开关电源控制器的结构与分析
开关电源电路组成及常见各模块电路分析
开关电源电路组成及常见各模块电路分析开关电源电路是一种将输入电流转换为高频脉冲的电路，通过变压器进行变换和滤波，最终将电源提供给负载。
它由多个模块组成，包括输入滤波器、整流器、功率变换器、输出滤波器和反馈控制器等。
下面我将对这些模块进行详细分析。
1.输入滤波器：开关电源电路的输入端通常会接入输入电源，因此需要一个输入滤波器来滤除输入电源中的高频噪声和电磁干扰。
输入滤波器通常由电容和电感构成，能够将输入电压平滑成纯直流信号，并提供稳定的电压给后续电路。
2.整流器：整流器的作用是将交流信号转换为直流信号，并提供稳定的电压给功率变换器。
常见的整流器有全波整流和半波整流两种方式。
全波整流使用四个二极管，能够将输入电压的正半周期和负半周期都转换为直流信号，效率更高。
而半波整流只使用两个二极管，仅将输入电压的正半周期转换为直流信号。
3.功率变换器：功率变换器是开关电源电路的核心部分，主要负责将直流信号转换为高频脉冲信号，通过变压器变换和带宽控制，将电源提供给负载。
常见的功率变换器有多种类型，包括单端交错式、反激式、降压升压式等。
这些变换器均具有高效率、可靠性和短路保护等特点。
4.输出滤波器：输出滤波器用于平滑功率变换器输出的高频脉冲信号，并将其转换为稳定的直流电压。
通常由电感和电容构成，能够滤除高频噪声和纹波，提供稳定的输出电压给负载。
5.反馈控制器：反馈控制器用于监测输出电压，并通过控制开关管的开关状态来实现自动调整电路的输出电压。
当输出电压低于设定值时，反馈控制器会调整开关管的开关状态，使电路输出电压回到设定值。
常见的控制方式有PID控制、PWM控制等。
以上是开关电源电路的常见模块。
这些模块通过相互协作，能够将输入电源转换为稳定的高频输出电压，并提供给负载。
开关电源电路具有高效率、小体积、轻量化等优点，在电子设备中得到广泛应用。
开关电源的原理分析与维修
1
一、【什么是直流电源】？
2
电源就是把其他形式的能转换成电能的装置叫 做电源。发电机能把机械能转换成电能，干电 池能把化学能转换成电能.干电池等叫做电源。
通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的 装置叫做整流电源或者叫直流电源
3
直流电源是向电子设备提供功率的装置，也 称电源供应器或电源适配器，它提供电子板 卡所有部件所需要的电能。直流电源功率的 大小，电流和电压是否稳定，将直接影响电 子板卡的工作性能和使用寿命
39
5脚是接地脚。 6脚是输出脚接开关管
的G极。 7脚是电源脚。 8脚是基准电压输入脚，
基准电压VREF为5V。 输出电压将决定变压 器的变压比。
40
由图可见，它主要包括高频振荡、误差 比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽 调制锁存等功能电路。
41
UC3842主要用于高频中小容量开关电源，用它 构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离 输出的单端开关时，通常将误差比较器的反向 输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与 内部2．5V基准进行比较，误差比较器的输出 端与反向输入端接成PI补偿网络，误差比较器 的输出端与电流采样电压进行比较，从而控制 PWM序列的占空比，达到电路稳定的目的。
19
转化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工频 50HZ高很多．所以开关变压器可以做 的很小，而且工作时自身损耗低，发 热量少，成本低。故其克服了线性电 源的缺点。应用广泛。
20
开关电源电路的组成
21
整流滤波
AC220V输入经整流滤波成+300V直流电加 至T2初级绕级。
45
1
2
3
4
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。
12V开关电源电路工作原理分析
12V开关电源电路工作原理分析该开关电源属于小功率开关电源，输入220V交流市电，输出12V直流电，最大输出电流1.3A,主要应用于小型设备的供电，比如楼宇监控设备等。
其电原理图如图1所示。
其控制核心器件为脉宽调制集成电路TL3843P(内含振荡器、脉宽调制比较器、逻辑控制器，具有过流、欠压等保护控制功能，最高工作频率可达500MHz.启动电流仅需ImA)。
各引脚功能如下：(1)脚是内部误差放大器的输出端，通常与(2)脚之间有反馈网络，确定误差放大器的增益。
(2)脚是反馈电压输入端，作为内部误差放大器的反相输入端，与同相输入端的基准电压(+2.5V)进行比较，产生误差控制电压，控制脉冲宽度。
(6)脚过流检测输入端，当接人的电压高于1V时，禁止驱动脉冲的输出。
(4)脚为RT/RC定时电阻和电容的公共接人端，用于产生锯齿振荡波。
(5)脚为接地端。
(6)脚为脉宽可调脉冲输出端。
(7)脚为工作电压输入端(10V>Vi≤30V)。
(8)脚为内部基准电压(VREF=5v)输出端。
图1 开关电源原理图一、输入与整流电路220V交流市电经O.IA保险管Fl及正温度系数热敏电阻PT1进入交流输入电路，交流输入电路由Cl和L构成，为一低通滤波器。
其主要作用是抗干扰、抑制杂波。
它既阻止市电网中高频干扰脉冲进入开关电源电路，叉阻止开关电源产生的高频干扰谐波进入市电网。
经过低通滤波器滤除了高频杂波的220V交流电，由ED1全桥整流。
C2滤波后，在C2两端得到约300V的直流电压。
该电压经开关变压器初级线圈后作为功率开关管Ql的工作电源;经R2到电容C4作为脉宽调制集成电路TL3843P的启动电源。
二、启动与稳压电路经整流滤波的300V电压：一路经开关变压器Tl的1~2绕组加到功率开关管Ql(K3326)的漏极，另一路经启动电阻R2加到U1(TL3843)的(7)脚，作为主控制芯片TL3843P的启动电源。
在电路加电的瞬间300V通过R2对C4进行充电，当Ul的(7)脚电压达到10V以上时，Ul的(8)脚输出5v基准电压，同时TL3843P内部的振荡电路开始工作，(6)脚输出工作脉冲，通过R4驱动开关管01工作，这时开关管工作于开关状态。
llc开关电源工作原理-概述说明以及解释
llc开关电源工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述LLC开关电源作为一种高效率、低噪音、小体积的电源，在各种应用领域得到了广泛的应用。
本文旨在深入探讨LLC开关电源的工作原理，揭示其高效率和稳定性的关键原因。
首先，我们将介绍LLC开关电源的基本原理，包括其电路结构和工作原理。
然后，我们将详细分析LLC开关电源在工作过程中的动态特性和控制策略，以及其与传统开关电源的区别。
最后，我们将总结LLC开关电源的优势和未来发展的方向，为读者提供更深入的理解和思考。
通过本文的阐述，相信读者将对LLC开关电源有更全面的认识，并能更好地应用于实际工程中。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下所示：文章结构的主要部分包括引言、正文和结论。
在引言部分，我们将介绍llc开关电源的基本概念和相关背景知识，以及文章的目的和意义。
在正文部分，我们将深入探讨llc开关电源的基本原理和工作过程，包括其在电力转换中的作用和重要性。
最后，结论部分将总结llc开关电源的工作原理，同时探讨未来该技术的发展方向和应用前景。
通过这样的文章结构，读者可以全面了解llc开关电源的工作原理及其在电力行业中的应用和发展趋势。
1.3 目的本文旨在深入探讨llc开关电源的工作原理，帮助读者更好地理解该技术的核心概念和工作过程。
通过对llc开关电源的基本原理和工作过程进行详细阐述，读者可以了解其在电力电子领域中的重要性和应用范围。
同时，我们也将探讨llc开关电源的未来发展方向，以期为相关研究和应用提供参考和启示。
通过本文的阐述，读者可以对llc开关电源有一个全面的认识，从而为其在实际应用中的设计和优化提供指导和参考。
2.正文2.1 llc开关电源的基本原理LLC开关电源是一种高效率、高功率密度的电源转换器，其基本原理是通过LLC谐振拓扑结构实现电能的高效转换和稳定输出。
LLC转换器由电感(L)、电容(C)和传统的开关电源拓扑结构组成，具有三大特点：零电压开关(ZVS)、恒定开关频率和恒压输出。
开关电源设计报告
1开关电源主电路设计1.1主电路拓扑结构选择由于本设计的要求为输入电压176-264V交流电，输出为24V直流电，因此中间需要将输入侧的交流电转换为直流电，考虑采用两级电路。
前级电路可以选用含电容滤波的单相不可控整流电路对电能进行转换，后级由隔离型全桥Buck电路构成。
总体要求是先将AC176-264V整流滤波，然后再经过BUCK电路稳压到24V。
考虑到变换器最大负输出功率为1000W，因此需采用功率级较高的Buck电路类型，且必须保证工作在CCM工作状态下，因此综合考虑,本文采用全桥隔离型Buck变换器。
其主电路拓扑结构如下图所示：下面将对全桥隔离型BUCK变换器进行稳态分析，主要是推导前级输出电压V与后级输g 出电压V之间的关系，为主电路参数的设计提供参考。
将前级输出电压V代替前级电路，作g 为后级电路的输入，且后级BUCK变换器工作在CCM模式，BUCK电路中的变压器可以用等效电路代替。
由于全桥隔离型BUCK变换器中变压器二次侧存在两个引出端，使得后级BUCK电路的工作频率等同于前级二倍的工作频率，如图1-1所示。
在2T的工作时间内，总共可分为四种S 开关阶段，其具体分析过程如下：1）当0<t<DT时，此时Q、Q和D导通，其等效电路图如图1-2所示。
S145/?1-1) 1-2) 1-3)3) du.•川L i (t )m 严+仃(t )c 二二v (t )R图1-3在DT<t<T 时等效电路SSv=0sv=-v Li=i -v /R C当TS <t<a+D )TS 时，此时Q2、1-4) 1-5)1-6)Q 和D 导通，其等效电路图如图1-2所示。
36图1-2在0<t<DT 时等效电路Sv=nvs gv=nv -vL gi=i -v /RC2)当DT<t<T 时，此时Q ~Q 全部关断，D 和D 导通，其等效电路图如图1-3SS 1465所示。
开关电源结构及基本原理
应用
开关电源广泛应用于计算机、通 讯、电力、工业控制等领域，为 各种设备提供稳定的直流电源。
发展
随着科技的不断进步，开关电源 技术也在不断发展，未来将朝着 更高效率、更小体积、更高稳定 性、更智能化的方向发展。
02
开关电源的基本结构
输入电路
01
02
03
输入滤波电路
用于滤除电网中的高频噪 声，防止对电源造成干扰。
1 2
选择合适的开关管和二极管
根据电源的输入输出电压、电流和开关频率等参 数，选择合适的开关管和二极管。
计算电感的匝数和电容的容量
根据电源的工作原理和实际需求，计算电感的匝 数和电容的容量，以确保电源的正常运行。
3
考虑热设计和散热
在选择元器件时，应考虑热设计和散热问题，以 确保元器件在工作过程中不会过热损坏。
整流电路
将交流电转换为脉动的直 流电。
滤波电路
平滑整流后的电压，减少 纹波。
功率转换电路
开关管
控制电源的通断，实现电能的高效转 换。Βιβλιοθήκη 变压器输出整流滤波电路
将变压器输出的脉动直流电转换为平 滑的直流电。
实现电压的隔离和转换，传递能量。
输出电路
输出整流滤波电路
滤除脉动直流电中的交流成分，提供 稳定的输出电压。
关态
开关管截止，原边电流减小，变压器 副边产生反电动势，能量回馈到原边 。
电压与电流的转换原理
变压器
利用电磁感应原理，将输入的电 压或电流转换为另一组电压或电
流。
开关管
控制变压器的工作状态，实现电压 和电流的转换。
控制电路
监测输出电压或电流，调整开关管 的工作状态，保持输出电压的稳定。
种经典开关电源拓扑结构课件
升压型开关电源工作原理
总结词
通过控制开关管开通和关断的时间，将输入 电压转换成高于输入电压的输出电压。
详细描述
在升压型开关电源中，当开关管开通时，输 入电压同时加在负载和储能元件上，产生较 大的电流，储能元件充电；当开关管关断时， 电流减小，储能元件释放之前存储的能量。 由于储能元件的充放电作用，输出电压高于 输入电压。通过控制开关管的占空比，可以 调节输出电压的大小。
转换效率
01 02
转换效率
指开关电源将输入的电能转换为输出电能的能力，通常以百分比表示。 转换效率越高，说明开关电源的能源利用率越高，能够减少能源浪费和 发热量。
最大功率转换效率
指在一定的输入电压和输出电压条件下，开关电源能够达到的最大转换 效率。它是衡量开关电源性能的重要指标之一，要求尽可能高。
详细描述
极性反转型开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入电压的极性 反转并输出。在开关管开通时，输入电压与电感器共同对电容充电，当开关管关 断时，电感器通过输出二极管和负载释放能量。
升降压型（Buck-Boost）开关电源
总结词
升降压型开关电源是一种能够根据需要调整输出电压极性和大小的电源转换器。
详细描述
升压型开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入电压提升到所 需的输出电压。在开关管开通时，输入电压与电感器共同对电容充电，当开关 管关断时，电感器通过输出二极管和负载释放能量。
极性反转型（Inverting）开关电源
总结词
极性反转型开关电源是一种能够将输入电压极性反转的电源转换器。
03
开关电源的工作原理
降压型开关电源工作原理
总结词
通过控制开关管开通和关断的时间，调 节输出电压的大小。
494开关电源原理与维修
494开关电源原理与维修引言：494开关电源是一种常见的开关电源控制器，在各种电子设备中广泛应用。
它具有稳定的输出电压、高效率、小体积等优点，被广泛认可和采用。
本文将介绍494开关电源的工作原理以及维修常见问题及解决方法。
一、494开关电源的工作原理1. 输入电压整流滤波：AC电源经过整流电路变为直流电压，然后通过滤波电路去除直流电压中的纹波。
2. PFC电路：功率因数校正电路(PFC)的作用是将输入电流和输入电压进行匹配，提高电源的效率，减少对电网的污染。
3. 494控制器：494控制器是开关电源的核心部件，它通过对输入电压和输出电压的反馈进行比较，控制开关管的导通和截止，从而稳定输出电压。
4. 驱动电路：驱动电路负责控制开关管的导通和截止，通过控制开关管的开关频率和占空比，实现对输出电压的调节。
5. 输出滤波电路：输出滤波电路主要由电感和电容组成，用于滤除开关电源输出的高频纹波，使输出电压更加稳定。
二、494开关电源的维修常见问题及解决方法1. 输出电压不稳定：可能是由于输入电压波动、输出电容老化或者反馈电路故障所致。
解决方法是检查输入电压是否稳定，更换老化的输出电容，检查并修复反馈电路故障。
2. 输出电压过大或过小：可能是由于反馈电路故障、驱动电路故障或者输出电容故障所致。
解决方法是检查并修复反馈电路故障，更换故障的驱动电路元件，更换损坏的输出电容。
3. 开关管发热严重：可能是由于开关管工作在过大的负载下、散热不良或者开关管老化所致。
解决方法是检查负载是否过大，增加散热装置，更换老化的开关管。
4. 整流电路故障：可能是由于整流二极管损坏所致。
解决方法是更换故障的整流二极管。
5. 交流滤波电路故障：可能是由于滤波电容老化或损坏所致。
解决方法是更换老化或损坏的滤波电容。
6. PFC电路故障：可能是由于PFC电路元件老化或损坏所致。
解决方法是更换故障的PFC电路元件。
结论：494开关电源是一种常见且可靠的电源控制器，其工作原理是通过控制开关管的导通和截止来稳定输出电压。
开关电源电子元器件组成图解
开关电源电子元器件组成图解常见的计算机用电源的功能是将输入的交流市电(AC110V/220V)，经过隔离型交换式降压电路转换出各硬件所需的各种低压直流电：3.3V、5V、12V、-12V及提供计算机关闭时待命用的5V Standby(5VSB)。
所以电源内部同时具备了耐高压、大功率的组件以及处理低电压及控制信号的小功率组件。
电源转换流程为交流输入→EMI滤波电路→整流电路→功率因子修正电路(主动或是被动PFC)→功率级一次侧(高压侧)开关电路转换成脉流→主要变压器→功率级二次侧(低压侧)整流电路→电压调整电路(例如磁性放大电路或是DC-DC转换电路)→滤波(平滑输出涟波，由电感及电容组成)电路→电源管理电路监控输出。
以下从交流输入端EMI滤波电路常见的组件开始介绍。
交流电输入插座此为交流电从外部输入电源的第一道关卡，为了阻隔来自电力在线干扰，以及避免电源运作所产生的交换噪声经电力线往外散布干扰其它用电装置，都会于交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波器)，其功能就是一个低通滤波器，将交流电中所含高频的噪声旁路或是导向接地线，只让60Hz左右的波型通过。
上面照片中，中央为一体式EMI滤波器电源插座，滤波电路整个包于铁壳中，能更有效避免噪声外泄；右方的则是以小片电路板制作EMI滤波电路，通常使用于无足够深度安装一体式EMI滤波器的电源供应器，少了铁皮外壳多少会有噪声泄漏情形；而左边的插座上只加上Cx与Cy电容(稍后会介绍)，使用这类设计的电源，其EMI滤波电路通常需要做在主电路板上，若是主电路板上的EMI电路区空空如也，就代表该区组件被省略掉了。
目前使用12公分风扇的电源供应器内部空间都不太能塞下一体式EMI滤波器，所以大多采用照片左右两边的做法。
X电容(Cx，又称为跨接线路滤波电容)这是EMI滤波电路组成中，用来跨接火线(L)与中性线(N)间的电容，用途是消除来自电力线的低通常态噪声。
开关电源的工作原理和常见故障分析及维修
开关电源的工作原理和常见故障分析及维修开关电源的主要电路是由:防雷电路，输入电磁干扰滤波器（Electromagnetic Interference,简称EMI），输入整流滤波电路，功率变换电路，脉宽调制（PWM）控制器电路，输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过压，欠压保护电路, 输出过压，欠压保护电路,输出过流保护电路，输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：高频脉冲电压。
把高频脉冲电压送给高频变压器，高频变压器的次级（二次侧）就会感应出一定的高频脉冲交流电，并送给高频整流滤波电路进行整流，滤波。
经高频整流滤波后便可得到我们所需的各种直流电压。
输出电压下降或上升时，由取样电路将取样信号通过光电耦合器（PC817）,送入控制电路，经过其内部调制，由控制电路的输出端将变宽的或变窄的驱动脉冲送到开关功率管的栅极（G 极），使变换电路产生的高频脉冲方波也随之变宽或变窄，由此改变输出电压平均值的大小，从而使直流电压基本稳定在所须的电压值上。
开关电源的电路原理图如下：开关电源电路原理图开关电源的常见故障分析及维修由于开关电源的输入部分工作在高压，大电流的状态下，故障率最高，如高压大电流整流二极管，滤波电容，开关功率管等较易损坏。
其次就是输出整流部分的整流二极管，保护二极管，滤波电容，限流电阻等较易损坏；再就是脉宽调制控制器的反馈部分和保护部分。
下面就对开关电源常见故障产生的原因作一分析及如何排除这些故障的维修方法。
一．保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明开关电源的内部电路存在短路或过流的故障。
由于开关电源工作在高电压，大电流的状态下，直流滤波和变换振荡电路在高压状态工作时间太长，电压变化相对大。
电网电压的波动，浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。
重点应检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容，开关功率管，UC3842本身及外围元器件等。
检查一下这些元器件有无击穿，开路，损坏，烧焦，炸裂等现象。
LM5021型开关电源控制器的原理与应用
ＶＮ： Ｉ 内部 偏 置 电路输 入端 ． 该端 输入 电压达 到
阈值后 启动 内部 调节 器 。该引脚 被 内部齐 纳二极 管
箝 位在 ３Ｖ。 ６
Ｃ Ｍ ＯＰ ＶＩ Ｎ ＶＣ Ｃ ＯＴ Ｕ
Ｓ Ｓ Ｒ Ｔ
Ｓ： Ｓ 软启 动 或“ 嗝” 作模 式定 时输 入 。 打 工 该端 与 Ｇ Ｄ之 间外 接 的 电容器决 定 软启 动 时 间和 “ 嗝 ” Ｎ 打 工 作模 式重启 动 频率 。
２１ ．
Ｌ Ｍ５ ２ ０１
Ｐ Ｍ Ｗ
，
…
１０ ６
必 需 靠 部 路 先 发 动 须 依 外 电 首 触启 电
上Ｉ 』 ｌ ＾５Ｉ Ｐ ４ 丰 ００ ｃ ２ ． 引 ２
２ 过０提 过 出 能 该 是 ３ Ｌ ５ １ 应 ３ Ｍ２ ． 保 功 陆． 由 内 Ｍ０ 的一 。 Ｌ比 供 由 ， 流蔓 电 。 ５１ 流护 目 ２ 用 功能
１ Ｌ ０ １的 引脚 功 能 ＭＳ ２
Ｌ ０１ ＭＳ ２ 采用 Ｓ Ｐ ８和 Ｄ Ｐ ８封装 ．引脚 排列 Ｏ一 Ｉ一 如图 １所示 ， 个引 脚 的功能如下 ： 各
Ｖ Ｃ： Ｃ 内部 偏 置 电路 输 出端 ， 端 与 Ｇ Ｄ之 间 该 Ｎ
必 须接 １只电容器 ， 输 出电压 通常 为 ８５ 其 ． Ｖ。
维普资讯
一
７一 Ｏ
《 国外电子元器￣）０ ６ ２０ 年第 １ ２ ０ 年 １ 期 ０６ 月
●元 器 件 卡 片
Ｌ ０１ Ｍ５ ２ 型开 关 电源控制 器 的原 理 与应用
徐 青龙 曾 奕
（ 海交通 大学，上 海 ２０ ３） 上 ０００
。
Ｃ Ｓ
开关电源各组成部分电路设计方案详细分析
一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器<EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1<热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小<RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③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 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
开关电源工作原理图解
开关电源工作原理图解开关电源是一种将输入电压转换为稳定输出电压的电源装置，它通过开关管的导通和截止来控制输入电压的变化，从而实现对输出电压的稳定调节。
接下来，我们将通过图解的方式，详细解析开关电源的工作原理。
首先，我们来看一下开关电源的基本结构。
开关电源主要由输入滤波电路、整流电路、功率器件、控制电路和输出滤波电路等组成。
其中，输入滤波电路用于对输入电压进行滤波和去除杂波，整流电路将交流电转换为直流电，功率器件用于控制电压的变化，控制电路则是控制开关管的导通和截止，输出滤波电路则是对输出电压进行滤波和去除杂波。
接下来，我们来看一下开关电源的工作原理。
当输入电压加到输入滤波电路中时，首先经过滤波电路的处理，去除掉输入电压中的杂波，然后进入整流电路，将交流电转换为直流电。
接着，直流电经过功率器件的控制，通过开关管的导通和截止来控制电压的变化，最终实现对输出电压的稳定调节。
同时，控制电路起到了控制开关管的导通和截止的作用，确保输出电压的稳定性。
最后，经过输出滤波电路的处理，去除输出电压中的杂波，得到稳定的输出电压。
在开关电源的工作过程中，功率器件起着至关重要的作用。
它可以是晶体管、场效应管、双向可控硅等，根据不同的工作原理和特性，选择不同的功率器件来实现对输出电压的稳定调节。
控制电路中的控制器则是开关电源的大脑，它通过对输入电压、输出电压和电流等参数的监测和控制，来实现对开关管的精确控制，确保输出电压的稳定性和可靠性。
总的来说，开关电源通过对输入电压的控制和调节，实现了对输出电压的稳定调节，具有体积小、效率高、稳定性好的特点，被广泛应用于各种电子设备中。
通过本文的图解，相信大家对开关电源的工作原理有了更深入的了解，希望对大家有所帮助。
最详细的开关电源分析
开关电源各功能电路详解一、开关电源的电路组成。
开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成.辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路.1、AC 输入整流滤波电路原理：① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
② 输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对 C5充电,由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件)，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③ 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 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
开关电源结构与原理
开关电源结构与原理开关电源是一种将交流电转换为稳定的直流电的电源装置。
它能提供很高的效率、较小的体积和重量，并具有较好的功率因素和抗干扰能力。
本文将介绍开关电源的结构和工作原理。
开关电源的结构主要由变压器、整流滤波电路、逆变器和控制电路组成。
1.变压器：开关电源的变压器主要起到将输入交流电转换为适用于开关管的低电压、高电流的作用。
变压器分为输入变压器和输出变压器。
输入变压器将输入电源的高压变换为适合于开关管驱动的较低电压。
输出变压器将低电压、高电流的直流电转换为输出所需的电压。
2.整流滤波电路：开关电源的整流滤波电路主要用于将开关管输出的方波电压转换为直流电压。
整流电路通常采用二极管整流桥，将交流输入转换为脉冲波。
滤波电路使用电容器和电感器等元件，通过滤波作用将脉冲波转换为平滑的直流电压。
3.逆变器：逆变器是开关电源的核心部分，用于将直流电转换为高频脉冲电压。
逆变器一般由多个开关管和输出变压器组成。
在逆变器中，开关管周期性地打开和关闭，产生高频脉冲信号。
输出变压器将高频脉冲信号转换为所需输出电压。
4.控制电路：控制电路的作用是控制开关电源的输出电压和电流稳定在设定值。
控制电路通常由反馈电路、比较器、脉宽调制器和驱动电路等组成。
反馈电路将输出电压与设定值进行比较，并反馈给控制器。
比较器将反馈信号和设定值进行比较，生成脉宽调制信号。
脉宽调制器通过调节开关管的导通时间，控制输出电压的稳定性和大小。
驱动电路负责驱动开关管，控制开关管的开关动作。
开关电源的工作原理主要分为两个阶段：工作周期的高电平（ON）和低电平（OFF）。
1.ON阶段：在输入电压的高电平期间，控制电路将输出电压设定为一个给定值。
此时开关管导通，电源输入电压通过变压器传递到输出端。
输出变压器将低电压、高电流的直流电转换为所需的输出电压。
2.OFF阶段：在输入电压的低电平期间，控制电路将输出电压与给定值进行比较，并生成调节信号。
脉宽调制器按照调节信号的频率和脉宽，调节开关管的导通时间。
《开关电源详解》课件
开关电源的电路分析
01
02
03
04
开关管
是开关电源的核心元件，负责 控制电流的通断。
整流二极管
负责将交流电转换为直流电。
滤波电容
用于平滑输出电压，减小纹波 。
电阻、电感等元件
用于实现电压和电流的调节。
开关电源的波形分析
输入波形
Байду номын сангаас输出波形
开关管波形
整流二极管波形
表示输入电压和电流的 波形。
表示输出电压和电流的 波形。
04
开关电源的测试与调试
开关电源的测试项目与设备
测试项目
输入电压范围、输出电压范围、效率 、功率因数、纹波电压等。
测试设备
万用表、示波器、功率计、效率计、 频谱分析仪等。
开关电源的调试步骤与方法
调试步骤 检查电路板焊接和元件安装是否正确；
测量输入和输出电压是否符合设计要求；
开关电源的调试步骤与方法
开关电源的可靠性设计
可靠性设计是保证开关电源长期稳定运行的关键，包括元件应力分析、冗余设计 、故障诊断和预防性维护等。
元件应力分析需要考虑元件的工作电压、电流和温度等参数，避免过应力导致元 件损坏。冗余设计可以在部分元件失效时保证电源的正常工作。故障诊断和预防 性维护可以及时发现并处理潜在问题，提高电源的可靠性。
每种拓扑结构都有其特点和应用范围，选择合适的拓扑结构可以提高电源的效率、 可靠性和性能。
拓扑结构的选取需要考虑输入输出电压、功率等级、效率和可靠性要求等因素。
开关电源的元件选择与计算
元件选择是开关电源设计中的 重要环节，包括电感器、变压 器、电容器的选择和计算。
电感器和变压器的磁芯材料、 线圈匝数和绝缘层等参数需要 根据电源的特性和要求进行选 择和计算。
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积分饱和的影响：控制不及时 防止积分饱和的方法 在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时 ，暂时去掉积分作用 在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，使积分作用输出不继续增加 (三)比例微分控制规律 1、微分控制规律： 控制器微分作用的输出与偏差变化的速度成正比
2.2.2.基本构成环节的特性
模拟控制器都是由各种放大器和由电(气)阻、电(气)容构成的基本环节组合而成
1)比例环节 2) 积分环节
3) 微分环节
2.2.3.DDZ―Ⅲ型电动调节器
DDZ―Ⅲ型调节器有两种：全刻度指示调节器和偏差指示调节器，它们的结构和线路 相同，仅指示电路有些差异。这两种基型调节器均具有一般调节器应具有的对偏差进行 PID 运算、偏差指示、正反作用切换、内外给定切换、产生内给定信号、手动/自动双向切换和 阀位显示等功能。
若取积分作用的输出等于比例作用 积分时间的定义：在阶跃信号输入下，积分作用的输出变化到等于比例作用的输出所经
历的时间就是积分时间 TI 4、控制点、控制点偏差与控制精度
控制点：对于具有积分作用的控制器，当测量值等于给定值时，其输出可以稳定在任一 值上
控制点偏差：具有积分作用的控制器的输出稳定不变时，测量值与给定值之间的微小偏差 控制精度：最大控制点偏差占输入信号范围的百分数
PD 电路的定性分析
在 t=0+ ，由于电容 CD 上的电压不能突变 ，所以 UT(0+)=U01
t＞0， CD 两端的电压按指数规律不断上升故 UT 按指数规律不断下降
当充电过程结束时，UCD= UR11
UT(∞)=U01/n
由于 U02= αUT，因此 U02 的变化规律与 UT 相同， 而且有
减小），实际积分时间增长、实际微分时间缩短。 b) 相互干扰系数 F 是一个大于 1 的数，其大小与积分时间和微分时间的大小有关。 相互干扰系数 F 的表达式取决于调节器的结构。
PID 电路阶跃输入信号的表达式
输出电路 输出电路的作用是将比例积分电路输出的以 UB 为基准的 1~5VDC 电压信号 U03 转换 为流过负载 RL（一端接地）的 4~20mADC 输出电流 I0
Y=△y/( ymax-ymin) 2、五种表示方法 1) 微分方程表示法 用微积分的形式表示控制器特性，它常用于测定控制器参数。
P:
PI:
PD:
PID:
2) 传递函数表示法 用拉普拉斯变换式表示控制器特性。它常用于控制器的特性分析以及 控制系统的分析计算
p:
PI: PD:
PID:
3 ) 频率特性表示法 用幅频特性和相频特性形式表示控制器的特性，它用于控制系统的 分析。
硬手操电路
作用：一是使 CI 两端的电压恒等于 V02；
二是由 RE、RF 和 IC3 组成了一个比例电路
因为
RF==RE=30kΩ 所以 U03=–UH
自动与手动操作之间的切换
自动(A)→软手动(M)
输入电路原理图采用这种电路形式有如下两个目的 ： ① 是为了消除集中供电引入的误差。 ② 是为了保证运算放大器的正常工作 共模输入电压 UC：
输入与输出的关系：
结论： a) 输出信号 Uo1 仅与测量信号 Ui 和给定信号 Us 差值成正比，比例系数为-2，而与导 线电阻上的压降 Ucm1 和 Ucm2 无关。
3、比例控制规律的特点 快—硬碰硬
有余差
(二)比例积分控制规律 1、积分作用 定义：积分作用的输 出与偏差对时间的积分成比例关系
积分作用的特点 *能消除余差 *慢慢来
积分作用一般不单独使用 2、比例积分控制规律
——比例与积分两种作用的输出之和
3、积分作用的参数 积分时间 TI——反映积分作用的强弱
表征控制器减小余差的能力 5、积分增益与开环放大倍数
实际 PI 控制器的传递函数:
在阶跃输入 X 的作用下
控制器输出表达式为
利用始值定理
Y(0)=KPA 利用终值定理 有： 积分增益
开环放大倍数 KOP
当最终变化量 Y（∞）和比例增益 KP 一定时，积分增益 KI 越大时，余差越小，控制精度 越高 6、积分饱和
手操电路 手操电路的作用是实现手动操作:软手操与硬手操
软手操电路 作用 ：a) 使电容 CI 两端的电压恒等于 U02 ；
b) 使 A3 处于保持工作状态
扳键 S4 扳向软手操输入电压+UR 一侧时，+UR 通过 RM 向 CM 和 A3 充 电，使 U03 线性下降； 当扳键 S4 扳向-UR 一侧时，U03 线性上升。
第一章 控制器
学习目的和要求：学习掌握控制器的基本控制规律和模拟数字控制器的结构组成，学会 在实际工作中对各类控制器进行设计、选型和应用。
重点、难点：掌握控制器的控制规律；理解模拟数字控制器的基本结构、电路分析；了 解其他相关调节器。
外语词汇： Proportional, Integral and Derivative (Action) 比例、积分、微分(动作); Proportional-Integral-Differential (Controller) 比 例 、 积 分 、 微 分 ( 控 制 器 ); analog,digital, controller, supervision,inerface
微分作用的特点： 输入偏差变化的速度越大，则微分作用的输出越大，然而对于一个固定不变的偏差， 不管这个偏差有多大，微分作用的输出总是零
理想的微分作用不能单独作为控制规律使用 2、实际比例微分控制规律
比例微分控制器传递函数
3、微分作用的参数及其测定 在阶跃信号输入时，经拉氏反变换
τD 微分时间常数
当 t→0 时 当 t→∞ 时 微分增益：
比例积分电路 比例积分电路的主要作用是对来自比例微分电路的电压信号 U02 进行比例积分运算
比例积分电路实际的输出输入关系
比例积分电路 在阶跃输入信号作用下，PI 电路输出的时间函数表达式为
积分时间 TI 的倍率开关
(4) 整机传递函数
干扰系数 F 反映调节器参数(主要是 KP、TI、TD) 互相影响的一个参数。 调节器的 PID 运算电路是由 PD 电路和 PI 电路串联构成。 a) KP、TI、TD 三个参数相互干扰的结果，使实际比例增益增大（即实际比例度
b) 把以零伏为基准的、变化范围为 1～5V 的输入信号，转换成以 UB (10V)为基准的、 变化范围为 0～±8V 的偏差输出信号 V01。
(2) 比例微分电路 作用: 是对输入电路的输出信号 V01 进行比例微分运算，整机的比例度和微分时间通过 本电路进行调整。
无源比例微分电路的传递函数：
同相端输入运放电路的传递函数为： 比例微分电路的传递函数为： 比例微分电路的传递函数为： 在阶跃输入信号下，比例微分电路输出的时间函数表达式为：
微分先行 PID 运算形式
偏差型 PID 运算式 测量值 Xm 与给定值 Xs 相减后，得到偏差 x，然后对偏差 x 进行比例、积分和微分 的运算。
特点：对给定值的变化也进行 PID 运算
阶跃响应特性
微分先行 PID 运算式 先对测量值 Xm 进行微分运算，再与给定值 Xs 相减，然后再进行比例积分运算。
输出是输出信号的变化量△y。 2、△x＞0 称正偏差 △x＜0 称负偏差 3、△x＞0 相应的△y＞0, 称为正作用控制器
△x＞0 相应的△y＜0, 称为反作用控制器
二、控制规律的表示方法 1、无因次化 为了用一个统一的式子表示控制器的特性，可用相对变化量来表示控制器的输入和
输出 X=△x/( xmax-xmin)
参考资料：张永德 过程控制装置，北京 化学工业出版社，2000 主要内容： 控制规律； 模拟控制器； 数字控制器
1.1.控制规律
• 控制规律的表示方法 • 基本控制规律 一、何为控制器的控制规律
△x = Xm – Xs △x——偏差 Xs——给定值 Xm——测量值 控制器的控制规律 就是控制器的输出信号随输入信号(偏差)变化的规律。 这个规律常常称为控制器的特性。 须注意： 在研究控制器特性时 1、输入是被控变量与给定值之差即偏差⊿x，
优点： 1.计算机运算所需的内存较小、计算也相对简单; 2.每次只是输出增量; 3.易于系统手动和自动间的无扰动切换
c. 速度型算式 输出是增量型算式的输出值与采样间隔时间 T 之比
本质上与增量型算式是相同的 d. 偏差系数型算式
是将增量型算式展开后合并同类项而得到的 设 则有： ② 改进型数字式 PID 运算式
B 称为不灵敏区宽度 d. 积分分离 PID 算式
—在一定偏差范围内切除积分作用
方法：PID 控制算式的积分项前面乘上一个变量 N
例:
作业： “控制仪表与装置”
P38 1-1 题、1-2 题、 1-3 题、 1-4 题 1-5 题、1-6 题、 1-8 题。
控制器的功能 基本构成环节的特性 电动调节器 气动调节器
Y（0）=KP KD A Y（∞）=KP A
ＫＤ在阶跃输入下，实际比例微分控制器的输出一开始（t=0）的变化量与最终（t→ ∞）的变化量的比值 微分时间：TD=KDτD
微分时间 TD 反映了微分作用的强弱
假定 t=τD YD（τD）=KP（KD-1）A·e –1
=KP（KD-1）A·36.8% 微分时间常数τD ：
2.2. 模拟控制器
( Analog Controllers )
2.2.1.控制器的功能
控制器的作用是对测量信号与给定值相比较所产生的偏差进行 PID 运算，并输出控制 信号至执行器
(1)偏差显示 (2)输出显示 (3)提供内给定信号及内、外给定的选择 (4)正、反作用的选择 (5)手动操作与手动/自动双向切换 (6)附加功能：抗积分饱和、输出限幅、输入报警、偏差报警、软手动抗漂移、停电对 策和零启动等.