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于小功率电源（100W以下）变压器主要 作用为电压变换和储能。
2. 正激式
用于中大功率电源（500W）左右，
变压器作为电压变换，输出有一个
储能电感，开关管导通时,释放能量。
图二
9
1.3.3按开关管与负载的连接方式分
1.3.3.1串联调整型开关电源
Ui
原理框图
10
1.3.3.1串联式开关电源的工作原理
开关电源知识学习
• 学习目的：本次学习作为一个基础知识讲 解，旨在使大家对开关电源的原理加深认 识，熟悉电源的指标和测试，以及了解电 源的可靠性等知识。
2017 年 12月
1
目录
1.开关电源基本原理
1.1 名词解释 1.2 开关电源基本原理 1.3 常用开关电源类别 1.4 开关电源和线性电源区别
1.3.2按变压器激励方式分： 反激式、正激式
1.3.3按开关器件与负载电路的连接方式：
串联式开关电源 并联式开关电源 变压器耦合开关电源（常用）
6
1.3.1按稳压控制方式分类
（1）脉冲宽度调制方式（PWM)。其主要特点是开关频率不变,通过改变 脉冲宽度来调节占空比,实现稳压目的。其核心是脉宽调制器（常用型）
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。
2.常用电气指标即测试方法
2.2 最大输入电流 2.3 启动冲击电流 2.4 交调测试 2.5 电压调整率 2.6 负载调整率
3.电源可靠性
2.8 输出纹波即杂音 2.14绝缘阻抗
2.9 瞬态响应
2.15效率
2.10开机延时
2.11输出电压动态响应
2.12保护电路
2
1.1名词解释
纹波 纹波电压，是指输出直流电压中含有的交流成分。直流电压本来
尖峰脉冲电压。常见的脉冲形状有矩形脉冲，方波脉冲，尖脉冲，锯 齿脉冲，阶梯脉冲，间歇正弦脉冲等等，尖脉冲电压具有突变性和不 连续性！
3
1.1名词解释
效率： 有效功率/总功率。 消耗功率=输出端各电压（接负载）*电流，总和为有效功率 总功率=工作电压*电流 一般开关电源的效率能达到80%以上，比传统的线性稳压电源
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
15
1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
当控制开关K接通时，输入电源Ui开始对储能电感L 加电，流过储能电感L的电流开始增加，同时电流在储能 电感中也要产生磁场；当控制开关K由接通转为关断的时 候，储能电感会产生反电动势，反电动势产生电流的方向 与原来电流的方向相同，因此，在负载上会产生很高的电 压。
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。
5
1.3常用开关电源电路分类
1.3.1按稳压控制方式：
脉冲宽度调制方式(PWM)，脉冲频率调制方式(PFM)，混合调制 方式。
当并联式开关电源的负载R很大或开路时，输出脉冲 电压的幅度将非常高。因此，并联式开关电源经常用于高 压脉冲发生电路。
16
1.3.3.2并联式开关电源的特点
• 当并联式开关电源的负载R很大或开路时，输出脉冲电压 的幅度将非常高。因此并联式开关电源常用于高压脉冲发 生电路。
• 并联式开关电源具有稳压范围宽、工作性能稳定、机芯底 板不带电安全性能好等优点，但是开关管和整流二极管所 承受的反峰电压较高。
应该是一个固定的值， 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得 来的，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会 因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输 出电压也是有波纹的。 纹波电压通常用有效值或峰值表示
尖脉冲 指电压或者电流的短暂突变，开关电源中的高速开关电路会产生
（2）脉冲频率调制方式(PFM) 。其特点是将脉冲宽度固定,通过改变开关 频率来调节占空比,实现稳压的目的。其核心是脉频调制器。
（3）混合调制方式：是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变 的方式。
7
1.3.1PWM和PFM波形比较
8
1.3.2 按变压器激励方式分
1. 反激式
凡是在开关管截止期间向负载提 供能量的统称反激变换器。主要应用
Ui 24v
原理框图
14
百度文库
1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
如图所示：a是并联式开关电源的最简工作原理图，图b是并联式开 关电源输出电压的波形。图a中Ui是开关电源的工作电压，L是储能 电感，K是控制开关，R是负载。图b中Ui是开关电源的输入电压， Uo是开关电源输出的电压，Up是开关电源输出的峰值电压，Ua是 开关电源输出的平均电压。 Uo=Ui/(1-D) D为占空比
串联型开关电源具有带负载能力较强、开关管和续流二极管 所承受的峰值电压较低电路结构简单，工作效率很高，因此 其在输出功率控制方面应用很广。串联式开关电源的缺点是 输入与输出共用一个地，容易产生EMI干扰和地板带电，当 输入电压为市电整流输出电压的时候，容易引起触电，对人 身不安全。
13
1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
下图是串联式开关电源的最简工作原理图。Ui是开关电源的工作 电压，通过控制开关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 。
下式中Ton为控制开关K接通的时间，T为控制开关K的工作周期。 改变控制开关K接通时间（Ton）与关断时间（Toff）的比例， 就可以改变输出电压Uo的平均值Ua 。占空比用D来表示，即：
2. 正激式
用于中大功率电源（500W）左右，
变压器作为电压变换，输出有一个
储能电感，开关管导通时,释放能量。
图二
9
1.3.3按开关管与负载的连接方式分
1.3.3.1串联调整型开关电源
Ui
原理框图
10
1.3.3.1串联式开关电源的工作原理
开关电源知识学习
• 学习目的：本次学习作为一个基础知识讲 解，旨在使大家对开关电源的原理加深认 识，熟悉电源的指标和测试，以及了解电 源的可靠性等知识。
2017 年 12月
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目录
1.开关电源基本原理
1.1 名词解释 1.2 开关电源基本原理 1.3 常用开关电源类别 1.4 开关电源和线性电源区别
1.3.2按变压器激励方式分： 反激式、正激式
1.3.3按开关器件与负载电路的连接方式：
串联式开关电源 并联式开关电源 变压器耦合开关电源（常用）
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1.3.1按稳压控制方式分类
（1）脉冲宽度调制方式（PWM)。其主要特点是开关频率不变,通过改变 脉冲宽度来调节占空比,实现稳压目的。其核心是脉宽调制器（常用型）
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。
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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。
2.常用电气指标即测试方法
2.2 最大输入电流 2.3 启动冲击电流 2.4 交调测试 2.5 电压调整率 2.6 负载调整率
3.电源可靠性
2.8 输出纹波即杂音 2.14绝缘阻抗
2.9 瞬态响应
2.15效率
2.10开机延时
2.11输出电压动态响应
2.12保护电路
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1.1名词解释
纹波 纹波电压，是指输出直流电压中含有的交流成分。直流电压本来
尖峰脉冲电压。常见的脉冲形状有矩形脉冲，方波脉冲，尖脉冲，锯 齿脉冲，阶梯脉冲，间歇正弦脉冲等等，尖脉冲电压具有突变性和不 连续性！
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1.1名词解释
效率： 有效功率/总功率。 消耗功率=输出端各电压（接负载）*电流，总和为有效功率 总功率=工作电压*电流 一般开关电源的效率能达到80%以上，比传统的线性稳压电源
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：
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1.3.3.1串联式开关电源特点
15
1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
当控制开关K接通时，输入电源Ui开始对储能电感L 加电，流过储能电感L的电流开始增加，同时电流在储能 电感中也要产生磁场；当控制开关K由接通转为关断的时 候，储能电感会产生反电动势，反电动势产生电流的方向 与原来电流的方向相同，因此，在负载上会产生很高的电 压。
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。
5
1.3常用开关电源电路分类
1.3.1按稳压控制方式：
脉冲宽度调制方式(PWM)，脉冲频率调制方式(PFM)，混合调制 方式。
当并联式开关电源的负载R很大或开路时，输出脉冲 电压的幅度将非常高。因此，并联式开关电源经常用于高 压脉冲发生电路。
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1.3.3.2并联式开关电源的特点
• 当并联式开关电源的负载R很大或开路时，输出脉冲电压 的幅度将非常高。因此并联式开关电源常用于高压脉冲发 生电路。
• 并联式开关电源具有稳压范围宽、工作性能稳定、机芯底 板不带电安全性能好等优点，但是开关管和整流二极管所 承受的反峰电压较高。
应该是一个固定的值， 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得 来的，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会 因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输 出电压也是有波纹的。 纹波电压通常用有效值或峰值表示
尖脉冲 指电压或者电流的短暂突变，开关电源中的高速开关电路会产生
（2）脉冲频率调制方式(PFM) 。其特点是将脉冲宽度固定,通过改变开关 频率来调节占空比,实现稳压的目的。其核心是脉频调制器。
（3）混合调制方式：是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变 的方式。
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1.3.1PWM和PFM波形比较
8
1.3.2 按变压器激励方式分
1. 反激式
凡是在开关管截止期间向负载提 供能量的统称反激变换器。主要应用
Ui 24v
原理框图
14
百度文库
1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
如图所示：a是并联式开关电源的最简工作原理图，图b是并联式开 关电源输出电压的波形。图a中Ui是开关电源的工作电压，L是储能 电感，K是控制开关，R是负载。图b中Ui是开关电源的输入电压， Uo是开关电源输出的电压，Up是开关电源输出的峰值电压，Ua是 开关电源输出的平均电压。 Uo=Ui/(1-D) D为占空比
串联型开关电源具有带负载能力较强、开关管和续流二极管 所承受的峰值电压较低电路结构简单，工作效率很高，因此 其在输出功率控制方面应用很广。串联式开关电源的缺点是 输入与输出共用一个地，容易产生EMI干扰和地板带电，当 输入电压为市电整流输出电压的时候，容易引起触电，对人 身不安全。
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1.3.3.2并联式开关电源的工作原理
下图是串联式开关电源的最简工作原理图。Ui是开关电源的工作 电压，通过控制开关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 。
下式中Ton为控制开关K接通的时间，T为控制开关K的工作周期。 改变控制开关K接通时间（Ton）与关断时间（Toff）的比例， 就可以改变输出电压Uo的平均值Ua 。占空比用D来表示，即：