《开关电源培训》PPT课件
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《开关电源培训》课件
开关电源的安全与环保
开关电源的安全标准
国际标准：IEC 609501
国内标准：GB 4943.12011
安全要求：防触电、防过 热、防电磁干扰等
环保要求：低噪音、低辐 射、低能耗等
开关电源的安全防护措施
接地保护：确保开关电源的接地线可靠连接，防止触电事故发生
过压保护：设置过压保护电路，防止电压过高导致设备损坏
控制电路：控制开关管的开关状态， 实现电源的稳压和稳流
整流器：将交流电转换为直流电
输出滤波器：用于滤除输出电压中的 高频噪声和干扰
开关管：控制电源的开关状态，实现电 源的稳压和稳流
反馈电路：检测输出电压，实现电源 的稳压和稳流
开关电源的工作流程
输入电压：将交 流电转换为直流 电
整流滤波：将直 流电转换为稳定 的直流电
开关电源具有体积小、重量 轻、效率高等优点
开关电源广泛应用于各种电 子设备中，如计算机、手机、
电视等
开关电源的分类
按照输入电压分类：单相输入、三相输入、多相输入 按照输出电压分类：单相输出、三相输出、多相输出 按照输出功率分类：小功率、中功率、大功率 按照控制方式分类：线性控制、开关控制、混合控制 按照应用领域分类：工业控制、通信设备、医疗设备、家用电器等
开关电源的参数设计
输入电压范围：确定开关电源的输入电 压范围，以满足不同应用场景的需求。
输出电压和电流：确定开关电源的输 出电压和电流，以满足不同负载的需 求。
功率因数：优化开关电源的功率因数， 降低对电网的影响，提高电网的稳定 性。
电磁兼容性：优化开关电源的电磁兼 容性，降低对其他设备的干扰，提高 系统的稳定性。
开关电源的应用
家用电器： 如电视、 冰箱、洗 衣机等
开关电源设计入门培训资料(ppt48张)
保险丝(Fuse)
保险丝的工作原理
保险丝通电时，由电能转换的热量使可熔体的 温度上升。正常工作电流或允许的过载电流通 过时，产生的热量通过可熔体、外壳体向周围 环境辐射，通过对流、传导等方式散发的热量 与产生的热量逐渐达到平衡。如果产生的热量 大于散发的热量，多余的热量就逐渐积聚在可 熔体上，使可熔体温度上升；当温度达到和超 过可熔体的熔点时，就会使可熔体熔化、熔断 而切断电流，起到了安全保护电路的作用。
功率二极管
功率场二极管选择及应用降额. 1)平均连续电流:80% 2) 浪涌电流: 90% 3)浪涌I2t: 80% 4)反向电压: 80% 5)雪崩能量: 不允许 6)最大的结温: 80%
功率二极管
功率二极管规格书
保险丝(Fuse)
保险丝的作用 1）正常情况下，保险丝在电路中起连接电 路的作用。 2）非正常情况下，保险丝作为电路中的安 全保护元件，通过自身熔断安全切断并 保护电路。
如上图所式，栅极电压从0V上升到10V过程中，栅极电流Ig包括I1和I2两 部分，
功率场效应管 (Mosfet)
Hale Waihona Puke 需要栅极的总电流Ig为Ig=I1+I2=0.36+0.564=0.924A
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动上升和下降时间 导通延迟时间：Trd=Vgsth（2.5V)-（0V） 关断延迟时间: Tfd=Vgl（10V)-Vgsth（2.5V)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动电路
10 R1
12 V1 1u C1 V2 1K R2
《开关电源预备知识》课件
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的装置，通过控制开关管的工作 状态，将直流电能转换为所需电压和电流的电源。它主要由输入 电路、输出电路、开关管、控制电路等部分组成。
开关电源的特点
要点一
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、动态响应快、输 出电压和电流可调等优点。
要点二
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，比传统的线性电源效率 更高。由于开关电源的开关管工作在高频率下，使得变压 器和电感等元件可以小型化，从而实现体积小、重量轻的 特点。此外，开关电源的动态响应较快，可以快速响应负 载的变化。同时，开关电源的输出电压和电流可以通过控 制电路进行调节，具有很高的灵活性。
开关电源的工作流程
输入电路将外部电源转 换为直流电压。
控制电路根据输出电压 和电流的需求，调节开 关的通断时间。
开关的通断时间决定了 输出电压和电流的大小 。
输出电路对输出电压和 电流进行滤波和稳定， 以提供给负载。
开关电源的波形分析
输入波形
分析输入电压和电流的波形，了解输入电路的工 作状态。
控制波形
散热器
选择合适的散热器，确保开关电源在 工作过程中能够及时散热，防止过热 。
开关电源的热设计
自然散热
利用自然对流和辐射的 方式进行散热，如散热
片、散热风扇等。
强制散热
利用强制对流的方式进 行散热，如散热风扇、
压缩空气等。
液冷散热
利用液体冷却的方式进 行散热，如水冷、油冷
等。
热管散热
利用热管导热性能强的 特点进行散热。
。
详细描述
为了满足电子设备小型化和轻量化的需求，开关电源不断在减小体积和重量方面进行创 新。通过采用先进的半导体工艺、优化电路设计和布局、集成化模块化设计等手段，不 断减小开关电源的体积和重量。此外，集成化的开关电源能够将多个功能模块集成在一
开关电源是一种将电能进行转换的装置，通过控制开关管的工作 状态，将直流电能转换为所需电压和电流的电源。它主要由输入 电路、输出电路、开关管、控制电路等部分组成。
开关电源的特点
要点一
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、动态响应快、输 出电压和电流可调等优点。
要点二
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，比传统的线性电源效率 更高。由于开关电源的开关管工作在高频率下，使得变压 器和电感等元件可以小型化，从而实现体积小、重量轻的 特点。此外，开关电源的动态响应较快，可以快速响应负 载的变化。同时，开关电源的输出电压和电流可以通过控 制电路进行调节，具有很高的灵活性。
开关电源的工作流程
输入电路将外部电源转 换为直流电压。
控制电路根据输出电压 和电流的需求，调节开 关的通断时间。
开关的通断时间决定了 输出电压和电流的大小 。
输出电路对输出电压和 电流进行滤波和稳定， 以提供给负载。
开关电源的波形分析
输入波形
分析输入电压和电流的波形，了解输入电路的工 作状态。
控制波形
散热器
选择合适的散热器，确保开关电源在 工作过程中能够及时散热，防止过热 。
开关电源的热设计
自然散热
利用自然对流和辐射的 方式进行散热，如散热
片、散热风扇等。
强制散热
利用强制对流的方式进 行散热，如散热风扇、
压缩空气等。
液冷散热
利用液体冷却的方式进 行散热，如水冷、油冷
等。
热管散热
利用热管导热性能强的 特点进行散热。
。
详细描述
为了满足电子设备小型化和轻量化的需求，开关电源不断在减小体积和重量方面进行创 新。通过采用先进的半导体工艺、优化电路设计和布局、集成化模块化设计等手段，不 断减小开关电源的体积和重量。此外，集成化的开关电源能够将多个功能模块集成在一
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》PPT课件第一章：开关电源概述1.1 教学目标让学生了解开关电源的基本概念、工作原理和特点让学生掌握开关电源的应用领域和分类1.2 教学内容开关电源的基本概念开关电源的工作原理开关电源的特点开关电源的应用领域开关电源的分类1.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的基本概念、工作原理、特点、应用领域和分类案例分析法：分析实际应用中的开关电源案例，加深学生对开关电源的理解第二章：开关电源的组成与工作原理2.1 教学目标让学生了解开关电源的组成部件及其作用让学生掌握开关电源的工作原理2.2 教学内容开关电源的组成部件：输入滤波器、整流器、开关器、输出滤波器、控制电路等各组成部件的作用开关电源的工作原理：开关器的导通与截止、脉宽调制（PWM）控制、电压反馈等2.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的组成部件及其作用，开关电源的工作原理互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第三章：开关电源的设计与仿真3.1 教学目标让学生了解开关电源的设计流程让学生掌握开关电源的仿真方法3.2 教学内容开关电源的设计流程：需求分析、电路设计、参数选型、PCB布线等开关电源的仿真方法：电路仿真软件的使用、仿真参数设置、结果分析等3.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的设计流程和仿真方法实践教学法：引导学生使用电路仿真软件进行实际案例的仿真，培养学生的实际操作能力第四章：开关电源的测试与维护4.1 教学目标让学生了解开关电源的测试方法让学生掌握开关电源的维护技巧4.2 教学内容开关电源的测试方法：性能测试、安全测试、电磁兼容性测试等开关电源的维护技巧：日常检查、故障排除、更换故障部件等4.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的测试方法和维护技巧案例分析法：分析实际应用中的开关电源测试和维护案例，加深学生对测试和维护的理解第五章：开关电源在实际应用中的案例分析5.1 教学目标让学生了解开关电源在实际应用中的典型应用案例让学生掌握开关电源在实际应用中的优势和注意事项5.2 教学内容开关电源在实际应用中的典型应用案例：通信设备、电力系统、电子设备等开关电源在实际应用中的优势：高效节能、小巧轻便、稳定性好等开关电源在实际应用中的注意事项：选型、安装、散热等5.3 教学方法讲授法：讲解开关电源在实际应用中的典型应用案例、优势和注意事项互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第六章：开关电源的效率与损耗分析6.1 教学目标让学生了解开关电源的效率及其影响因素让学生掌握开关电源的损耗类型及其减小方法6.2 教学内容开关电源的效率：定义、计算方法、影响因素开关电源的损耗：开关损耗、导通损耗、电阻损耗、磁性元件损耗等提高开关电源效率的方法：电路设计优化、元件选型、散热设计等6.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的效率及其影响因素，开关电源的损耗类型及其减小方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第七章：开关电源的稳定性与保护7.1 教学目标让学生了解开关电源的稳定性及其影响因素让学生掌握开关电源的保护措施7.2 教学内容开关电源的稳定性：振荡、噪声、失稳等现象及其影响因素开关电源的保护措施：过流保护、过压保护、短路保护、过温保护等7.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的稳定性及其影响因素，开关电源的保护措施互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第八章：开关电源的EMI与EMC设计8.1 教学目标让学生了解开关电源的EMI问题及其产生原因让学生掌握开关电源的EMC设计方法8.2 教学内容开关电源的EMI问题：定义、产生原因、影响因素开关电源的EMC设计方法：滤波设计、屏蔽设计、接地设计等8.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的EMI问题及其产生原因，开关电源的EMC设计方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第九章：开关电源的环保与节能9.1 教学目标让学生了解开关电源的环保意义及其要求让学生掌握开关电源的节能设计方法9.2 教学内容开关电源的环保意义：减少有害物质排放、提高资源利用率等开关电源的节能设计方法：效率优化、功率因数校正、智能化控制等9.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的环保意义及其要求，开关电源的节能设计方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第十章：开关电源的应用案例解析10.1 教学目标让学生了解开关电源在不同领域的应用案例让学生掌握开关电源在实际应用中的优缺点10.2 教学内容开关电源在各领域的应用案例：通信、计算机、家电、汽车等开关电源在实际应用中的优缺点：体积小、效率高、稳定性好等10.3 教学方法讲授法：讲解开关电源在不同领域的应用案例，开关电源在实际应用中的优缺点互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问重点解析本文教案主要涵盖了开关电源的基本概念、组成与工作原理、设计与仿真、测试与维护、实际应用案例分析、效率与损耗分析、稳定性与保护、EMI与EMC设计、环保与节能以及应用案例解析等十个章节。
开关电源基本知识培训讲议共55页PPT资料
整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流 电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2.DC 输入滤波电路(PFC)原理：
① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波 网络主要是对输入大功率开关电源的电磁噪声及杂 波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止大 功率开关电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、 C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
2. 大功率开关电源反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、 C1为削尖峰电路。L1为续流电 感，R2为假负载，C4、L2、C5组成π型 滤波器。
3、大功率开关电 源同步整流电路： 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经 C2、R5、R6、R7使
Q2导通，电路构成回路，Q2 为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。 当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使 Q1导通，Q1为续流 管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成π 型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。
第二部分 例 4-16V,40A输出大功率开关电源电路设 计
摘要：介绍一种采用半桥电路的开 关 电源，其输入电压为交流220V±20％， 输出电压为直流4～16V，最大电流40A， 工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设
3、基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图所示。此开关电源已成功地作为实验室电源、通信基 站电源使用。其效率≥85％，纹波优于30mVP-P，产品可靠性高、成本低，具 有一定的市场 竞争力。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥 变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS 管，通过功率 变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到 稳定的直流输出电压。
2.DC 输入滤波电路(PFC)原理：
① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波 网络主要是对输入大功率开关电源的电磁噪声及杂 波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止大 功率开关电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、 C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
2. 大功率开关电源反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、 C1为削尖峰电路。L1为续流电 感，R2为假负载，C4、L2、C5组成π型 滤波器。
3、大功率开关电 源同步整流电路： 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经 C2、R5、R6、R7使
Q2导通，电路构成回路，Q2 为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。 当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使 Q1导通，Q1为续流 管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成π 型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。
第二部分 例 4-16V,40A输出大功率开关电源电路设 计
摘要：介绍一种采用半桥电路的开 关 电源，其输入电压为交流220V±20％， 输出电压为直流4～16V，最大电流40A， 工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设
3、基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图所示。此开关电源已成功地作为实验室电源、通信基 站电源使用。其效率≥85％，纹波优于30mVP-P，产品可靠性高、成本低，具 有一定的市场 竞争力。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥 变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS 管，通过功率 变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到 稳定的直流输出电压。
《开关电源培训》课件2
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，因此能够有效地减 少能源浪费。此外，由于开关电源的体积小、重量轻，因此便于携带和移动。 同时，由于其制造成本较低，因此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用
总结词
开关电源广泛应用于计算机、通讯、电力、工业控制等领域，为各种电子设备和仪器提供稳定的电源供应。
06
开关电源的发展趋势与展望
开关电源的技术发展
80%
高效能技术
随着电力电子技术的进步，开关 电源的效率不断提升，有助于减 少能源浪费和设备发热。
100%
数字化控制
数字化控制技术应用于开关电源 ，可以实现更精确的电压和电流 调节，提高电源性能和稳定性。
80%
模块化设计
模块化设计使得开关电源更加灵 活和 Nhomakorabea于维护，有助于缩短产品 开发周期和降低成本。
01
02
03
04
按功率分类
小功率、中功率和大功率开关 电源。
按输出类型分类
单路输出和多路输出开关电源 。
按控制方式分类
脉宽调制（PWM）和脉频调 制（PFM）开关电源。
按电路结构分类
串联式、并联式和串并联式开 关电源。
开关电源的选型原则
根据负载需求选择合适 的功率和电压等级。
考虑输入电压和输出电 压范围以及稳定性要求 。
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，其核心是通过控制开关 管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换成所需的直流 电压或交流电压。在开关电源中，电能被转换为高频交流电，然 后通过整流和滤波电路转换成所需的直流电压或交流电压。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，因此在许多领域得到 广泛应用。
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，因此能够有效地减 少能源浪费。此外，由于开关电源的体积小、重量轻，因此便于携带和移动。 同时，由于其制造成本较低，因此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用
总结词
开关电源广泛应用于计算机、通讯、电力、工业控制等领域，为各种电子设备和仪器提供稳定的电源供应。
06
开关电源的发展趋势与展望
开关电源的技术发展
80%
高效能技术
随着电力电子技术的进步，开关 电源的效率不断提升，有助于减 少能源浪费和设备发热。
100%
数字化控制
数字化控制技术应用于开关电源 ，可以实现更精确的电压和电流 调节，提高电源性能和稳定性。
80%
模块化设计
模块化设计使得开关电源更加灵 活和 Nhomakorabea于维护，有助于缩短产品 开发周期和降低成本。
01
02
03
04
按功率分类
小功率、中功率和大功率开关 电源。
按输出类型分类
单路输出和多路输出开关电源 。
按控制方式分类
脉宽调制（PWM）和脉频调 制（PFM）开关电源。
按电路结构分类
串联式、并联式和串并联式开 关电源。
开关电源的选型原则
根据负载需求选择合适 的功率和电压等级。
考虑输入电压和输出电 压范围以及稳定性要求 。
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，其核心是通过控制开关 管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换成所需的直流 电压或交流电压。在开关电源中，电能被转换为高频交流电，然 后通过整流和滤波电路转换成所需的直流电压或交流电压。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，因此在许多领域得到 广泛应用。
《开关电源培训资料》课件
通过适当的控制策略，实现开关管的零电 压或零电流开通和关断，减小开关损耗。
提高电源的功率因数，减小无功功率，从 而提高电源效率。
开关电源的可靠性设计
冗余设计
通过并联或备份设计，提高电源的可靠性，确保 电源在故障情况下仍能提供稳定的输出。
防雷击和过电压保护
在电源输入端加入防雷击和过电压保护电路，减 小雷击和过电压对电源的损坏。
按控制方式
可分为脉宽调制（PWM）和 脉频调制（PFM）开关电源
。
按电路结构
可分为串联型、并联型和升压 型开关电源。
开关电源的选型原则
匹配性
所选开关电源应与负载设备相 匹配，避免出现过载或欠载情
况。
效率与节能
优先选择效率高、节能效果好 的开关电源，以降低能源消耗 和运营成本。
可靠性
选择具有高可靠性、长寿命和 低故障率的开关电源，以确保 设备稳定运行。
PART 06
开关电源的发展趋势与展 望
开关电源的技术发展趋势
高效能
模块化
随着电力电子技术的进步，开关电源 的效率不断提升，有助于减少能源浪 费和降低散热需求。
为了便于生产和维护，开关电源的模 块化设计越来越受到重视，可以降低 成本和提高生产效率。
智能化
随着物联网和人工智能的发展，开关 电源的智能化水平不断提高，可以实 现远程监控、故障诊断和自动调整等 功能。
03
02
纹波测试
测量开关电源的输出纹波，评估其 性能。
电磁兼容性测试
确保开关电源符合相关国家和地区 的电磁兼容性标准。
04
开关电源的故障诊断与排除
无输出故障
检查输入电压、开关管、变压器等关键元件 ，找出故障原因。
开关电源培训资料(PPT52页)
或
11
1.3.3.1串联式开关电源的工作原理
• 下图是串联式开关电源输出电压的波形，由图中看出，
控制开关K输出电压Uo是一个脉冲调制方波，脉冲幅度 Up等于输入电压Ui，脉冲宽度等于控制开关K的接通时 间Ton，由此可求得串联式开关电源输出电压Uo的平均 值Ua为：
12
1.3.3.1串联式开关电源特点
测试条件
a、输入电压分别为范围下限，额定值、范围上限。
b、负载条件为各路的小载及满载的正交。
测试方框图
小
满
载
载
V
可调
供电
电源
V
被测
电源
V
小
满
载
载
测试方法 a、先如图连接好测试电路，对于每一路输出都应准备小载、满载。如果负载调整率、
稳压精度的限值用百分比表示，则应进行额定输入电压下的全部半载测量。 b、对于各种正交情况，应统一汇制成一张记录表格。 c、对于每一种情况都进行测试并记录数据。 d、此交调测试记录数据作为计算输出电压范围，电压调整率、负载调整率，稳压精度
提高近一倍 占空比：
在一串理想的脉冲周期序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期 的比值。方波的占空比为50%，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5 个周期。占空比是电源适应负载大小的结果，负载大，占空比就高。
4
1.2 开关电源基本原理
开关电源的基本工作原理是：用一个半导体功率器件（功率晶 体管或功率场效应管）作为开关，该器件不断地重复开启和关 断，使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波， 该方波经过电感、电容等组成的滤波器滤波之后便得到了另一 个直流电压。
测试方法 针对电源输入电压的高低而使用不同的测试工装，测试方框图如上图1、2， 测试方法如下： 一、电源输入高电压（Vin>75V） a、先如上图1接好测试电路。 b 、 先 把 数 字 示 波 器 调 到 自 动 触 发 捕 获 状 态 （ 一 般 ： v/div ： 1 或 2V ，
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1.3.3.1串联式开关电源的工作原理
• 下图是串联式开关电源输出电压的波形，由图中看出，
控制开关K输出电压Uo是一个脉冲调制方波，脉冲幅度 Up等于输入电压Ui，脉冲宽度等于控制开关K的接通时 间Ton，由此可求得串联式开关电源输出电压Uo的平均 值Ua为：
12
1.3.3.1串联式开关电源特点
测试条件
a、输入电压分别为范围下限，额定值、范围上限。
b、负载条件为各路的小载及满载的正交。
测试方框图
小
满
载
载
V
可调
供电
电源
V
被测
电源
V
小
满
载
载
测试方法 a、先如图连接好测试电路，对于每一路输出都应准备小载、满载。如果负载调整率、
稳压精度的限值用百分比表示，则应进行额定输入电压下的全部半载测量。 b、对于各种正交情况，应统一汇制成一张记录表格。 c、对于每一种情况都进行测试并记录数据。 d、此交调测试记录数据作为计算输出电压范围，电压调整率、负载调整率，稳压精度
提高近一倍 占空比：
在一串理想的脉冲周期序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期 的比值。方波的占空比为50%，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5 个周期。占空比是电源适应负载大小的结果，负载大，占空比就高。
4
1.2 开关电源基本原理
开关电源的基本工作原理是：用一个半导体功率器件（功率晶 体管或功率场效应管）作为开关，该器件不断地重复开启和关 断，使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波， 该方波经过电感、电容等组成的滤波器滤波之后便得到了另一 个直流电压。
测试方法 针对电源输入电压的高低而使用不同的测试工装，测试方框图如上图1、2， 测试方法如下： 一、电源输入高电压（Vin>75V） a、先如上图1接好测试电路。 b 、 先 把 数 字 示 波 器 调 到 自 动 触 发 捕 获 状 态 （ 一 般 ： v/div ： 1 或 2V ，
《开关电源基础教程》课件
开关电源的工作流程
01
输入电路将交流电转换 为直流电。
02
通过开关管的控制，将 直流电输入变压器进行 电压转换。
03
通过输出电路的滤波和 稳定，输出稳定的直流 电。
04
控制电路监测电源的工 作状态，根据需要调整 开关管的通断。
开关电源的波形分析
01
02
03
04
输入波形
分析输入电压和电流的波形， 了解其是否满足开关电源的要
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详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，通过控制开关管开通和关断的时间比率 ，将输入的直流电压转换成特定的输出电压或电流。开关电源的核心是开关管， 通过控制其开通和关断的时间比率，实现电能的转换。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、动态性能好等特点。
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，相比传统的线性电源，具有更高的能源利用效率。由 于开关电源的开关管工作在高频率，使得其体积和重量相对较小，有利于设备的紧凑设计和轻量化。此外，开关 电源的动态性能较好，能够快速响应负载的变化，维持稳定的输出电压或电流。
高频化与小型化
随着技术的进步，开关电源正朝 着更高频率和更小体积的方向发 展，以满足便携式设备和穿戴设
备等新兴市场的需求。
智能化与网络化
智能化和网络化技术使得开关电源 具备远程监控、故障诊断和自动调 整等功能，提高了电源的管理效率 和可靠性。
绿色环保
随着环保意识的提高，低噪声、低 辐射、低能耗的绿色开关电源成为 未来的发展趋势，有助于减少对环 境的负面影响。
开关电源的应用前景
电动汽车与充电设施
开关电源培训 ppt课件
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理 （电流断续模式）
Vin
n:1
Vo
D
Io
Lm
Vgs
Co
D G
S
根据变压器的伏秒平衡：
Vo Vin * D n *(1 D)
Vo' Vo
Vd s Im
ID
根据能量守恒：
1 2
LmI
2 p
Vo2 R
T
VL
Ip
VinDT Lm
Vo RT Vin
LkIp 2
Vr Lk * Ip Cds
Vgs
Vd s Im
ID
T
D 1-
V
D
Vin+nV
r
o
Ip
ID-p
VL
9
Vin -nVo
Vin Io ppt课件
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理（2）
Vin
n:1
Vo
D
Io
R Lm
Vc
Co
Vc
Lk
D G
S
Ploss=(Vc-Vin)2/R
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ppt课件
反激电源简化电路
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ppt课件
3-2：变压器设计
参数设定：初级匝数-Np，次级匝数Ns，输入母线直流电压为Vin， 匝比为n，VDf为续流二极管反向耐压，Vo为输出电压，Vor为反射电 压，D为MOS开通占空比，Ton为MOS导通时间，Vleg为变压器漏 感产生的尖峰电压
N=Np/Ns
3-1
Vds=Vinmax+Vleg+Vor
3-2
Vin*Ton=Vor*Toff
《开关电源培训》PPT课件
• 对于PWM回扫变换器，因周期TS是恒定的，不会 发生RCC的上述现象，然而，虽然设计到额定负 载时为DCM，若过负载，就变为CCM,即使TON的 最大时间已经设定，电流还会增大，有时会使变 压器饱和，故仍需要设OCP电路
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35
OCP
• 图1中当Q1的电流增大时，IRS增大，若IRS 大于VZ，则比较器输出高电平，RS触发器 置位输出PWM闭锁脉冲，Vout输出低电平， 开关管截止，输出电压降低
电流限制图1
整理ppt
33
Q1
Rs VR
OCP
振荡器
+ A1
-
RS触发器
PWM闭锁脉冲输出 R
S
Q1的峰值电流=VR/Rs
电流限制图2
整理ppt
34
OCP
• 对于RCC变换器，开关管导通时流经开关管中的 电流必须从零开始升，若TON的最大时间已经确定， 就可防止发生过流
• 但是当输入电压下降较大时，绕组N12感应的正向 电压也下降，从而使开关管导通的时间变长而造 成变压器饱和
整理ppt
16
控制电路的工作过程
• 当因某种原因输出端的电压发生变化时，精密电 压基准TL431通过采样电阻R7，R8感知此一变化， 并通过PC1把此一变化反馈回初级侧的控制电路
• 具体的过程为当输出电压升高时，IR10增大，流 过TL431 AK端的电流增大，PC1中的发光二极管 发光强度增大，流过光敏三极管电流增大，A点 电位升高，Q2基极电压提前升到0.8V，Q2导通， Q1截止，TON减小，从面使电压保持稳定
• RCC的振荡频率一般选在20KHz以上
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13
控制电路
• 开关电源的控制电路有间接控制电路和直 接控制电路两类
整理ppt
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OCP
• 图1中当Q1的电流增大时，IRS增大，若IRS 大于VZ，则比较器输出高电平，RS触发器 置位输出PWM闭锁脉冲，Vout输出低电平， 开关管截止，输出电压降低
电流限制图1
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Q1
Rs VR
OCP
振荡器
+ A1
-
RS触发器
PWM闭锁脉冲输出 R
S
Q1的峰值电流=VR/Rs
电流限制图2
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OCP
• 对于RCC变换器，开关管导通时流经开关管中的 电流必须从零开始升，若TON的最大时间已经确定， 就可防止发生过流
• 但是当输入电压下降较大时，绕组N12感应的正向 电压也下降，从而使开关管导通的时间变长而造 成变压器饱和
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控制电路的工作过程
• 当因某种原因输出端的电压发生变化时，精密电 压基准TL431通过采样电阻R7，R8感知此一变化， 并通过PC1把此一变化反馈回初级侧的控制电路
• 具体的过程为当输出电压升高时，IR10增大，流 过TL431 AK端的电流增大，PC1中的发光二极管 发光强度增大，流过光敏三极管电流增大，A点 电位升高，Q2基极电压提前升到0.8V，Q2导通， Q1截止，TON减小，从面使电压保持稳定
• RCC的振荡频率一般选在20KHz以上
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控制电路
• 开关电源的控制电路有间接控制电路和直 接控制电路两类
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软磁铁氧体又是开关电源中主要应用的软磁材料。
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18
在开关电源中，应用得最多的材料是软 磁铁氧体。主要有两类：MnZn铁氧体和 NiZn铁氧体。镍锌(NiZn)铁氧体具有更高的 电阻率，因此它适合工作在1MHz以上的场 合；而锰锌(MnZn)铁氧体电阻率较低，通 常工作在1MHz以下。铁氧体的结构形式很 多，开关电源中应用较多的是EE、EI、U、 环形。
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3
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4
开关电源需要具备的三个条件： 1、开关：电力电子器件工作在开关状态。 2、高频：器件工作在高频（如50KHZ），而
非工频状态。 3、直流：电源输出直流。DC-DC变化。
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5
二、开关电源拓扑
电气非隔离型：Buck电路、Boost电路、升 降压、Cuk、Sepic、Zeta
（2）剩余磁感应强度Br ：铁磁物质磁化到饱和后，又将磁 场强度下降到零时，铁磁物质中残留的磁感应强度，即为 Br。称为剩余磁感应强度，简称剩磁。
（3）矫顽力Hc ：铁磁物质磁化到饱和后，由于磁滞现象，
要使磁介质中B为零，需有一定的反向磁场强度-H，此磁 场强度称为矫顽磁力Hc。
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如果磁滞回线很宽，即Hc很高，需要很大的 磁场强度才能将磁材料磁化到饱和，同时需要很 大的反向磁场强度才能将材料中磁感应强度下降 到零，也就是说这类材料磁化困难，去磁也困难， 我们称这类材料为硬磁材料。
在一个开关周期内，开关管导通的时间占整 个周期的比例称为导通占空比D。很明显，当开 关周期不变时，导通占空比越大，负载上获得的 直流电压越大。这就是PWM在开关电源中的应用。
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2
顾名思义，开关电源中的电力电子器件工作 在开关状态，这是相对于线性稳压电源来说的。 线性稳压电源中的开关管工作在线性放大状态。 所以，我们先来回顾一下线性稳压电源的工作原 理。
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20
设计变压器铁芯和电感铁芯的时候，主要关注以 下参数：Ae Aw Ap le Ve AL Ae为铁芯截面积 Aw为铁芯窗口面积 Ap=Ae×Aw，这是选择铁芯是的重要参数，是选 择铁芯型号的主要依据，在设计变压器和电感时， 常用的方法就是Ap法，即截面积和窗口面积乘积 法。下面在讲设计方法时会讲解。 le为有效磁路长度。 Ve为有效体积 AL电感系数 它表示磁芯具有1匝（或规定整数匝, 例如1000匝）线圈时的电感量。如果线圈为N匝， 电感量为 L=N2AL
这就是我们所说的Ap法，截面窗口面积乘积法。 根据厂家提供的数据手册，选择Ap大于上述值 的铁心，就可以找到对应的Ae和Aw。
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一、开关电源的概念
电力电子电路基本类型有如下几种： AC-DC 整流 AC-AC 交流电力控制、变频、变相 DC-AC 逆变 DC-DC 直流斩波 开关电源电路是 DC-DC变化电路
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1
开关电源的基本工作原理是：用一个半导体 功率器件作为开关，该器件不断地重复开启和关 断，使得输入的直流电压在通过这个开关器件后 变成了方波，该方波经过电感、电容等组成的滤 波器滤波之后便得到了另一个直流电压。
电气隔离型：单端变换（正激、反激） 双 端变换（半桥、全桥、推挽） 非隔离电路比隔离电路结构简单、成本 低，但是多数场合我们希望输入与输出隔 离，所以隔离电路应用广泛。
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6
首先，我们来简单回顾一下降压电路。
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7
正激电路
可整理ppt
8
电感电流连续时，一个开关周期经历两个状态
另一类材料磁滞回线很窄在较弱外磁场作用下， 磁感应强度达到很高的数值，同时很低的矫顽磁 力，即既容易磁化，又很容易退磁。我们称这类 材料为软磁材料。开关电源主要应用软磁材料。
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17
对软磁材料的要求为
(1) 磁导率要高 (2) 要求具有很小的矫顽力Hc和狭窄的磁滞回线 (3) 电阻率ρ要高。 (4) 具有较高的饱和磁感应强度Bm。
状态1、开关闭合：初级绕组接电源Vin，同时次 级绕组把能量传递到输出端。初级、次级电流流 向。
状态2、开关打开：当s关断时，续流二极管D2和 储能元件k构成放电回路，继续对负载R供电。复 位电流、次级电流流向。
正激电路可以等效为输入电压经过绕组变化的 Buck电路
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9
trst
N3 N1
ton
Uo
N2 N1
DU i
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10
正激电路中存在磁芯复位的问题，即开关管 关断后到下一次开通时，必须设法使励磁电流降 为0否则在下一个周期时，励磁电流将在本周期结 束时的剩余值上继续增加，并在以后的开关周期 中逐步积累起来，越来越大，从而导致励磁电感 饱和。这里我们用复位绕组W3和二极管D3组成 复位电路。工作原理如下：开关关断后，励磁电 流D3—W3—电源，线性下降为0，所以管子关段 时间应大于复位时间。
大占空比和最低输入电压的情况下，输出电压 能达到要求的上限
kT
UiminDmax Uomax U
ΔU为电路中电压降，一般取为2V；Dmax为最大占空比，一般取0.9， 经验值。
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24
2、铁心的选取：
Ap
AeAw
PT fsBdckc
式中，Ae为铁心截面积； Aw为铁心窗口面积； PT为变压器的传输功率； fs为开关频率； ΔB为铁心所允许的最大磁通密度变化范围；
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半桥电路
可整理ppt
12
可整理ppt
13
Uo
N2 N1
DU i
可整理ppt
14
三、Hale Waihona Puke 磁材料可整理ppt15
（1）饱和磁感应强度Bm ：是在指定温度(25℃或100℃)下，
用足够大的磁场强度磁化磁性物质时，磁化曲线达到接近 水平时，不再随外磁场增大而明显增大(对于高磁导率的 软磁材料,在r=100处)对应的B值。
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21
(B C) 2F 2
以形状较复杂的EE和EI为例讲解Aw的概念：
EE型铁心的窗口面Aw= (B C) ×2F
2
EI型铁心窗口面积Aw= (B C) F
2
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四、设计部分
可整理ppt
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正激、推挽、半桥和全桥电路的主 电路参数设计
A、变压器的设计：
1、电压比kT：电压比计算的原则是电路在最
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在开关电源中，应用得最多的材料是软 磁铁氧体。主要有两类：MnZn铁氧体和 NiZn铁氧体。镍锌(NiZn)铁氧体具有更高的 电阻率，因此它适合工作在1MHz以上的场 合；而锰锌(MnZn)铁氧体电阻率较低，通 常工作在1MHz以下。铁氧体的结构形式很 多，开关电源中应用较多的是EE、EI、U、 环形。
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开关电源需要具备的三个条件： 1、开关：电力电子器件工作在开关状态。 2、高频：器件工作在高频（如50KHZ），而
非工频状态。 3、直流：电源输出直流。DC-DC变化。
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二、开关电源拓扑
电气非隔离型：Buck电路、Boost电路、升 降压、Cuk、Sepic、Zeta
（2）剩余磁感应强度Br ：铁磁物质磁化到饱和后，又将磁 场强度下降到零时，铁磁物质中残留的磁感应强度，即为 Br。称为剩余磁感应强度，简称剩磁。
（3）矫顽力Hc ：铁磁物质磁化到饱和后，由于磁滞现象，
要使磁介质中B为零，需有一定的反向磁场强度-H，此磁 场强度称为矫顽磁力Hc。
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如果磁滞回线很宽，即Hc很高，需要很大的 磁场强度才能将磁材料磁化到饱和，同时需要很 大的反向磁场强度才能将材料中磁感应强度下降 到零，也就是说这类材料磁化困难，去磁也困难， 我们称这类材料为硬磁材料。
在一个开关周期内，开关管导通的时间占整 个周期的比例称为导通占空比D。很明显，当开 关周期不变时，导通占空比越大，负载上获得的 直流电压越大。这就是PWM在开关电源中的应用。
可整理ppt
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顾名思义，开关电源中的电力电子器件工作 在开关状态，这是相对于线性稳压电源来说的。 线性稳压电源中的开关管工作在线性放大状态。 所以，我们先来回顾一下线性稳压电源的工作原 理。
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可整理ppt
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设计变压器铁芯和电感铁芯的时候，主要关注以 下参数：Ae Aw Ap le Ve AL Ae为铁芯截面积 Aw为铁芯窗口面积 Ap=Ae×Aw，这是选择铁芯是的重要参数，是选 择铁芯型号的主要依据，在设计变压器和电感时， 常用的方法就是Ap法，即截面积和窗口面积乘积 法。下面在讲设计方法时会讲解。 le为有效磁路长度。 Ve为有效体积 AL电感系数 它表示磁芯具有1匝（或规定整数匝, 例如1000匝）线圈时的电感量。如果线圈为N匝， 电感量为 L=N2AL
这就是我们所说的Ap法，截面窗口面积乘积法。 根据厂家提供的数据手册，选择Ap大于上述值 的铁心，就可以找到对应的Ae和Aw。
可整理ppt
一、开关电源的概念
电力电子电路基本类型有如下几种： AC-DC 整流 AC-AC 交流电力控制、变频、变相 DC-AC 逆变 DC-DC 直流斩波 开关电源电路是 DC-DC变化电路
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开关电源的基本工作原理是：用一个半导体 功率器件作为开关，该器件不断地重复开启和关 断，使得输入的直流电压在通过这个开关器件后 变成了方波，该方波经过电感、电容等组成的滤 波器滤波之后便得到了另一个直流电压。
电气隔离型：单端变换（正激、反激） 双 端变换（半桥、全桥、推挽） 非隔离电路比隔离电路结构简单、成本 低，但是多数场合我们希望输入与输出隔 离，所以隔离电路应用广泛。
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首先，我们来简单回顾一下降压电路。
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正激电路
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电感电流连续时，一个开关周期经历两个状态
另一类材料磁滞回线很窄在较弱外磁场作用下， 磁感应强度达到很高的数值，同时很低的矫顽磁 力，即既容易磁化，又很容易退磁。我们称这类 材料为软磁材料。开关电源主要应用软磁材料。
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对软磁材料的要求为
(1) 磁导率要高 (2) 要求具有很小的矫顽力Hc和狭窄的磁滞回线 (3) 电阻率ρ要高。 (4) 具有较高的饱和磁感应强度Bm。
状态1、开关闭合：初级绕组接电源Vin，同时次 级绕组把能量传递到输出端。初级、次级电流流 向。
状态2、开关打开：当s关断时，续流二极管D2和 储能元件k构成放电回路，继续对负载R供电。复 位电流、次级电流流向。
正激电路可以等效为输入电压经过绕组变化的 Buck电路
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N3 N1
ton
Uo
N2 N1
DU i
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正激电路中存在磁芯复位的问题，即开关管 关断后到下一次开通时，必须设法使励磁电流降 为0否则在下一个周期时，励磁电流将在本周期结 束时的剩余值上继续增加，并在以后的开关周期 中逐步积累起来，越来越大，从而导致励磁电感 饱和。这里我们用复位绕组W3和二极管D3组成 复位电路。工作原理如下：开关关断后，励磁电 流D3—W3—电源，线性下降为0，所以管子关段 时间应大于复位时间。
大占空比和最低输入电压的情况下，输出电压 能达到要求的上限
kT
UiminDmax Uomax U
ΔU为电路中电压降，一般取为2V；Dmax为最大占空比，一般取0.9， 经验值。
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2、铁心的选取：
Ap
AeAw
PT fsBdckc
式中，Ae为铁心截面积； Aw为铁心窗口面积； PT为变压器的传输功率； fs为开关频率； ΔB为铁心所允许的最大磁通密度变化范围；
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半桥电路
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12
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Uo
N2 N1
DU i
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三、Hale Waihona Puke 磁材料可整理ppt15
（1）饱和磁感应强度Bm ：是在指定温度(25℃或100℃)下，
用足够大的磁场强度磁化磁性物质时，磁化曲线达到接近 水平时，不再随外磁场增大而明显增大(对于高磁导率的 软磁材料,在r=100处)对应的B值。
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(B C) 2F 2
以形状较复杂的EE和EI为例讲解Aw的概念：
EE型铁心的窗口面Aw= (B C) ×2F
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EI型铁心窗口面积Aw= (B C) F
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四、设计部分
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正激、推挽、半桥和全桥电路的主 电路参数设计
A、变压器的设计：
1、电压比kT：电压比计算的原则是电路在最