20170604-开关电源中的功率开关基础知识(一)
开关电源基础知识介绍
开关电源基础知识介绍•目录开关电源基础知识开关电源框架图及功能简介开关电源基本问题分析2017-3-142开关电源基础知识1、开关电源定义•••••开关电源就是通过控制电路，使电子开关器件不停地“开通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现电压变换，以及实现输出电压的可调和自动稳压的电源装置。
2017-3-143开关电源基础知识2、开关电源（PWM模式）的工作原理•••••••右图为最简单的开关电源，Ui是开关电源的输入电压，K是控制开关，R是负载。
••••••当控制开关K接通的时候，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton、幅度为Ui的脉冲电压；当控制开关K关断的时候，又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff，幅度为0的脉冲电压。
这样，控制开关K不停地“接通”和“关断”，在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压Uo。
2017-3-14开关电源基础知识3、开关电源常用拓扑介绍开关电源的基本拓扑可以分为两大类，一是非隔离拓扑，二是隔离拓扑。
非隔离拓扑•••••••••••••••••Buck•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Boost2017-3-145开关电源基础知识Buck‐boost非隔离拓扑的共性为输入输出共地，安全性能不佳。
2017-3-146开关电源基础知识隔离拓扑隔离拓扑是在非隔离拓扑的基础上发展起来的。
••••••••••••••••反激变换器••••••••••••••••••••••••••••••••••正激变换器2017-3-147开关电源基础知识•••••隔离型拓扑的优点是原副边地实现了电气隔离，且通过变压器绕组可以容易实现多路输出。
••••目前我司常用的拓扑主要为Boost（如PFC电路），反激变换器、半桥谐振LLC变换器。
2017-3-148目录开关电源基础知识开关电源框架图及功能简介开关电源基本问题分析2017-3-149开关电源框架图及功能简介反激框图2017-3-1410开关电源框架图及功能简介反激简介EMC电路：主要由保险丝，热敏电阻，压敏电阻，共模电感，X电容及Y电容整流二极管组成。
20170605-开关电源中的功率开关基础知识(四)
开关电源中的功率开关基础知识(四)普高（杭州）科技开发有限公司张兴柱博士电子开关的其它分类方式：1：按制作材料分类组成电子开关的材料已经经历了许多代，早期是硅（Si）、锗（Ge）、和镓（Ga），然后是砷化镓（GaAs），现在是碳化硅（SiC），以后可能会是氮化镓（GaN），再以后可能将是钻石（Diamond）。
随着组成电子开关的材料的不断升级，其各种特性也在大幅度地提高，如目前的SiC器件，它的开关速度、通态压降等均比之前的其它器件要好许多2：按是否可控分类电子开关按控制方式可以分成三类：一类是完全不控型器件，如二极管，它没有控制极，二极管的通断由加在其两端的电压控制，当二极管P-N结加上正向电压时，二极管就导通，当二极管P-N结加上反向电压时，二极管就截止。
第二类是半控型器件，如普通可控硅，它有一个控制极（门极），在普通可控硅的门栅之间加上一个合适的控制电压，如此时的阳极和栅极之间为正电压，那么可控硅就导通，导通后其控制电压就会失去控制作用，也即在导通期内去掉控制电压信号，可控硅仍然导通，只有当可控硅的电流为零，且电压反向后，其才能被关断。
另外当阳极和栅极之间为负电压时，普通可控硅是无法控制开通的，也即此时即使在普通可控硅的门栅之间加上一个合适的控制电压，它也不会导通。
第三类是全控型器件，根据控制信号是电压还是电流，又将其分成两个子类。
第一个子类是电压型控制器件，如MOSFET、IGBT等；第二个子类是电流型控制器件，如GTR和GTO。
例如N沟道MOSFET这种电压型全控器件，只要在它的门源之间加上一个合适的正电压信号后，它就会导通，在门源之间去掉这个控制电压后，它就会关断。
又例如NPN GTR这种电流型全控器件，只要在的它的基极通上一个合适的基极电流后，它就会导通，在它的基极将这个基流抽走并给一个小的反向基流后，它就会关断。
这些全控型器件作为电子开关时，可以非常方便地控制其通断，在开关处理同样的功率时，GTR所需的控制功率最大，GTO 所需的控制功率其次，MOSFET和IGBT所需的控制功率最小。
开关电源基础知识讲解 ppt课件
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开关电源
开关电源基础知识讲解
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开关电源主要类型
按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开（HardSwitching） 开关电源和软开关（Soft Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是 在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中 将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching loss）。当转换器的 工作状态一定时开关也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开 关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬 开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开 通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关（Zero-VoltageSwitching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（ZeroCurrent·Switching，ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开 关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化 创造 了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的 开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄 生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部， 这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压 开通方式（ZVS）。
信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
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，
《开关电源基础》课件
绿色环保
环保意识的提高促使开关电 源向更加绿色、环保的方向 发展，如采用高频化技术减 少电磁干扰和散热噪声等。
开关电源的应用前景展望
电动汽车与充电设施 随着电动汽车市场的不断扩大， 开关电源在充电设施领域的应用 将更加广泛，要求更高效率、更 安全可靠。
工业自动化与智能制造 工业自动化和智能制造领域对开 关电源的需求持续增长，要求其 具备高效、可靠、安全等特点。
开关电源的特点
总结词
高效率、高可靠性、体积小、重量轻
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等优点，在电子设备中广泛应 用。
开关电源的应用
总结词
计算机、通信、工业控制等领域
详细描述
开关电源在计算机、通信、工业控制等领域得到广泛应用，为各种电子设备提供稳定的电能供应。
02
开关电源的工作原理
冗余设计
采用并联、备份等冗余措施，提高电源的可用性和可靠性。
电磁兼容性设计
优化电路布局和元件选型，降低电磁干扰和噪声，提高电源的电 磁兼容性。
环境适应性设计
考虑电源在不同环境下的适应性，如温度、湿度、振动等，提高 电源的环境适应性。
05
开关电源的测试与调试
开关电源的测试项目
输入电压范围测试
检查开关电源在输入电压范围内的正 常工作情况，确保电源在各种电压条 件下都能稳定运行。
故障率。
开关电源的优化方法
最优控制策略
采用先进的控制算法，如PID、模糊控制等，实现快速响应、高精 度调节和高效运行。
元件选择与匹配
根据电路需求选择合适的元件类型和规格，优化元件参数匹配，降 低内阻和损耗。
热设计优化
合理设计散热结构和散热器，降低电源温升，提高元件寿命和电源 可靠性。
开关电源基本知识介绍
隔離型: 正激式(Forward Converter)﹑反激式(Flyback Converter)﹑推挽式(Push-pull converter) ﹑半橋式 (Half-bridge converter)﹑全橋式(Full-bridge 按DC/DC變換器 converter) 的工作方式划分 非隔離型: 降壓式(Buck Converter)﹑升壓式(Boost Converter)﹑ 升降壓式(Buck/Boost Converter)﹑Cuk Converter﹑Zeta Converter﹑Sepic Converter
AT: 6Pin+6Pin
PC機電源在286到早 期的586是AT電源。 AT電源共有四路輸出 （+5V、-5V、+12V、 -12V），另外還向主 板提供一個P.G信號
ATX: 20Pin
Intel 在1997年推出的 ATX電源標準，它主要增 加了3.3V和+5VSB兩路輸 出電壓和一個PS-ON信號。 利用+5VSB和PS-ON信號， 就可以實現軟件關機、鍵 盤開機、網絡遠程喚醒等 功能。
开关电源的新技術:
軟開關技術--減小開 關晶體管在轉換过程 中產生的損耗功率。
零電壓开关: 1)在开关管 開通前﹐ 使 其電壓下降 到零﹔ 2)在开关管 關斷時﹐使 其電壓保持 在零﹐或限 制電壓上昇 率
零電流开关
开关电源基本知识零介绍電壓开关
二.開關電源的分類
分類方法
類別
他激式(開關器件控制信號由專門的控制電路產生)﹑ 按激励方式划分 自激式(借助于變換器本身的正反饋信號實現開關管自持
一.开关电源同线性电源比較
線性电源 簡單示意圖
开关电源基础
详细描述
为了提高开关电源的功率密度，研究者们不断优化磁性元件和散热设计，减小产品的体 积和重量。同时，采用宽输入电压范围设计，使电源能够在较宽的电压范围内稳定运行， 提高了电源的适应性和可靠性。高功率密度与宽输入电压范围的开关电源能够更好地满
04 开关电源的性能指标
输入特性
输入电压范围
表示开关电源可以在一定范围内正常工作的 输入电压值。
电磁兼容性（EMC）
表示开关电源对电磁干扰的抑制能力，以确 保稳定运行。
输入电流
表示开关电源输入端允许的最大电流值。
浪涌电流
表示开关电源在启动时可以承受的电流峰值。
输出特性
01
02
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04
输出电压范围
开关电源的效率与损耗
效率
开关电源的效率是指输出功率与 输入功率的比值，效率越高，表 示能量转换越充分。
损耗
开关电源的损耗包括开关管损耗 、磁性元件损耗、整流二极管损 耗等，这些损耗都会导致电源效 率降低。
03 开关电源的电路设计
输入滤波电路设计
输入滤波电路的主要功能是滤除电网 中的谐波和干扰，同时防止开关电源 产生的高频噪声对电网造成影响。
输出电压不稳定
问题2
分析
可能是反馈环路增益不足或负载变化剧烈。
解决
调整反馈环路增益；优化负载变化剧烈的情况。
06 开关电源的发展趋势与展 望
高效率与高可靠性
总结词
随着能源资源的日益紧张，高效利用能源已成为社会的共识。开关电源作为能源转换的重要设备，其 高效率和可靠性是未来发展的必然趋势。
详细描述
开关电源知识点总结
开关电源知识点总结开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。
它由输入端、输出端和控制电路组成。
开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，在现代电子设备中得到广泛应用。
本文将从开关电源的工作原理、分类、特点以及应用等方面进行总结。
一、开关电源的工作原理开关电源的工作原理是利用开关管的导通和截止来实现电流的开关控制。
其基本电路由输入整流滤波电路、功率变换电路和输出稳压电路组成。
当输入交流电经过整流滤波电路后转换为直流电，然后经过功率变换电路进行直流电压的变换和调整，最后经过输出稳压电路得到稳定的直流电输出。
二、开关电源的分类根据输入电源的不同，开关电源可以分为交流输入型和直流输入型。
交流输入型开关电源主要用于家用电器等领域，直流输入型开关电源主要用于电子设备和通信设备等领域。
根据输出电压的性质，开关电源可以分为恒压型和恒流型。
恒压型开关电源输出电压恒定，适用于大多数电子设备；恒流型开关电源输出电流恒定，适用于LED照明等需求电流稳定的设备。
三、开关电源的特点1.效率高：开关电源的效率通常在80%以上，远高于传统的线性电源。
2.体积小：由于开关电源使用高频开关元件，可以大大减小变压器的体积，使整个电源的体积更加紧凑。
3.稳定性好：开关电源采用反馈控制，能够实现输出电压的稳定性和负载调整性能较好。
4.可靠性高：开关电源具有过载、过压、过流、短路保护等功能，能够有效保护电源和负载设备的安全。
5.工作频率高：开关电源采用高频开关元件，工作频率通常在20kHz以上，避免了传统电源的60Hz低频干扰。
四、开关电源的应用开关电源在各个领域都有广泛的应用。
在电子设备中，开关电源广泛应用于计算机、手机、平板电脑、电视等消费电子产品；在通信设备中，开关电源用于无线基站、通信交换机等设备；在工业控制领域，开关电源被广泛应用于PLC、变频器、伺服系统等设备；在LED照明领域，开关电源用于LED灯带、LED灯泡等。
总结：开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备，具有体积小、效率高、稳定性好等优点。
开关电源的基础知识
开关电源的基础知识一、电源的重要性随着高科技的电脑及相关产品逐渐进入平常百姓家，人们对电脑及相关产品的认识不断深入。
对于电脑来讲，最重要的硬件主要有两个：一个是CPU，其作用相当于人的大脑，是电脑的核心；二是电源，其作用相当于人的心脏。
如果没有高品质的电源，再好的CPU及其它电脑部件都无法充分稳定的发挥作用，甚至可能对电脑主机造成伤害。
然而在DIY市场，长期以来人们强调的是CPU、主板、显卡等硬件，对电源不太重视，忽略了开关电源的质量对电脑的可靠性、稳定性以及对使用者健康的影响。
其实，国际知名品牌电脑厂商对电源非常重视，如IBM等世界名牌电脑的电源采购价高达每台18-25美元，正是源于他们对电源品质的高标准要求。
根据统计，电脑故障的40％~60％是由于电源引起，而一台电源只占电脑整机价值的2％--3％，电源选用不当，不但可能烧毁CPU、主板、硬盘，还可能给使用者健康和生命财产安全造成损失，因而有必要重新认识电源的重要性。
二、电源的工作原理市电进入电源，首先要经过扼流圈和电容，滤除高频杂波和同相干扰信号。
然后再经过电感线圈和电容，进一步滤除高频杂波。
接下来再经过由4个二极管组成的全桥电路整流，和大容量的滤波电容滤波后，电流才由高压交流电转换为高压直流电。
经过了交直转换后，电流就进入了整个电源最核心的部分－－开关电路。
开关电路主要由两个开关管组成，通过它们的轮流导通和截止，便将直流电转换为高频率的脉动直流电。
接下来，再送到高频开关变压器上进行降压。
经过高频开关变压器降压后的脉动电压，同样要使用二极管和滤波电容进行整流和滤波，此外还会有1、2个电感线圈与滤波电容一起滤除高频交流成分。
经过上面一系列工序后，输出的的电流，才算真正完成电脑所需要的较为纯净的低压直流电。
三、有关性能参数说明1、 PG ( POWER GOOD ) 信号从电源开通那一瞬间起，到电源输出稳定电压需要一定的时间，+5V的爬升时间通常为2ms~20ms。
开关电源基础知识学习资料
T = tON + tOFF
volatge, vL(t)
Buck的两个基本的公式
在电感电流连续模式CCM下： Vo=（Ton/T）×Vin=D × Vin
L=（(Vபைடு நூலகம்n-Vout)*Vout） /(ΔI*f*Vin)，这里的ΔI一般 取输出电流的10~30%。
2024/8/31
tON
VIN - VO
➢ 保护功能及附属功能： 1、OCP，OVP，OTP，欠压保护，限功率； 2、 绝缘电阻、绝缘电压、漏电流。
➢ 结构要求： 1、外形尺寸，2、外包装，3、安装条件，4、冷却方式，5、接口方式，6、 重量，7、名牌。
➢ 安规标准及EMC标准： 1、认证标志，3C，UL，GS，PSE，2、EMI测试标准。
工作原理： 通市电，经起动电阻R32 R33 R34给电容C8充电到15V-UVLO(OFF)。IC 开始工作， 输出PWM 脉冲，驱动MOSFET Q2导通，由于输出整流二极管D5、D6反偏截止，能 量存储在变压器T2原边电感。当变压器原边电流上升到输出反馈的设定值，无输出脉 冲，MOSFET Q2关断，D5、D6导通，进入反激阶段，能量从变压器原边传递到变压 器次级，经整流滤波给客户负载供电。如此周而复始，直至关机或保护。
开关电源基本概念3--主要技术指标
➢ 输入要求； 1、输入电压范围，2、输入电压频率，3、额定输入电流，4、输入电压跌落 及瞬间停电，5、浪涌冲击电流，6、静态功耗效率，能效标准，7、输入单 相或三相制，单相分两线制或三线制（classⅠ，classⅡ)，8、保险管。
➢ 输出要求： 1、额定输出电压，2、额定输出电流，3、稳压精度：电压调整率，负载调整 率，纹波及噪声；4、瞬态特性：启动时间，保持时间，输出电压的上升时间、 下降时间、过冲、欠冲。
20170605-开关电源中的功率开关基础知识(三)
开关电源中的功率开关基础知识(三)普高（杭州）科技开发有限公司张兴柱博士电子开关的分类方式一：1：单象限电子开关(a) 第I象限 (b) 第II象限图1：单象限电子开关图1中的两个电子开关就是单象限电子开关，其中图1(a)的电子开关（三极管）可以看成是第I象限的电子开关，因为其导通时允许流过的电流方向为正方向（c到e），截止时允许承受的电压方向也为正方向（c到e）；图1(b)的电子开关（二极管）可以看成是第II象限的电子开关，因为其导通时允许流过的电流方向为正方向（A到K），截止时允许承受的电压方向且为反方向（K到A）。
2：两象限电子开关(a) I、IV象限(b) I、II象限图2：两象限电子开关图2中的两个电子开关就是两象限电子开关，其中图2(a)的电子开关（MOSFET）可以看成是第I、IV象限的电子开关，因为其导通时允许流过的电流方向既可以为正方向（D到S），也可以为反方向（S到D），但其截止时允许承受的电压方向只能是正方向（D到S），这种两象限电子开关也叫电流双向电子开关。
图2(b)的电子开关（可关断可控硅）可以看成是第I、II象限的电子开关，因为其导通时允许流过的电流方向只能为正方向（G到K），而其截止时允许承受的电压方向且既可以是正方向（G到K），也可以是反方向（K到G），这种两象限电子开关也叫电压双向电子开关。
MOSFET虽然是电流双向电子开关，但其寄生二极管的开关特性一般很差，所以在应用中要避免该二极管的工作。
在普通DC-DC功率变换器中的原边MOSFET，该二极管一般不会工作，所以MOSFET的工作在第I象限中进行；当MOSFET作为DC-DC变换器的同步整流开关时，其寄生二极管一般也不会工作，此时在负载较重时，MOSFET的工作落在第IV 象限，在负载较轻时，MOSFET的工作就既可能在第IV象限、也可能在第I象限，起了到一个电流双向开关的角色。
具有体二极管的IGBT也是电流双向电子开关，当该体二极管的开关特性不好时，要避免让其体二极管工作。
开关电源
开
环
电
增益
压
增
益
（
相位
dB)
Fosc(Hz)
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■电流取样比较器和脉宽调制锁存器 输出过压和开关管过流均能使输出处于静区
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■欠压锁定
工作电源和参考电源的欠压锁定功能保证芯片处 于正常工作情况下才能输出
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■输出电路 ◇ 专门驱动MOSFET； ◇ ±1.0A电流 ◇ 50ns上升和下降时间 ◇ 有效的欠压锁定功能
RT(k)
静区%
Fosc(Hz) RT与fosc关系曲线
Fosc(Hz) 输出静区时间和fosc关系曲线
开关电源知识讲座—典型控制芯片
UC3842工作时序图
CT
锁存器 置位输入
输入/补偿 电流取样输入
锁存器 复位输入
输出
大RT和小CT
小RT和大CT
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■误差放大器
◇反相输入输出；◇90dB直流电压增益；◇工作带宽1MHz
谢谢！
5、开关电源主要技术指标： ◆输入电源：AC/DC，电压/电流范围 ◆电源输出：AC/DC，电压/电流范围，准确度
多路输出（关键主输出） ◆工作功率：最大工作功率 ◆工作频率：1~1000KHz ◆输出纹波：10~1000 mv ◆过压过流保护功能 ◆工作环境：温度、湿度、辅助风冷
开关电源知识讲座—典型控制芯片
输出波形
50ns/格
开关电源知识讲座—典型控制芯片
■参考电压 ◇ 输出电压：5.0±0.2% (T=25℃) ◇ 输出电流：≥20 mA ◇ 具有输出短路保护功能 ◇ 主要任务是为振荡器定时电容提供充电电流
开关电源知识点总结
开关电源知识点总结开关电源是一种将交流电转换为直流电供应给电子设备使用的电源装置。
在现代电子设备中广泛应用，如计算机、手机、电视等。
本文将从开关电源的原理、分类、工作方式和应用等方面进行总结。
一、开关电源的原理开关电源的核心是开关电源变换器。
它通过开关管的开关动作，将交流电转换为直流电。
其工作原理主要包括两个过程：变压和整流。
变压过程是通过变压器将输入电压变换为适合开关管工作的电压，然后经过整流电路将交流电转换为直流电。
二、开关电源的分类开关电源可以根据输出电压的稳定性、输入电压范围、功率和用途等特点进行分类。
1. 从输出电压的稳定性来看，开关电源可以分为线性稳压电源和开关稳压电源。
线性稳压电源通过线性调整器来稳定输出电压，但效率较低。
而开关稳压电源则通过开关管的开关动作来调整输出电压，效率较高。
2. 从输入电压范围来看，开关电源可以分为宽输入电压范围和窄输入电压范围的电源。
宽输入电压范围的电源适用于输入电压波动较大的场合，而窄输入电压范围的电源则适用于输入电压稳定的场合。
3. 从功率来看，开关电源可以分为小功率开关电源和大功率开关电源。
小功率开关电源适用于低功率设备，大功率开关电源适用于高功率设备。
4. 从用途来看，开关电源可以分为通用开关电源和专用开关电源。
通用开关电源适用于多种电子设备，而专用开关电源则针对特定设备进行设计。
三、开关电源的工作方式开关电源有两种主要的工作方式：连续导通模式和断续导通模式。
1. 连续导通模式是指开关管在每个工作周期内都处于导通状态。
这种工作方式的优点是输出电流波形较为平滑，适用于大功率输出。
但是由于开关管一直导通，会产生较大功率损耗。
2. 断续导通模式是指开关管在每个工作周期内都处于导通和截止两种状态之间切换。
这种工作方式的优点是开关管的功率损耗较小，适用于小功率输出。
但是由于开关管的开关频率较高，可能会产生较大的干扰。
四、开关电源的应用开关电源由于其高效率、小体积和稳定性好的特点，在各个领域得到了广泛应用。
开关电源的基本常识
• IQC培训教材 • 讲解:林小喜
2020/4/19
電源的基本常識
➢基 本 概 念 :
➢電
源:
➢
1.自身能直接提供電能滿足用電器需
➢
要的裝置(非所講內容)
➢
2.自身不能提供能量但可以通過轉化
➢
來滿足用電器的需要
➢分
類 : (按轉換形式)
➢
線性電源
➢
開關電源
2020/4/19
線性電源與開關電源區別
• 2.當Q b極加入0v時Q ce截止 電路斷開R不消耗能量
2020/4/19
開關電源簡介
•.
T D5
+
D1
D2
L
R1
C3
-
C1
N Q1
R4
D3
D4
R2
1
C2
Q2 3
4 PC R3
R7
C4
K SHR
R5 2
R
A R6
2020/4/19
重要元件解析
•.
R
A
K
K K
R R
A 2.5V
A
• .A431特性:
2020/4/19THE END2020 Nhomakorabea4/19
➢線 性 電 源 :
➢優
點:
➢
輸出波動小,輻射干擾小
➢缺
點:
➢
體積大,笨重,輸入范圍小,效率低,輸出
➢
功率小
➢開 關 電 源 :
➢優
點:
➢
體積小,重量輕,輸入范圍寬,效率高,輸
➢
出功率較大
➢缺
點:
➢
(整理)开关电源基础知识
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低．如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有.开关电源的工作原理是:1.交流电源输入经整流滤波成直流;2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源ATX电源的主要组成部分EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。
一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。
二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝，然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波，然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。
保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件，而限流电阻含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对内部元件的电流冲击。
《开关电源的基础知识》
开关电源的基础知识
讲解：张爱华
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一.电压，电流，功率的定义
1.电压 Voltage ( U ) a.定义:两点之间的电位差就称为电压,单位伏特(V). b.安全电压:对人体安全的电压干燥情况下不高于36V.
C.我们中国的市电电压220V/50HZ（日本和一些欧洲的国 电为110V）.
b.功率计算公式：P=UI.
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二.交流电与直流电
1.交流电 (Alternating Current,简称为AC) a:定义:一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或 电流。
2.直流电（Direct Current,简称DC）
b.指方向和时间不作周期性变化的电流.
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Q&A Thank you !
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六.开关电源方框图
1、输入部分： 输入部分包含的一般参数主要有:输入电压范围,输入电流,输入频率,待机 功耗,冲击电流,PF值,效率等 。 2、输出部分： 输出部分主要包括:输出电流及输出电流的精度，输出电压范围等
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附录:世界各地电压情况
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附录:世界各地电压情况
2.电流 Current ( I ) a.定义:正电荷的定向移动,单位安培(A)
家的市
b.安培是国际单位制中所有电性的基本单位.除了A，常用的单位有 毫安（mA）,微安(μA) . 3.功率 Power ( W )
a.单位时间内所做的功或单位时间内转移或转换的能量.单位是“瓦 特”,简称“瓦”,符号是“W”.
2.转换效率高，频率高,功率因数高，带载能力强.
3.体积可以做的比较小，比较轻. 4.缺点:噪声小,纹波大,辐射大.
开关电源的基础知识 ppt课件
(2).开关管V的截止期内，储能电感中 电流的最大变化量为
ILma1xUi LUO•tON
ILm
a2x
UO L
•tOFF
(3).开关管V导通期与截止期能量转换的条件：
Ui LUO•tONU LO•tOFF 即 U OtOt N O tO NF •U FiD •U itT O• N U i
另一种并联独立输出型开关电源
开关由一个功率场效应管构成（兼脉冲发生），也称为单端型。
脉宽调制等由集成电路UC3842 完成。
开关管导通时储能，开关截止时，储能释放给负载，称为单端型反激式。 开关管导通时间长，传输电能多，变压器次级绕组输出电压高、电流大。 用PWM控制功率开关管， 就可以改变次级绕组输出的电压和电流，同时， 使用闭环反馈可以稳定电压、电流或限制功率。
1.1开关电源组成及开关电源实例
3、并联独立输出型：通过续流电感的电磁耦合，实现隔离输出。 （电源输入端不使用变压器、实现多种电压输出）
＊应用最多的一种电路形式
＊三极管V可使用功率场效应管 ＊脉冲调宽、脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如TOP221TOP227
1.1开关电源组成及开关电源实例
(1).串联调整式线性性稳压器 (2).并联调整式线性性稳压器 (3).开关式稳压器
1.2 稳压电源的分类 二、开关电源的分类 1. 按激励方式分类
1.2 稳压电源的分类 二、开关电源的分类 2. 按控制原理(调制方式)分类
(1)脉宽调制型(PDM)开关电源
(2)脉频调制型(PFM)开关电源 (3)混合型开关电源 (4)脉冲密度调制型(PDM)开关电源
2. 开关稳压电源的缺点
(1)电压调整率和负载调整率较差 (2)存在较严重的开关噪声和干扰 (3)电路复杂，不便于维修
开关电源基础知识讲义
第一部分：开关电源基础一、什么是开关电源标志电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声等等；在同一参数要求下，又有体积、重时、形态、功率、可靠性等指标。
凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一种形态的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（Switching Power Supply）。
开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，因为它是转换的核心，涉及频率变换，目前DC-DC变换中所用的频率提高最快。
它要提高频率中碰到的开关过程、损失机制，为提高效率而采用的方法，也可为其它转换方法参考。
值得指出，常见到离线式开关变换器（off-line Switching Converter）名称，是AC-DC变换，也常称开关整流器；它不单是整流的意义，而且整流后又作了DC-DC变换。
所以说离线并不是变换器与市电线路无关的意思，只是变换器中因有高频变压器隔离，故称离线。
二、开关电源设计总原则及总要求：1. 设计总原则：产品的设计和结构必须符合适用国家适用类别的安规及EMC。
2. 设计总要求：产品的设计和结构必须能够保证在正常使用和可能的失败条件下，不会对使用者产生触电和其它危险, 及不会对周围环境产生危害,如火灾等.3. 设计具体要求：满足客户的需求（如电气、安规、价格及其它特殊需求）。
三、开关电源分类：1. 按激励形式不同，可分为自激式与他激式两种自激式：单管式与推挽式（开关晶体管的激励信号如来自本身输出负载藕合而得，称之为自激）他激式：调频，调宽，调幅，谐振目前应用较广的为调宽型，它又包括正激，反激，半桥，全桥四种。
2. 以应用线路分类：顺向式( Forward ) --- 60W~600W返驰式 ( Flyback ) --- 100W~半桥式 ( Half-Bridge ) --- 200W ~ 500W全桥式( Full-Bridge ) --- 500W~推挽式( Push-Pull ) --- 500W~铃流扼制式( Ringing Choke Converter ) --- 20W~CUK式 --- 无输出连波(Output Ripple-less)SEPIC式 --- 无输入连波(Input Ripple-less)共振式 ( Resonant ) --- 低损失(Loss-less)四．开关电源中的常用术语效率：电源的输出功率和输入功率的百分比。
开关电源基础知识..PPT文档29页
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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开关电源基础知识..
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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开关电源中的功率开关基础知识(一)
普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士
理想开关的特征：
理想开关是电路中早就学过的一个元件，其符号如图1(a)所示，通过控制，可以让开关K K
控制
K (a) 符号 (b) 简化
图1：理想开关的电路符号
图1：导磁材料的BH 曲线
闭合或者断开，在电路教材中，为了简单起见，这种开关上的“控制”两字一般不加标注，其符号被进一步简化成图1(b)所示。
电路中的理想开关，其特征是闭合时的电压为零，断开时的电流为零。
考虑控制及实际开关的限制，我们可以把图1(a)的这种理想开关在工作时的特征进一步细化成稳态特征和动态特征，总结如下：
A ：稳态特征：
当开关闭合时，作为理想开关的必要条件是：（1）：开关两端的电压为零；（2）：开关中流过的电流方向和大小无限制，即开关中的电流方向既可以正方向、也可以反方向，开关中流过的电流额定为无限大。
当开关断开时，作为理想开关的必要条件是：（1）：开关中流过的电流为零；（2）：开关两端的电压方向和大小无限制，即开关中的电压方向既可以正方向、也可以反方向，开关两端的电压额定为无限大。
B ：动态特征：
开通过程，即开关从断开到闭合的过程，作为理想开关的必要条件是：控制开关开通的信号功率为零；开关开通过程的时间为零，即开关的开通可瞬间完成而且其控制不需要功率。
断开过程，即开关从闭合到断开的过程，作为理想开关的必要条件是：控制开关断开的信号功率为零；开关断开过程的时间为零，即开关的断开可瞬间完成而且其控制不需要功率。
具有上面稳态特征和动态特征的开关就是理想开关，对这种理想开关，我们还可以用图2的波形来形象地表示其特征。
其中控制信号为“H ”时，开关闭合，闭合时开关中的电流为
Ion ，其值由外部电路决定，方向既可以正方向也可以反方向，且大小无限制，闭合时开关两端的电压为零；当控制信号为L 时，开关断开，断开时开关两端的电压为Voff ，其值由
控制
开关 电流
Ion H
L
开关
电压Voff 控制
图2：理想开关的电路波形
外部电路决定，方向既可以正也可以负，且大小无限制，断开时开关中的电流为零；当控制从H 瞬间跳变到L 时，开关也从闭合瞬间跳变到断开，跳变过程中，开关两端不会有高压产生；当控制从L 瞬间跳变到H 时，开关也从断开瞬间跳变到闭合，跳变过程中，开关内部不会有浪涌电流产生。
另外开关的控制不需要任何功率，也就是说，如果控制的H 是一个电位，则受控开关的控制阻抗必定无限大；如果控制的H 是一个电流，则受控开关的控制阻抗必定为零。
对照理想开关的这些特征，大家以前接触过的所有开关就都不是理想开关，它们与理想开关在某些特征方面总存在较大的差别。
如机械开关、电器开关等，其稳态特征与理想开关较为接近，但其动态特性且与理想开关相差甚远；再如电子开关，其动态特性与理想开关比较接近，但其稳态特性且与理想开关相差较远。
同在电子开关中，有些电子开关的稳态特性相对接近理想开关，如普通可控硅，而有些开关的动态特性相对接近理想开关，如功率MOSFET 。
因此不断去研制接近理想开关特征的实际开关，是科学上一件非常重要的工作。
二十世纪五十年代以来，由于晶体管的发明，已使电子开关成为了一种最重要的开关，其朝理想开关逼近的研究取得了突飞猛进的成就。