开关电源的基础知识
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1.1 开关电源组成及开关电源实例 开关电源名词解释
1.2 开关稳压电源的分类
1.3 开关稳压电源的特点
1.4 开关稳压电源的基本原理 1.5 开关电源集成电路产品
1.1开关电源组成及开关电源实例 发展史：
1.20世纪50年代：美国宇航局用于搭载火箭 2.20世纪80年代：计算机全面实现开关电源化 3.20世纪90年代：电子电器、家电广泛应用
2、N3上感应的交流电压经VD3整流、C4滤波，获＋12V电压为IC2中的光 电三极管供电。 稳压原理：例 UO1↓→IF（LED正向电流）↓→IC（IC1 控制电流) ↓→
D（占空比）↑→ UO1↑
3、保护电路：R3、C1和VD1 4、自动启动时间控制：C5 0.83S
1.1开关电源组成及开关电源实例
1.1开关电源组成及开关电源实例
六、开关电源名词解释 P.1-P.7
1.线性稳压电源： 效率仅为35%～45%
2.线性稳压器 3.开关电源： SMPS 效率为75%～90%
4.单片开关电源：
5.DC/DC变换器：
6.开关稳压器： 7.单片开关电源：
8.电压调整率Sv：输入电压在规定范围内变化时，输出电压的变化率
1.1开关电源组成及开关电源实例 另一种并联独立输出型开关电源 脉宽调制集成电路 UC3842简介
7脚为电源正极 5脚为电源负极 6脚为脉冲输出直接驱动场效应管 3脚为最大电流限制，调整输出最大电流 2、4脚为电压反馈，可调节输出电压 4、8脚外接振荡电阻和振荡电容
1.1开关电源组成及开关电源实例 单端反激式开关电源的应用——智能型充电器（36V）
并联独立输出型
1.1 开关电源组成 及开关电源实例
五、三端单片开关集成 稳压器及其应用
工作原理说明：
1、单端型反激式开关电源：开关管导通时储能，开关管截止时，储能释放给负载。
开关管和脉宽调制采用三端单片集成稳压器TOP221P， 当221P内开关功率管导 通时，N1上产生上正下负电压，N1储存能量。开关功率管截止时，N1上产 生上 负下正电压，N2产生上正下负电压，VD2导通， 经C2、L、C3滤波后提 供＋5V 输出电压。 UO1≈UZ＋UF（LED正向压降）
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
1.1开关电源组成及开关电源实例
一、组成(脉宽调制型 )：
＋
调整器件
储能电路
UI
脉冲调宽
比较
取 样
方
基
波Fra Baidu bibliotek
准
发
电
生
压
－
调整管工作在开关状态
＋
UO
RL
－
1
1.1开关电源组成 及开关电源实例
二、工作原理： （调宽式）
2 3
1、输入和输出之间接开关调整管和储能电路。调整管周期性开、关， 将能量输入储能电路，经均衡滤波后成为电压输出，输出电压的大 小，取决于调整管开关时间的长短。
单端型反激式电路结构及工作原理：
D1：续流二极管
C： 滤波电容
1.1开关电源组成及开关电源实例 另一种并联独立输出型开关电源
V导通时，电流I通过L1，电流逐渐增加，产生变化磁场，L1中自感电动
势上正下负，在次级绕组L2产生感应电压为上负下正，D1截止L1.储能 1 LI 2 2
V截止时L1中电流不能突变，产生自感电动势下正上负，经电磁耦合，在 L2中产生感应电压为上正下负，D1导通，感生电流从D1、RL构成闭合回路， L1储能得到释放。
2、调整管的开关状态受脉冲电压的控制，脉冲电压则由方波发生电路 产生，并经脉冲调宽电路调制后得到。
3、取样比较电路将一部分输出电压和基准电压进行比较，当输出电压 偏离正常值时，输出误差信号，对开关脉冲宽度进行调制。
例如：输出电压升高，脉宽变窄（即占空比D减小），调整管开启 时间缩短，输入储能电路的能量减小，输出电压降低。
五、三端单片开关集成稳压器及其应用 1.TOP Switch－Ⅱ简介：
（TOP221TOP227）
三端器件
DIP－8或SMT－8封装
2.TOP Switch－Ⅱ工作原理： (参考开关电源原理方框图)
1.1开关电源组成及开关电源实例 五、三端单片开关集成稳压器及其应用
3. TOP Switch的应用电路：
反之亦然。
1.1开关电源组成 及开关电源实例
三、一个具体的开关 稳压电源工作原理：
★储能电路： 即续流滤波电路
★储能电路组成： 续流二极管 储能电感 储能滤波电容
1.1开关电源组成及开关电源实例
四、储能电路：
根据储能电感的连接方式可分为： 串联型 并联型 并联独立输出型
1、串联型：储能电感 和负载相串联
⑴、V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL向电容C充电。
⑵、V截止时， L中的电流不能突变，产生左负 右正的自感电动 势，VD导通，续流电流 iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。
◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，并给电容C充电，同时向负载供电； 调整管V截止期间，L释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。
1.1开关电源组成及开关电源实例
2、并联型：储能电感 和负载相并联
⑴、V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL，L储能。 ⑵、V截止时， L中的电流不能突变，产生上负 下正的自感电动
势，VD导通，续流电流iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。
◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，负载由电容C供电； 调整管V截止期间，L释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。 ※并联型电路中，调整管承受的反峰电压为2UI ，为串联型的两倍。
1.2 开关稳压电源的分类
1.3 开关稳压电源的特点
1.4 开关稳压电源的基本原理 1.5 开关电源集成电路产品
1.1开关电源组成及开关电源实例 发展史：
1.20世纪50年代：美国宇航局用于搭载火箭 2.20世纪80年代：计算机全面实现开关电源化 3.20世纪90年代：电子电器、家电广泛应用
2、N3上感应的交流电压经VD3整流、C4滤波，获＋12V电压为IC2中的光 电三极管供电。 稳压原理：例 UO1↓→IF（LED正向电流）↓→IC（IC1 控制电流) ↓→
D（占空比）↑→ UO1↑
3、保护电路：R3、C1和VD1 4、自动启动时间控制：C5 0.83S
1.1开关电源组成及开关电源实例
1.1开关电源组成及开关电源实例
六、开关电源名词解释 P.1-P.7
1.线性稳压电源： 效率仅为35%～45%
2.线性稳压器 3.开关电源： SMPS 效率为75%～90%
4.单片开关电源：
5.DC/DC变换器：
6.开关稳压器： 7.单片开关电源：
8.电压调整率Sv：输入电压在规定范围内变化时，输出电压的变化率
1.1开关电源组成及开关电源实例 另一种并联独立输出型开关电源 脉宽调制集成电路 UC3842简介
7脚为电源正极 5脚为电源负极 6脚为脉冲输出直接驱动场效应管 3脚为最大电流限制，调整输出最大电流 2、4脚为电压反馈，可调节输出电压 4、8脚外接振荡电阻和振荡电容
1.1开关电源组成及开关电源实例 单端反激式开关电源的应用——智能型充电器（36V）
并联独立输出型
1.1 开关电源组成 及开关电源实例
五、三端单片开关集成 稳压器及其应用
工作原理说明：
1、单端型反激式开关电源：开关管导通时储能，开关管截止时，储能释放给负载。
开关管和脉宽调制采用三端单片集成稳压器TOP221P， 当221P内开关功率管导 通时，N1上产生上正下负电压，N1储存能量。开关功率管截止时，N1上产 生上 负下正电压，N2产生上正下负电压，VD2导通， 经C2、L、C3滤波后提 供＋5V 输出电压。 UO1≈UZ＋UF（LED正向压降）
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
1.1开关电源组成及开关电源实例
一、组成(脉宽调制型 )：
＋
调整器件
储能电路
UI
脉冲调宽
比较
取 样
方
基
波Fra Baidu bibliotek
准
发
电
生
压
－
调整管工作在开关状态
＋
UO
RL
－
1
1.1开关电源组成 及开关电源实例
二、工作原理： （调宽式）
2 3
1、输入和输出之间接开关调整管和储能电路。调整管周期性开、关， 将能量输入储能电路，经均衡滤波后成为电压输出，输出电压的大 小，取决于调整管开关时间的长短。
单端型反激式电路结构及工作原理：
D1：续流二极管
C： 滤波电容
1.1开关电源组成及开关电源实例 另一种并联独立输出型开关电源
V导通时，电流I通过L1，电流逐渐增加，产生变化磁场，L1中自感电动
势上正下负，在次级绕组L2产生感应电压为上负下正，D1截止L1.储能 1 LI 2 2
V截止时L1中电流不能突变，产生自感电动势下正上负，经电磁耦合，在 L2中产生感应电压为上正下负，D1导通，感生电流从D1、RL构成闭合回路， L1储能得到释放。
2、调整管的开关状态受脉冲电压的控制，脉冲电压则由方波发生电路 产生，并经脉冲调宽电路调制后得到。
3、取样比较电路将一部分输出电压和基准电压进行比较，当输出电压 偏离正常值时，输出误差信号，对开关脉冲宽度进行调制。
例如：输出电压升高，脉宽变窄（即占空比D减小），调整管开启 时间缩短，输入储能电路的能量减小，输出电压降低。
五、三端单片开关集成稳压器及其应用 1.TOP Switch－Ⅱ简介：
（TOP221TOP227）
三端器件
DIP－8或SMT－8封装
2.TOP Switch－Ⅱ工作原理： (参考开关电源原理方框图)
1.1开关电源组成及开关电源实例 五、三端单片开关集成稳压器及其应用
3. TOP Switch的应用电路：
反之亦然。
1.1开关电源组成 及开关电源实例
三、一个具体的开关 稳压电源工作原理：
★储能电路： 即续流滤波电路
★储能电路组成： 续流二极管 储能电感 储能滤波电容
1.1开关电源组成及开关电源实例
四、储能电路：
根据储能电感的连接方式可分为： 串联型 并联型 并联独立输出型
1、串联型：储能电感 和负载相串联
⑴、V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL向电容C充电。
⑵、V截止时， L中的电流不能突变，产生左负 右正的自感电动 势，VD导通，续流电流 iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。
◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，并给电容C充电，同时向负载供电； 调整管V截止期间，L释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。
1.1开关电源组成及开关电源实例
2、并联型：储能电感 和负载相并联
⑴、V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL，L储能。 ⑵、V截止时， L中的电流不能突变，产生上负 下正的自感电动
势，VD导通，续流电流iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。
◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，负载由电容C供电； 调整管V截止期间，L释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。 ※并联型电路中，调整管承受的反峰电压为2UI ，为串联型的两倍。