作流程1.开关电源控制器读取输出电压和电流的反馈信息。
2.根据设定值和反馈信息，控制器计算并生成适当的控制信号。
3.控制信号被发送到功率开关，使其在合适的时机开关。
4.开关操作导致能量从输入电源转移到输出滤波器。
5.输出滤波器将转换后的直流电压传递到负载。
5. 开关电源环路系统的优势•高效率：由于开关操作的特性，开关电源环路系统通常具有较高的转换效率。
•稳定性：通过闭环反馈控制，开关电源环路系统可以实现良好的稳定性和响应性。
•尺寸小巧：相对于传统的线性电源系统，开关电源环路系统可以实现更小巧的设计。
6. 总结•开关电源环路系统是一种将交流电源转换为直流电源的闭环反馈控制系统。
•它由开关电源控制器、功率开关和输出滤波器等组成。
电源开关电源工作原理
电源开关电源工作原理电源开关是电源的一个重要组成部分，它通过控制电源的开关状态来控制电流的通断。
本文将从电源开关的工作原理、分类及应用等方面进行详细介绍。
一、电源开关的工作原理电源开关的工作原理主要涉及到两个概念：导通和断开。
当电源开关处于导通状态时，电流可以顺利通过；而当电源开关处于断开状态时，电流无法通过。
电源开关通过控制开关的导通和断开来实现电源的开关控制。
电源开关通常由开关机构和触点组成。
开关机构是电源开关的核心部分，它通过手动或自动操作来实现开关的导通和断开。
触点是控制电流通断的关键部件，它负责将电源输入端与输出端连接或隔离。
电源开关的工作原理可以简单描述为：当开关机构处于导通状态时，触点闭合，电流可以顺利通过；而当开关机构处于断开状态时，触点打开，电流无法通过。
二、电源开关的分类根据电源开关的不同特点和应用场景，电源开关可以分为多种不同类型。
常见的电源开关包括手动开关、自动开关和远程控制开关等。
1. 手动开关：手动开关是最常见的一种电源开关，它通常由一个旋钮或按钮构成，通过手动操作来实现开关的导通和断开。
手动开关广泛应用于各种电器设备中，如电灯开关、电风扇开关等。
2. 自动开关：自动开关是根据特定条件自动实现开关的导通和断开。
常见的自动开关有热开关、光敏开关、声敏开关等。
热开关是根据温度变化来控制开关状态的，光敏开关是根据光线强度来控制开关状态的，声敏开关是根据声音信号来控制开关状态的。
自动开关广泛应用于家居自动化、工业自动化等领域。
3. 远程控制开关：远程控制开关是通过无线遥控器或网络控制实现开关的导通和断开。
远程控制开关可以通过手机APP、遥控器等方式进行控制，具有方便、灵活的特点。
远程控制开关广泛应用于智能家居、智能办公等领域。
三、电源开关的应用电源开关在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 家庭电器：电源开关广泛应用于家庭电器中，如电视机、空调、冰箱等。
通过电源开关的控制，可以方便地对家电进行开关操作，提高使用便利性。
开关电源的结构和基础原理
3 .3 V
R103 R99
B
2 K 0 8 05
3 VI
R173
5V
C45
1 K,0 8 05
5 VI
C53
1 04 12 06
R101
1 K 0 8 05
11 12 13
FB2 VREF2 VREF1 FB1 GND COMP IN SS RI VCC
PG OP1 OP2 V1 2 NVP UVAC OPP V5 V3 3 PSON
o ut3 o ut4 GND 4 in + 4 in 3 in + 3 in -
14 13 12 11 10 9 8
C56
2 .2u ,5 0V
1 2V2
R163 R160
1 K 0 8 05 1 K 0 8 05
R117
R131 1 0K 0 80 5
R130 1 0K 0 80 5
1 0K 0 80 5
AC输入
EMI器件
整流滤波
主变压器
功率输出
取 样
开关管
PWM
SB器件 驱动变压器 控制 供 电
VCC 辅助变压器 SB输出
常用元器件性能及主要参数介 绍
电阻 电容 电感 二极管 三极管 变压器 比较器 PWM控制器
电路图
一个典型的电路图
开关电源原理示意图
1经过了EMI滤波电路以及PFC电 路的交流电波形
1 04 ,08 05
1 K 0 8 05
R158
3 9K 0 80 5
5 60 K 06 03 R119
3 .3K 0 80 5
1 04 ,08 05
开关电源的基本工作原理
第一章开关电源的基本工作原理开关电源是利用时间比率控制（Time Ratio Control,缩写为TRC）的方法来控制稳压输出的。
按TRC控制原理，有以下三种方式：1)脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）。
开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。
2)脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。
3)混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。
在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
本设计采用的就是脉宽调制型开关稳压电源，其基本原理可参见右图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Uo可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值；T —矩形脉冲周期；T1 —矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当U m与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
[1]此外，为因应各种不同的输出功率，开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为反激式（Flyback）、顺向式（Forward）、全桥式（Full Bridge）、半桥式（Half Bridge）和推挽式（Push-Pull）等电路拓扑（Topology）结构。
其中单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20～100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率，应用较为广泛。
本设计采用的就是该方案，其典型的电路如图所示。
[1]图1-1 反激式开关电源典型电路结构藉由PWM IC控制开关管的导通与否，配合次级侧的二极管和电容，即可得到稳定DC电压的输出。
开关电源原理
开关电源原理工作原理开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。
因为开关三极管（三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管（晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上）,晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件.其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 也用作无触点开关。
）总是工作在“开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。
开关电源实质就是一个振荡电路（能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。
一般由电阻、电感（）、电容等元件和电子器件所组成。
由电感线圈l和电容器c相连而成的lc电路是最简单的一种振荡电路，其固有频率为f=[sx(]1[]2πlc。
），这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。
开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小开关电源简化图等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰，电路复杂不易维修等。
在谈开关电源之前，先熟悉一下变压器反馈式振荡电路，能产生有规律的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路，变压器反馈式振荡电路就是能满足这种条件的电路；它于基本放大电路与一个反馈回路组成，其中C2、L1组成一个并联谐振选频电路，在电路通电的瞬间VT导通，此时在C2、L1组成的并联谐振电路上产生非常丰富的谐波，当外加频率和并联谐振电路的固有频率相等时,电路进入振荡状态，并通过L3反馈到VT的基极进一步放大，最终形成有规律的脉冲电流或电压输出到负载RL上。
开关电源就是围绕变压器反馈式振荡电路而设计，只不过在原来的基础上增加了一些保护和控制电路，我们可以用分析振荡电路的方法来分析开关电源。
开关电源的工作原理 开关电源电路图详解
开关电源的工作原理开关电源电路图详解（开关电源）的（工作原理）开关（电源）是利用现代（电力电子）技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制（IC）和（MOSFET）构成。
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏安乘积是很小的（在导通时，电压低，（电流）大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率（半导体）器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的（控制器）来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。
最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
随着随着电力（电子）技术的发展和创新，目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备，其重要性可见一斑。
基于TOP204的15V开关电源电路图图为TOP204的典型应用电路。
该电源的技术特点是输入电压为交流85～265V；输出电压为15V±2％；额定输出功率为30W；输出电压纹波不大于±50mV；线性调整率为±2％；效率为85％。
电路中，由N3、D8、C7、IC2、IC3、R1～R4和C8构成输出电压取样电路，控制IC1输出脉冲的占空比，从而实现稳定输出电压的目的。
调整C3和R5使振荡频率在30KHz-45KHz。
输出电压需要稳压。
输出电流可以达到500mA.有效功率8W、效率87%。
其他没有要求就可以正常工作。
推挽式开关电源电路图推挽式开关电源的典型电路如下图所示。
开关电源环路系统的原理
开关电源环路系统的原理开关电源环路系统1. 什么是开关电源环路系统？•开关电源环路系统是一种用于电能转换的电路系统。
•它通过开关器件的开关动作来实现电能的转换，将电源输入的直流电能转换成所需输出的直流电能。
•开关电源环路系统通常由开关电源控制芯片、开关器件、输出滤波电路等组成。
2. 开关电源环路系统的原理开关电源环路系统的工作原理如下：•开关器件开关：开关器件（如MOSFET、IGBT等）通过控制电路中的开关信号，周期性地开关和关断，实现电能的转换。
•电感储能：当开关器件导通时，电感器件吸收输入电源的电能，并将其储存为磁场能量。
•存储电能转移：当开关器件关断时，储存在电感器件中的磁场能量转移至输出端，供给负载使用。
•输出滤波：在输出端，通常配备输出滤波电路，用于滤除开关器件开关时的高频脉冲噪声，使输出电压更为稳定。
3. 开关电源环路系统的特点开关电源环路系统具有以下特点：•高效率：由于开关器件的开关作用，开关电源环路系统能够实现高效的能量转换，相比传统的线性电源，具有更高的功率转换效率。
•稳定性好：开关电源环路系统通过输出滤波电路可以滤除高频噪声，使输出电压稳定性更好。
•体积小：开关电源环路系统一般采用集成化设计，使得整个系统的体积更小，更适合应用于各种电子设备中。
•可调性强：开关电源环路系统可以通过控制芯片来调整输出电压和电流，以适应不同的应用场景。
4. 开关电源环路系统的应用领域开关电源环路系统广泛应用于各个领域，例如：•电子设备：开关电源环路系统常用于计算机、手机、平板电脑等电子设备中，为其提供稳定的电源。
•通信设备：通信设备中的信号传输需要稳定的电源支持，开关电源环路系统能够满足其要求。
•工业自动化：工业自动化系统中对电能转换和稳定性要求较高，开关电源环路系统能够提供可靠的电源支持。
•新能源领域：开关电源环路系统可用于新能源发电设备，如太阳能电池板、风力发电机等。
通过本文，我们了解了开关电源环路系统的原理、特点和应用领域。
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x Ax Bu
A DA1 1 DA2 B DB1 1 DB2
即
0
x
1
C
1 L
1
x
RC
D
L
u
0
(7-2)
❖ 该状态方程所刻画的模型即为系统的状态空间平均 模型。状态空间平均模型的方程是定常的。
6
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❖ 注意: 从状态空间平均模型得到的解与理想开关模型 相比，更为近似。如电容电压、电感电流等状 态变量随开关的通断而产生的波动，在状态空 间平均模型的解中都不可能得到体现。 状态空间平均模型仅在低于开关频率的1/5～ 1/10频带内有效。
x
u
d
12
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该方程是开关电路在工作点 x0,附u0,d 近0的小信号 模型状态方程，该方程是线性的，可以按线性常 微分方程的解法获得解析解。
在式（7-7）中，令 A F x 0 ，,u 0 ,d 0 xB , F x 0 ,u 0 ,d 0 u C F x 0 ,u ,得0 ,d 0 到 小d信号模型状态方程为
0
x
1
C
1 L
1
x
RC
D
L
u
0
此式与式(7-2)相同。
(7-3)
9
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三、小信号模型
❖ 在进行系统的分析和设计时，通常需要首先对系统 进行局部线性化，使系统实现解耦。这样就得到了 小信号模型。局部线性化的过程如下：
❖ 状态空间平均模型中，电路的状态方程可以表示为 如下的统一形式：
0 B2
0
iL x
uC
uui
x :状态矢量 iL、uC :状态变量 u :输入矢量 uC :输入电压 D :占空比
❖ 理想开关模型是时变的。
5
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二、状态空间平均模型
❖ 根据开关处于通态和断态时各自的状态方程及所占 时间的比例，将式(7-1)中两个不同时间段的方程 按各自的时间比例加权平均，即可得到在一个开关 周期内，系统近似的平均状态方程为
❖ 说明：每一个开关器件既可以替换为等效电压源， 也可以替换为等效电流源。根据电路的具体情况， 选择便于列写状态方程的替换方案。
8
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❖ 图7-4为采用这种方法建立的状态空间平均模型。
DiL
L
+
+
+
Ui -
DUi -
C R Uc -
图（7-4）
❖ 根据这一模型建立的状态方程为
-
图（7-2）
3
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一、理想开关模型
❖ 建模时忽略一些非理想因素，认为开关是理想的，即
开通和关断过程的时间为零
通态压降为零
断态漏电流为零
❖ 理想开关模型如图7-3
S
L
+
Ui
VD
-
+ C R Uc
-
图（7-3）
❖ 注意：此处开关不仅包含MOSFET、IGBT等全控开关 器件，还包括二极管。
Fn xmLeabharlann F1 FF
2
F
n
x1
x
x
2
x
m
当m=n时，是n维方阵。
令 x ˆ x x 0 ,u ˆ u u 并0 ,d 略ˆ 去d 高 d 阶0 ,无穷小项则 式 （7-6）变成
x ˆ F x 0 ,u 0 ,d 0 x ˆ F x 0 ,u 0 ,d 0 u ˆ F x 0 ,u 0 ,d 0 d ˆ （7-7）
4
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❖ 图7-3中电路的状态方程可以写成如下形式：
x A 1xB 1 u A 2xB 2u
t ti 1,ti 1Ds T(i1 n) t ti 1Ds,tiT
(7-1)
式中
0 A1 1
1 L
1
C RC
1 B1 L
0
0 A2 1
1 L
1
C RC
x F x,u,d
(7-4)
该电路的工作点为 x，0,u0则,d0可 以在工作点附近 将式（7-4）的右边展开为泰勒级数，得
10
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xFx0,u0,d0Fx0,xu0,d0xx0 Fx0,uu0,d0uu0Fx0,du0,d0dd0 Oxx0Ouu0Odd0
（7-5）
由于x 0F x 0,u 0,，d 0故式（7-5）写成
反馈
图（7-1）
2
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❖ 进行系统设计，必须给出每个环节的传递函数。系 统中多数环节的传递函数较容易得到，较困难的是 主电路的建模。
❖ 开关电路模型：
理想开关模型
状态空间平均模型
小信号模型
❖ 以图7-2所示典型的降压电路为例，介绍这3种建模 方法。
VT
L
+
Ui
VD
C R Uo
x ˆ A x ˆ B u ˆ C d ˆ
（7-8）
13
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§7.2 系统的传递函数
一、开关电路
❖ 小信号模型的状态方程是线性定常的一阶微分方程 组,可以用来建立开关电路的传递函数。 对式（7-8）所示的小信号模型状态方程进行 Laplace变换，得复频域的小信号模型状态方程为
开关电源-控制系统的 原理
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§7.1 开关电路的建模
❖ 开关电源中，普遍采用负反馈控制，使其输出电压 或电流保持稳定，并达到一定的稳压或稳流精度。 因此，开关电源的主电路及反馈控制电路过程一个 自动控制系统，其典型结构图如图7-1所示。
给定 +
—
调节器
PWM比较器
开关电路 输出
整理，得
s x ˆ(s ) A x ˆ(s ) B u ˆ(s ) C d ˆ(s )
（7-9）
s I A x ˆ(s ) B u ˆ(s ) C d ˆ(s ) I :单位矩阵
14
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若(sI-A)可逆，得到小信号模型状态方程在复频 域的解为
x ˆ ( s ) ( s I A ) 1 B u ˆ ( s ) ( s I A ) 1 C d ˆ ( s )
xx0Fx0,xu0,d0xx0 Fx0,uu0,d0uu0Fx0,du0,d0dd0 Oxx0Ouu0Odd0
（7-6）
11
式中，F x ，F u的定义为
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F1
F x
x F
1 2
x1
Fn
x1
F1 x2 F2 x2
F1
xm F2
xm
7
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❖ 建立状态空间平均模型的另一种方法： 利用等效电压源或等效电流源代替开关器件， 从而直接导出状态空间平均模型。其步骤为： ❖在理想开关模型中，计算每个开关器件（包 括二极管）在一个开关周期中电压和电流的 平均值。 ❖用电压等于该平均电压的电压源，或电流等 于该平均电流的电流源代替该开关器件。