开关电源及其软开关技术自整理提纲

《开关电源及其软开关技术》复习资料 2013.6

综合成绩=平时成绩（30%）+期末考试（70%） 考试题型：1．单项选择题：20%，共10小题

2．简述题：约40%，共7小题 3．问答题：约40%，共3小题

第一章

1. 高频开关电源由哪几部分组成？其作用分别是什么？（画出原理方框图加以说明）P3

① 输入滤波电器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂音反馈公共电网。 ② 整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 ③ 逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关的核心部分。 ④ 输出整流滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

第二章

1. 串联型线性调整型稳压电源的工作原理、开关型稳压电源的工作原理（包括原理图、电压方程等），以及

两种电源的特点（优缺点）比较。P5、P8~ P10

串联型线性调整型稳压电源：

电压公式：0L W V E I R =－

原理：当E 或L R 变化时，可以调整W R 的阻值，使输出电压0V

维持不变，这便是串联线性调整型稳压电源的基本工作原 理，可变电阻W R 用晶体管取代，因为晶体管工作在输出特

性的线性区，所以称为串联线性调整稳压电源。

优点：①稳定性好，输出纹波电压小，使用可靠

②输入电源能向负载连续地提供能量

缺点：①当E 和0V 差值越大，流过晶体管电流越大，功率晶体管 上的功耗越大，稳压电源效率越低

②工频变压器和滤波器体积大且笨重 ③功耗大，效率低，需要大功率调整管 ④需要体积很大的散热器

开关型稳压电源： 电压公式：on

AB t E E T

=

原理：开关K 以一定时间间隔重复通/断，当开

关K 接通时，输入电源E 向负载L R 提供

能量；当开关K 便中断能量供应。故电源E 向负载提供能量是断续的。

优点：①功耗小，效率可达70%~95% ②可靠性、稳定性高

③重量轻，体积小：散热器体积小；不需要电源变压器；工作频率高，滤波电容电感数值小 ④对电网输入的适应能力提高

缺点：①较之串联线性调整型稳压电源，其提供的能量是断续的

②为了使其能得到连续的能量供给，必须加装储能装置，开关接通时储存能量，断开时向负载

释放能量

2．TRC 控制的方式和特点 P6 TRC 控制原理分为三种： ①脉冲宽度调制（PWM ）：指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。 优点：周期恒定，有很小的on T 时间连续可调，滤波电路容易设计

缺点：连续可调的导通时间很小，会导致电压不稳定，要接一定数量的假负载

②脉冲频率调制（PFM ）：指导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。 优点：因为

on

t T

可以在很宽范围内变化，输出电压可调范围较PWM 大；只需要极小假负载 缺点：滤波电路要适应较宽的频段，因而体积较大

③混合调制：指导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此能改变的方式。 优点：可以得到非常大的可调范围输出电压

3．PWM 和PFM 型开关电源的基本稳压原理，两种控制方式在控制回路中的区别。P8

PWM 原理：由于某些原因（负载电流减少或电网电压上升）使高频变压器副边输出电压平均值增大，电

源输出电压随之升高，反馈检测电路将输出电压与基准电压进行比较，放大，然后将这一电压变化量由电压——脉宽转换电路转换成脉冲宽度的变化，使脉冲宽度变窄，占空比减小，高频变压器输出电压平均值下降，从而使输出电压达到稳定；反之，由于某些原因导致电源输出电压下降时，控制回路输出脉宽将增大，高频变压器输出电压平均值增加，使电源输出电压返回原值。

逻辑顺序【输出电压增大→反馈电路检测该值→与基准电压比较、放大→脉宽-转换电路转换成脉

冲宽度的变化（使脉冲变窄，即占空比变小）→输出电压值下降→输出电压稳定 或 输出电压减小→控制回路输出脉宽增大→输出电压增大→输出电压稳定】

PFM 原理：电源输出电压上升时，控制回路输出脉冲的工作周期变长（即频率下降）；电源输出电压下降

时，控制回路输出脉冲的工作周期缩短。

二者区别：PFM 控制方式与PWM 控制方式差别在于以恒脉宽发生电路代替PWM 的时钟振荡器，用电压

—频率转换电路（用V/F 电路表示）取代电压—脉宽转换电路。

4．PWM 型稳压电源的优缺点。P8~ P10 （只需答标题）

优点：①体积小、重量轻；②效率高；③适应性强；④可防止过电压危害；⑤输入交流突然停供时，输出

电压保持时间长；⑥输出电压越低，输出电流越大。

缺点：①电路复杂，元器件数量多；②输出纹波大；③动态响应稍差。

第三章

1. 推挽、全桥、半桥功率转换电路的结构，工作过程，各自的特点（比较三种功率转换电路的主要优缺点）。P11~P14 (考选择)

A ．推挽式功率转换电路原理（工作过程）： 由驱动电路控制基极的开关BG1和BG2 交替导通，输入直流电压变换成高频方波 交流电压；上绕组N1和下绕组N1两端分 别形成相位相反的交流电压；BG1导通时， 下面绕组N1两端电压为E ，BG2两端电 压2E ；BG2 导通时，上面绕组N1两端电

压为－E ，BG1两端电压2E ；当两个开关都关断时，V CE1和V CE2 均为E 。

优点：①管子数目少；②基极驱动电路无需彼此隔离。驱动电路和过流保护电路简化、选择余地增大 缺点：①开关导通时，产生尖峰冲击电流；②关断瞬间，产生尖峰电压使开关管承受两倍以上输入电压，

使开关器件选择困难；③原边绕组只有一半工作时间，高频变压器利用率太低

B ． 全桥式功率转换电路原理（工作过程）： 互为对角的两个开关同时导通，同一侧桥臂 上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成 幅值为E 的高频方波交流电压；当BG1与 BG2开通，截止晶体管(BG3、BG4）上的电 压为输入电压E ；当4个开关都关断时，同 桥臂上的每个开关承受电压为E /2；由于高频 变压器漏感引起尖峰电压，当超过输入电压 时，管子集电极电压被管子反向并联续流二极 管箝位，管子集电极电压为E 。

优点：①晶体管的选择比较方便；②有利于提高效率；③高压开管耐压要求低，易于获得大功率输出 缺点：需要使用四个开关管，需要彼此绝缘的基极驱动电路，电路复杂，元器件多

C. 半桥式功率转换电路原理（工作过程）：

当两个开关管BG1和BG2都截止时，电容 C01，C02中点A 的电压为E /2；当BG1导 通时，C02充电，C01放电，中点A 电位在 BG1导通终了，将下降2E E ∆－；当BG2 导通，C01充电，C02放电，中点A 电位 在BG2导通终了增至2+E E ∆；中点A 点 位在开关过程中，将在的E /2电位上以E ∆ 的幅度做指数变化。

优点：①暂态过程高压开管上承受的最高电压不超过电源电压；②晶体管数量只有全桥式电路的一半；③由

于电容的隔直作用，半桥式电路具有抗不平衡能力

缺点：①高频变压器上的电压只有输入电源电压的一半，欲要获得全桥、推挽电路相同的输出功率，开关管

需要流过两倍的电流；②必须要有两个输入电容且过限电路工作频率相同的充放电电流；③电压脉冲顶部有倾斜；④只能获得中等容量输出。

综合对比：