开关电源入门基本知识

目录：整流与滤波 (3)132：并联稳压电路 (20)：串联稳压电路 (31)3串联稳压电路314：集成稳压电路 (44)5：BUCK电路 (51)6：BOOST电路 (65)7：反激变换器 (75)：正激变换器 (118)81181：整流与滤波1.1：直流稳压电源的构成基本概念1.2：基本概念交流电压（电流）：幅值与方向均随时间作周期性变化的交流电压（电流）。

1：整流与滤波正弦交流电压（电流）：幅值与方向均随时间作正弦周期性变化的交流有效值电压（电流）称为正弦交流电压（电流）。

我们常说的交流电就是正弦交流电压或电流的简略称呼。

有效值：与交流电压（电流）热等效的直流电压（电流）直称为该交流电压（电流）的有效值。

值交流电压（电流）所达到的最大瞬时值峰值：交流电压（电流）所达到的最大瞬时值。

频率：交流电压（电流）每秒做周期性变化的次数。

直流电压（电流）：数值大小与方向均不随时间变化的电压（电流）称为直流电压（电流）实际上方向安全可以保证不随时间而为直流电压（电流），实际上，方向安全可以保证不随时间而变化,但数值不可能做到一直恒定，因此，对于方向不变、数值随时间而变的交流电压（电流）可以用一个直流电压（电流）与一个幅值、方向随时间变化的交流电压（电流）叠加。

平均值：-t R U i o ωsin 22=0~π：L=o i π~2π：2102t td R U I LAV ωωππsin 202)(0∫=LL R U R U 2245.≈=π2)(0)(045.0U R I U L AV AV ==1：整流与滤波1.4：全波整流全波整流的电路图波形见下图右图全波整流的电路图及波形见下图、右图D1T220V/50HzRo+-Uou 2aD2u 2b2平均值：tR Ui Lao ωsin 2=0~π：U 2π~2π：tR i Lao ωsin 2=1：整流与滤波1.5：桥式整流桥式整流的电路图及波形见下图和右图BG220V/50Hz+u 2TRo-Uo2平均值：tR Ui Lo ωsin 2=0~π：2U 2π~2π：tR i Lo ωsin 2=滤波原理T-a~b ：，电容C 按正弦波进行充电02u u u c ==滤波原理：弦波进行充电。

b ~c ：，电容C 按指数曲线进行放电但的弦波基02u u u c =≈数曲线进行放电，但u 2的正弦波基本重和。

c ~d ：，电容C 继续按指数曲线进行放电，u 2继续按正02u u u c =<弦波下降。

1：整流与滤波流与滤波R L与C对滤波的影响见右图1：整流与滤波流与滤波输出电压：将滤波后的电压波形线性化处理后，可得到如下的近似波形：R T U U 2/min 0max 0=−CU L max 0依据相似三角形的关系，而min 0max 0max 0min 0max 00U U U U U U av −−=+=当取时)41(220CR TU U L av −=T22故U 时，25C R L ≥202.1~15.1U av ≈电容滤波电路中整流二极管的电流及导通角见右下图1：整流与滤波整流二极管：电容滤波电路中整流二极管的电流及导通角见右下图：其中i D 为整流二极管的电流导通时的电流。

其中i o 为负载中的电流。

右下图从能量的角度看，电感滤波与电容滤波的效果是一样的故电感右下图：容滤波的效果是一样的，故电感滤波外特性曲线与电容滤波外特性曲线相似，见右图。

电感滤波的定量分析比较复杂，可借用电容滤波的分析结果：L 当取时，25TR L ≥200.1U U av ≥21.1U 电感电压波形Io电感电流波形整流二极管电流的波形动态）1，能量方程：22LIW L =-基本方程：，。

O R C U U U +=O Z R I I I +=稳压极管关键参数稳压二极管关键参数：稳定电压Uz ：稳定电流Iz ：最大稳定电流Izmax ：最小稳定电流Izmin ：动态电阻r z ：温度系数α：并联稳压路2：并联稳压电路三：当三极管Q处于放大状态时，从其输出特性曲线上可以看出，三极管放大区的曲线都很平，故c-e间的动态电阻r ce是很小的，是很小的大多数三极管的动态电阻r ce都能达到10-4，即r ce为毫欧级。

毫欧级四：因效率等方面的因素，并联稳压电路很少使用，特别是输出电流较大的场合。

别是输出电流较大的场合从的原框图上以看出2：并联稳压电路TL431：TL431的原理框图上可以看出，TL431就是一个集成的并联稳压电路，其中2.5V 的基准是能带间隙稳压基准基准源，输出端是处于放大状态的三极管。

U 25~36V 主要参数：KA ：2.536VI KA ：1~100mA Uref ：2.5V I R ：<4uA Z KA ：<0.5ΩUo ：2.5~35V3：串联稳压电路3.3：串联稳压电路实例：Uo=6V，Io=50mA，u1=220V±15%。

调整管Q在Ucmin时不能处于饱和状态，既Ucmin-Uo≥Vces，取则Vces=2.5V，则Ucmin=8.5V。

根据P14电容滤波的结论，在Ucmin=8.5V时，u2=7.4V，外加整流桥上的两个二极管的管压降2.2V，取u2=9.6V，故工频变压器按匝比19:1，22V取=96V故工频变压器按匝比5W来选取。

在时整流桥上的二极管所承受的反向电压最大达到u2max=253V时，整流桥上的二极管所承受的反向电压最大，达到358V，外加40%的降额，整流桥BG选用DF-S封装的DF06S（V RRM=600V，Io=1A，V F=1.1V），电压、电流都有充足余量。

调整管Q的c-e间最大电压≤16.8V，外加一些振荡尖峰及40%的降额，调整管Q的Icmax=50mA，故选用SOT-89封装的FCX619（Vceo=50V，）做调整管可见电压电流都能满足Ic=2.75A，Ptot=2W）做调整管，可见电压、电流都能满足。

3：串联稳压电路在u 2max =253V 时，调整管Q 的功率P max ≈0.53W ，故FCX619的Ptot=2W 是有充足余量的。

但要注意：Ptot=2W PCB 稳压管选用SOT-23封装的MMBZ5235B （Vz=6.8V ，Izmax=50mA ，是有充足余的但要注意的条件是板不能小于40×40×0.8。

P d =350mW ）。

在Io=0，u 2max =253V 时，稳压管中的Iz ≤50mA ，故R ≥220Ω。

在Io=50mA ，u 2min =187V 时，要保证稳压管Dz 电流Iz ≥1.5mA ，调整管Q 的基极电流I b ≥0.25mA （因调整管的h FE ≥200，I C =10～200mA ），故R ≤1k 。

先选定R=470Ω。

额定输入时稳压管中的Iz ≈9.5mA 。

Uo=Uz-V be ，要想获得6V 的输出电压，必须针对V be 调节Uz ，Uz 会随同Iz 的增加而上升，在R 的许可范围内，改变R 的阻值，适当调节Iz 的大小，使微调Uz ，使Uo=6V 。

3：串联稳压电路根据P14电容滤波所述，输入电容C1越大，Uc越高，u2min=187V时的Ucmin也越高，对保证稳压管Dz电流Iz在稳压工作范围有利。

Uc越高，调整管Q的功率损耗也越大，效率也就越低。

所以，在保证调整管Q处于线性放大区、稳压管Dz处于稳压工作区的条件下，输入电容C1要尽量小。

据此估算，输入电容C1≥330uF，在考虑容量偏差、温度变化等因素之后，输入电容C1选用470uF/35V的电解电容。

输出电容C2主要作用是滤波，与输出纹波、保持时间等要求有关，但不是越大越好，因为输出电容C2越大，输出的脉冲特性越差。

在此，先选用100uF/16V的电解电容。

如对高频干扰噪声有更为严格的要求，可在输出电容C2上并联贴片的陶瓷电容，如0805的0.11u/10V的电容。

01～4：集成稳压电路将串联稳压电路予以集成化，且只引出三个引脚，分别为输入端、输出端、公共端，就是我们常用的三端稳压器。

按功能划分，可分为固定式端公共端就是我们常用的三端稳压器按功能划分可分为固定式集成稳压器（如uA7800系列）和可调式集成稳压器（如LM317）。

4.1：7800系列：右图是固定式集成稳压器的电路图（uA7800系列）：简略分析，可以看出，用达林顿复合管作为调整管，用能带顿复合管作为调整管用能带间隙稳压源作为基准源，比较放大用共集-共射放大电路，以及过流、过功率、过温等保护功能。

4：集成稳压电路4.2：LM317：可调式集成稳压器LM317的方框图见右图。

从方框图可以看出，与7800系列构成是类同的，仍是用达林顿复合管作为调整管，用能带顿复管作为调管用能带间隙稳压源作为基准源，比较放大用共集-共射放大电路，以及过流、过功率、过温等保护功能。

与7800系列的不同点是：采用特殊的电路架构，使调整端的输出电流很小，只有50u A，而7800系列的静态电流则有5mA。