高频开关电源设计与应用

高频开关电源系统的优化设计及应用研究在电力系统中，直流电源作为继电保护、自动装置、控制操作回路、灯光音响信号及事故照明等电源之用，是发电厂和变电站比较重要的设备。

因直流电源故障而引发的事故时有发生，所以，对直流电源的可靠性、稳定性具有很高要求。

传统的直流电源多数采用可控硅整流型。

近几年来，我国电网已经全面采用智能化的高频开关电源，这种电源系统具有许多优点：安全、可靠、自动化程度高、具有更小的体积和重量、综合效率高以及噪音低等，大大降低了运行人员的工作量，适应电网发展的需要，值得推广使用。

1 高频开关电源优化设计研究1.1 淘汰线性电源设计相对于传统的线性电源开关设计，高频开关电源在技术上有着明显的优势。

受限，其能够在开关内节省下一定的空间，而这一空间就是传统线性电源中变压器的空间，这样就能够使开关电源的重量更轻、体积更小。

同时高频开关电源在设计上是为了满足不断提高工作频率的要求，因此其能够满足于现代不同设备的功率输出，克服输出波纹过大等诸多问题，使得高频开关电源更加适合现代市场的需求。

1.2 小型化设计趋势随着现代集成技术的发展，各类电子设备在设计和研发的过程中都向着更小、更轻便的方向进行发展，因此各电子设备的小型化设计趋势非常明显。

因此，在对开关电源进行设计的过程中也必须要考虑到其安装设备的大小，也需要向着小型化的方向进行发展。

同时，电源在使用的过程中，其内部的电容、变压器以及质量都是与电源工作频率的平方根呈现反比情况，以此，随着不断开关电源的工作效率不断提高，其本身的体积必然会朝着更加小型化的方向发展。

另外，小型化的电源开关在设计和研发的过程中其所消耗的原材料较少，能够有效降低生产企业的生产成本，具有着极重要的经济价值。

1.3 电磁干扰的屏蔽设计在高频开关电源工作的过程中，随着开关的开通和中断，这种快速的电流变化就会引发噪音，噪音经过传导传递到开关外部，就形成了一定的电磁干扰现象，而这也是高频开关电源工作效率较低的原因之一。

高频开关电源的设计与制作(论文)《高频开关电源的设计与制作》论文版本,是提取了重点来简单论述的。

这也是在毕业设计最后学校要求进行缩减后拿去参评校级优秀毕业设计的,当然这是获奖的啦!欢迎下载参考!高频开关电源的设计与制作洛阳理工学院电气工程与自动化系黄贝利指导老师杨文方2011摘要：开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

我们设计了以MOSFET作为功率开关器件采用脉宽调制(PWM)技术，输出实时采样电压反馈信号，来控制输出电压变化的。

本文具体介绍了其系统构成，工作原理，基本控制器结构、功能和特点。

关键词：高频开关电源变换器SG3525 过流保护0. 前言随着电力电子技术的高速发展，开关电源不断向高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化方向发展。

另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

现在迫切需要物美价廉，能满足多种不同工况要求的多规格、多品种、系列化的高质量、高性能的高频高压开关电源。

虽国内已有少数厂家生产高频高压开关电源，但价格昂贵。

因此设计开发价格低廉的高频高压开关电压是大势所趋，具有良好的市场。

[1] [2]1. 系统设计原理及其框图开关电源采用功率半导体器件作为开关器件，通过周期性间断工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压。

其中DC／DC变换器进行功率转换，它是开关电源的核心部分，此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。

输出采样电路检测输出电压变化，与基准电压研比较，误差电压经过放大及脉宽调制(PWM)电路，再经过驱动电路控制功率器件的占空比，从而达到调整输出电压大小的目的。

开关电源结构框图如图1所示：图1 开关电源结构框图2. 高频开关电源的电路设计2.1 电源输入滤波及桥式整流电源输入滤波又称电磁干扰(EMI)，主要用于抑制电气噪声和消除电磁干扰。

经滤波后送入桥式整流电路，将其整流得到所需的300V高压直流电，然后再送入功率变换器。

高频开关电源设计与应用实例
 电源网讯传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。

这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。

 功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。

使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。

 目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。

而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。

DCM 模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。

CCM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。

介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MOS管。

这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。

 今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。

 要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例：
 已知参数：
 交流电源的频率fac——50Hz
 最低交流电压有效值Umin——85Vac
 最高交流电压有效值Umax——265Vac。

高频开关电源变压器的优化设计及其应用研究摘要：在开关电源当中，变压器是实现核心性能的关键技术组件，因此要把控合理设计与应用。

本文通过分析高频开关电源变压器的构成及发展现况，进一步分析了变压器的优化设计方向与实际应用。

关键词：优化设计；变压器；高频开关电源引言：目前的开关电源正不断向高频化的方向发展，因此其相应的变压器装置也开始采用高频形式，基于此，本文主要围绕着高频开关电源变压器的内部设计展开的研究，希望能够对高频开关电源变压器的实际应用有所帮助。

1.高频开关电源变压器的构成及发展现况1.1高频开关电源变压器的构成与分类高频开关电源变压器中，其开关器件是基于半导体功率，因此也可称之为开关管，而控制开关管在高频下进行关闭与开通操作，从而实现将某种电能的形态转换为其他类型电能形态，这种性能的装置就叫做开关转换器。

以开关转换器为关键部件，再利用闭环自动控制方式对输出电压进行稳定处理，同时，整个电路中还配有相应的保护电源，这种情况下的电源就叫做开关电源，而使用高频的转换器做电源开关工作的转换装置，就被称作高频开关电源，其一般是采用高频DC 转换器。

在高频开关电源当中，其运行的最基本路线包括整流滤波电路、开关型的功率变换装置、控制电路以及交流直线转换电路，而其相应的变压器装置可采用以下几种分类方式。

一是基于不同的驱动方式来划分为自激式驱动变压器以及他激式驱动变压器；二是根据电路的拓扑结构来划分变压器类型，具体可分为两类，包括隔离式变压器与非隔离式变压器，其中隔离式变压器装置还可划分为半桥式变压器、全桥式变压器、反激式变压器、正激式变压器以及推挽式变压器，非隔离式变压器则包括升压型变压器与降压型变压器；三是基于输入与输出之间是否存在电器隔离来划分变压器类型，有电器隔离则为隔离式变压器，无电器隔离则为非隔离式变压器；四是基于DC的开关条件或DC转换器类型来划分，可分为软开关型变压器与硬开关型变压器[1]。

1.2开关电源技术的发展现况电源从上世纪60年代开始就得到使用，一开始大部分使用电源的电子产品都是线性电源结构，这种电源在原理上存在许多局限，且电源本身的体积大、重量高，还具有损耗大的缺点，随后，一种基于开关调节器的直流稳压电源逐渐将其取代，对于开关电源技术的集中化研究开始于上世纪90年代，当时使用的开关电源是基于DC/DC转换器，并采用脉冲宽度调制方式来实现功能，随后还有许多新型电源材料逐渐问世，包括高频磁性材料以及半导体材料，这些材料的应用也使得开关电源的频率得到进一步增长，当前，国内外的开关电源技术都已经实现市场化发展，国内自主研发的开关电源变压器装置也逐渐变多，但大部分变压器的频率较小，高频开关电源变压器的研究还有待加强，近年来，随着对高频开关电源变压器的研究力度加大，该项技术的发展也得到了跨越式的进步[2]。

高频开关电源详细介绍高频开关电源（High-Frequency Switching Power Supply）是一种广泛应用于电子设备中的电源系统。

相比传统的线性电源，高频开关电源具有高效率、小体积、轻重量和稳定的电压输出等优点。

本文将详细介绍高频开关电源的工作原理、主要组成部分以及应用领域。

高频开关电源的工作原理如下：当输入电压接通时，由交流电源经过整流和滤波后，经过开关器件进行高频开关，然后经过变压器变换电压，之后经过滤波、稳压和反馈电路调节后输出稳定的直流电压。

整个过程中，开关器件在开关状态下，能以更高的频率进行开关操作，以提高转换效率和减小体积。

高频开关电源的主要组成部分包括输入端、整流滤波器、开关器件、变压器、输出电路以及保护电路等。

输入端主要接收交流电源，并通过整流滤波器将其转换为直流电压。

开关器件是高频开关电源的核心部分，负责快速开关操作，常见的开关器件包括MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等。

变压器则用于将输入电压变换为合适的电压，并通过输出电路将其稳定输出。

保护电路主要用于确保电源在工作过程中的安全性和稳定性，包括过载保护、短路保护和过温保护等。

高频开关电源具有较高的转换效率，一般可以达到85%以上，而传统的线性电源则只有60%左右的效率。

这是因为在高频开关电源中，开关器件可以迅速地通过开关操作来控制电源的输出，并通过反馈控制电路来实现稳定的电压输出，大大提高了能量转换的效率。

由于高频开关电源具有高效率的特点，可以减少电源损耗，降低能源消耗，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。

高频开关电源的应用领域十分广泛，例如计算机、通讯设备、工业自动化设备以及医疗仪器等。

在计算机中，高频开关电源被广泛应用于各种电子设备，如主机、显示器和服务器等。

通讯设备方面，高频开关电源可以为手机、路由器和网络交换机等提供稳定的电源。

在工业自动化设备中，高频开关电源可以为机器人、PLC（可编程逻辑控制器）以及传感器等提供经济高效的电源解决方案。

摘要目前开关电源向着高频、高可靠性、低功耗、低噪声、抗干扰和模块化方向发展，本论文设计了一种通信系统常采用的48V/25A直流高频开关电源。

本论文首先对高频开关电源的主电路进行了设计，分析了零电压软开关技术在移相全桥电路中的应用，开关电源的软开关技术采用移相PWM控制，通过相移芯片UC3875产生具有一定相序的脉冲去触发MOSFET管。

在主电路设计中，进行了高频变压器的设计，并对输出整流电路进行了分析、研究与设计。

其次，对开关通信电源的控制电路进行了设计。

控制电路以UC3875芯片为控制核心，采用闭环控制模式，实现系统的稳压和限流。

另外，对控制系统的过电流保护、过压保护、过热保护电路等保护电路进行了设计。

最后，用SABER仿真软件对电路进行了系统仿真与验证，仿真结果表明了设计的正确性。

关键词：软开关，UC3875，移相控制AbstractAt present, the switching power supply developed high frequency, high reliability, low energy consumption, low noise, interference and modular direction. That is to develop the inverter power source controlled by microcomputer which adopts soft-switches .This researching task is put forward on the base of discussing the characteristics and virtues of the welding inverter. The phase-shift chip UC3875 is adopted phase-shift pulse width modulate. The design about high frequency transformer is given .The amplified circuit and the commuted circuit are designed. The paper mostly researches and designs the soft-switch control system.Secondly, the control circuit, the protect circuit of the power supply are analyzed and designed. Its control circuit is centered on UC3875, uses a control that based regulation to realize the function is composed of analog of voltage-stabilization and current-limited.In addition, the safeguard circuit that mainly consists of over current, over heat, over voltage and circuit are studied and designed in the paper.And the circuit is simulated by the SABER, Simulation results show that the design is correct.Key words: soft-switch, UC3875, phase-shift目录摘要 (I)Abstract (II)目录.......................................................................................................................... I II 第一章引言.. (1)1.1开关通信电源系统的介绍 (1)1.1.1通信设备对开关通信电源的要求 (1)1.1.2通信电源系统的组成 (2)1.2通信直流开关电源的发展现状和发展方向 (2)1.2.1开关电源的发展和趋势 (2)1.2.2软开关技术的发展 (3)1.3本文的主要工作 (4)第二章高频开关电源主电路的设计与实现 (6)2.1高频开关电源的技术指标 (6)2.2高频开关电源主电路的硬件设计 (6)2.2.1输入整流电路的设计 (6)2.2.2直流变换器的设计 (7)2.2.3输出整流电路的设计 (8)2.3移相全桥谐振软开关电路[2][3][7] (9)2.3.1移相全桥零电压PWM软开关电路的工作原理 (9)2.3.2移相零电压软开关电路存在问题的解决 (11)2.3.3 ZVS的实现及副边占空比丢失 (12)2.3.4 结论 (13)2.4主电路元件参数的选择 (14)2.4.1 输入电路参数的选择[8] (14)2.4.2高频变压器的设计[1] (15)2.4.3输出滤波电感的设计 (17)2.4.4输出滤波电容的选择 (17)2.4.5 吸收电路器件的选择 (18)2.4.6功率器件的选择 (19)2.5本章小结 (19)第三章高频开关电源控制电路的硬件设计与实现 (21)3.1移相控制芯片UC3875的概述 (21)3.3.1 UC3875电气特性 (21)3.1.2 UC3875外围电路的设计 (22)3.1.3 UC3875输出波形的分析 (25)3.1.4 光电耦合器 (26)3.2保护电路的设计 (26)3.2.1电压与电流的保护 (27)3.2.2过热保护电路 (28)3.3 辅助电源设计 (28)3.4 本章小结 (29)第四章电路的仿真及分析 (30)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)第一章引言1.1开关通信电源系统的介绍开关通信电源是通信设备的重要组成部分之一，因此也被称为通信设备的“心脏”。

目录1绪论 (1)1.1高频开关电源概述 (1)1.2意义及其发展趋势 (2)2高频开关电源的工作原理 (3)2.1高频开关电源的基本原理 (3)2.2高频开关变换器 (5)2.2.1单端反激型开关电源变换器 (5)2.2.2多端式变换器 (6)2.3控制电路 (8)3高频开关电源主电路的设计 (9)3.1P W M开关变换器的设计 (9)3.2变换器工作原理 (10)3.3变换器中的开关元件及其驱动电路 (11)3.3.1开关器件 (11)3.3.2M O S F E T的驱动 (11)3.4高频变压器的设计 (13)3.4.1概述 (13)3.4.2变压器的设计步骤 (13)3.4.3变压器电磁干扰的抑制 (15)3.5整流滤波电路 (15)3.5.1整流电路 (15)3.5.2滤波电路 (16)4总结 (19)参考文献 (20)1 绪论1.1高频开关电源概述八十年代,国高频开关电源只在个人计算机、电视机等若干设备上得到应用。

由于开关电源在重量、体积、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源和相控电源有显著减少,而且对整机多相指标有良好影响,因此它的应用得到了推广。

近年来许多领域,例如电力系统、邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多应用开关电源,取得了显著效益。

究其原因,是新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件(简称五新)不断地出现并应用到开关电源的缘故。

五新使开关电源更上一层搂,达到了频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高(简称五高)。

有了五高,开关电源就有更强的竞争实力,应用也更为扩大,反过来又遇到更多问题和更实际的要求。

这些问题和要求可归纳为以下五个方面:(l)能否全面贯彻电磁兼容各项标准?(2)能否大规模稳定生产或快捷单件特殊生产?(3)能否组建大容量电源?(4)电气额定值能否更高(如功率因数)或更低(如输出电压)?(5)能否使外形更加小型化、外形适应使用场所要求?这五个问题是开关电源能否在更广泛领域应用的关键,是五个挑战。

电源网讯传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。

这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。

功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。

使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。

目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。

而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。

DCM模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。

C CM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。

介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MO S管。

这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。

今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。

要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例：已知参数：交流电源的频率fac——50Hz最低交流电压有效值Umin——85Vac最高交流电压有效值Umax——265Vac输出直流电压Udc——400VDC输出功率Pout——600W最差状况下满载效率η——92%开关频率fs——65KHz输出电压纹波峰峰值Voutp-p——10V那么我们可以进行如下计算：1，输出电流Iout=Pout/Udc=600/400=1.5A2，最大输入功率Pin=Pout/η=600/0.92=652W3，输入电流最大有效值Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A4，那么输入电流有效值峰值为Iinrmsmax*1.414=10.85A5，高频纹波电流取输入电流峰值的20%，那么Ihf=0.2*Iinrmsmax=0.2*10.85=2.17A6，那么输入电感电流最大峰值为：ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A7，那么升压电感最小值为Lmin=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH8，输出电容最小值为：Cmin=Iout/(3.14*2*fac*Voutp-p)=1.5/(3.14*2*50*10)=477.7uF，实际电路中还要考虑hold up时间，所以电容容量可能需要重新按照hold up的时间要求来重新计算。

电力高频开关电源的设计与分析作者：时东阳来源：《消费电子》2021年第10期在当前的社会环境中，信息技术的发展速度十分迅猛，这也使得各种各样的电子设备得到了广泛的普及应用，而无论何种电子设备，其都需要稳定的电源提供支持。

而线性电源就属于一种常用的电源，然而，线性电源自身所具备的缺点也十分明显，其内部输入电压的有效范围相对较窄，输出的电压也必须要低于输入电压，并且其整体体积相对较大，在某些特殊场合当中无法达到基本的使用需求。

而开关转换器则是通过开关管，对基本的开合状态进行更加全面的控制，使得电能的各种形态能够更好地适用于开关当中，确保输入电压能够稳定控制在一定范围当中，同时，在开关电源进行正常工作的过程中，也可以采用高频的DC/DC转换器，使得开关电源转换器能够具备高频化特征，这就形成了高频开关电源。

（一）标准化以及模块化开关电源设备的标准化转变，使得开关电源的应用范围更加广泛，这也进一步突出了开关电源标准化发展的重要作用。

而实现开关电源标准化发展的关键就在于整合不同用户所提出的基本需求，并针对性地制定出相应的要求内容，以此为基础来对研制生产环节加以规范，同时，标准化还能够更好地协调科研、生产以及使用三者之间的具体关系，确保开关电源系统自身具备更加科学合理的指标性能。

而电力高频开关电源的模块化。

主要就是将部分具备着特殊功能的电路进行集成处理，实现最佳的性能，提升整体资源利用率，而在当前的社会环境中，整体集成度也呈现出一种不断提升的状态，而将电力高频开关电源当中一些特殊功能有效集成在一起，能够强化其总体性能，在便于群众使用的同时，提高应用系统自身的稳定性。

（二）数字化以及智能化电力高频开关电源设备的数字化发展，就是将现代化的数字信号应用到其中，以此来代替传统的模拟信号，从而更好地完成一些制定功能。

而在当前嵌入式的发展模式当中。

可以明显看出开关电源数字控制以及模拟控制这两种现代化技术，其必然会在未来的发展进程中处于一种长期共存的状态，这也进一步突出了数字化发展的重要性。

高频开关电源的设计摘要从90年代开始，开关电源逐步得到广泛的应用。

开关电源的核心是DC-DC变换器。

影响开关电源的主要因素是其拓扑结构、开关频率、控制方式及关键元器件，如开关管、储能电感或脉冲变压器等。

本文首先介绍了本次设计的高频开关电源的现实意义和需要达到的目标要求，并介绍了主电路和控制电路的设计，采用了理论分析和实际硬件实验相结合的研究方法。

该系统以MOSFET作为功率开关器件，构成全桥开关变换器，整个电源由输入电路、主逆变器、输出滤波电路、辅助电源等部分组成。

系统主电路逆变部分采用了脉宽调制技术(PWM),PWM信号由集成控制器UC3875产生，从输出端实时采样电压、电流反馈信号，以控制输出电压和电流的变化。

实现了功率开关管的零电压开通和近似零电压关断，设计出高效率(达90%)、高可靠性、低电磁干扰的高频开关整流模块(48V/20A)。

关键词：高频开关电源；相移脉宽调制；零电压开关；DC-DC变换AbstractSince the nineteen's of last century, switch power has been used worldwide step by step. The core of switch power is DC-DC converter. The main factors that afect the performance of switch power is its topology, switch frequency,control mode and its key device units such as the switch tube, energy-storage inductor and pulse transformer.This paper introduces the practical significance of the high frequency switching power supply designed by us, and introduces the corresponding railway standards of the People'sRepublic of China. The main circuit and the control circuit are introduced in this paper, the research method includes the theory analysis and the practical experiments.The full-bridge converter is made up of four MOSFET. The system consists of the AC input stage, main inverter, output low-pass filter, auxiliary power supply etc. The theory of PWM is used in the system, and single of PWM is offered by controller UC3875.The feedback voltage and current achieved from output is used to control the change of the output. The Zero-Voltage Switching on and approximate Zero-Voltage Switching of the power devices are realized. High frequency switching rectifier module (48V/20A) has been designed with high efficiency (90%), high reliability and low EMI.Key words：High frequency switching power, Phase-Shifting PWM ZVS,Zero Voltage Switching,DC-DC Conversion高频开关电源的构成及其基本原理高频开关电源是将交流输入(单相或三相)电压变成所需要的直流电压的装置。

高频开关电源在通信中的应用1. 应用背景随着现代通信技术的不断发展，高频开关电源在通信领域的应用日益广泛。

传统的通信设备往往使用传统的线性稳压电源，但是随着通信设备的增多和工作环境的复杂性，传统的线性稳压电源在效率、稳定性和体积等方面存在着一些不足之处。

而高频开关电源以其高转换效率、小体积和可调节性等特点，逐渐成为通信设备中的重要选项。

2. 应用过程高频开关电源在通信中的应用过程主要包括输入电源处理、转换和输出等几个阶段。

2.1 输入电源处理通信设备通常需要一个稳定的直流电源作为输入，而来自市电的交流电则需要经过整流和滤波等处理才能得到规整的直流电源。

高频开关电源在此方面有着很好的应用。

它利用高频开关技术和电容滤波等方法，将交流电快速且高效地转换为低纹波的直流电源，并且能够在输入电压波动的情况下保持输出电压的稳定性。

2.2 转换在输入电源处理后，高频开关电源将接收到的直流电压转换为高频交流电压。

这是通过一个开关元件（如晶体管或MOSFET）进行周期性开关来实现的。

通过调节开关元件的开关频率和占空比，可以控制输出电压的大小和稳定性。

此外，高频开关电源还可以通过使用变压器和电感等元件来降低输入和输出电压之间的耦合和噪声。

2.3 输出高频开关电源最终将输出所需的稳定直流电源。

根据通信设备的需求，输出电压通常需要被精确地控制在特定的范围内。

对于移动通信设备来说，由于其电源是由电池提供的，并且电池的电压会随着使用时间的增加而下降，因此高频开关电源在输出电压的调节上显得尤为重要。

它可以通过精确控制开关频率和占空比来实现输出电压的调节。

3. 应用效果高频开关电源在通信中的应用效果是非常显著的。

3.1 高效能转换相比传统的线性稳压电源，高频开关电源具有更高的转换效率。

高频开关电源在转换过程中，由于采用了开关元件进行周期性开关，因此能够将输入电能充分利用，减少能量的损耗。

在传输信号时，高频开关电源消耗的功率很小，从而能够使通信设备更加节能并且减少热量的产生。

开关电源技术与典型应用引言：在现代电子设备中，电源是一个关键的部分，为各种电子器件和系统提供稳定、可靠的电能。

随着科技的发展，传统的线性电源逐渐被开关电源（Switching Power Supply，简称SPS）取代。

开关电源技术通过开关管的开关动作，将输入电源的直流电压转换为高频脉冲或方波信号，然后再通过滤波和稳压电路进行处理，最终得到所需的稳定输出电压。

一、开关电源的基本工作原理开关电源通常由四个主要部分组成：输入滤波电路、整流电路、能量存储元件和输出稳压电路。

其基本工作原理如下：1.输入滤波电路：用于对输入电源进行滤波和去噪声处理，以确保输出端产生稳定的直流电。

2.整流电路：将滤波后的输入电流转换为脉冲信号，常用的有单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。

3.能量存储元件：由电感和电容构成，电感负责储存能量，电容用于平滑输出电压。

4.输出稳压电路：用于对脉冲信号进行滤波和调整，使输出电压稳定在所需的数值范围内。

二、开关电源的优势与特点相比传统的线性电源，开关电源具有以下优势和特点：1.高效率：通过高频开关动作，减小了开关管导通时的功率损耗，从而提高了电能的利用率，一般可达到80%以上。

2.小体积：由于高效率的设计，开关电源的散热量少，可以采用小体积的组件，适用于高密度集成电路或便携式设备。

3.宽输入电压范围：开关电源具备较宽的输入电压范围，可以适应不同地区的电源标准或不同负载条件。

4.输出稳定性好：通过闭环控制和反馈电路，开关电源可以实现较小的输出电压波动和较高的稳定性，适应各种工作环境。

5.工作频率高：开关电源的工作频率通常在10kHz至1MHz之间，相比线性电源的50Hz或60Hz频率，能有效减小开关电源的尺寸和重量。

三、开关电源的典型应用开关电源技术在现代电子设备中得到了广泛的应用，以下是一些典型的应用领域：1.电子计算机与通信设备：在计算机主机、服务器、网络交换机等设备中，开关电源能够提供高效、稳定的电能供应，满足大功率、高密度的需求。

高频开关电源原理
高频开关电源是一种常用的电源设计方案，采用高频开关器件（如MOSFET或IGBT）作为开关元件，在高频范围内进行开关操作。

其工作原理如下：
1. 输入电源：高频开关电源的输入通常为交流电源，如220V
的市电。

首先，接入整流电路将交流电转换为直流电。

整流电路通常使用二极管桥整流器，将交流电的负半周整流为正半周的直流电。

2. 输入滤波：为了消除输入电源的干扰和波动，需要进行输入滤波。

输入滤波电路通常采用电容和电感的组合，能够削弱输入信号的高频成分和脉冲噪声。

3. 控制电路：高频开关电源需要一套精确的控制电路来实现高频开关器件的开关操作。

此控制电路通常包括PWM（脉宽调制）控制器，用于产生高频开关信号，以及反馈电路，用于监测输出电压并调节控制信号。

4. 高频开关器件：在高频开关电源中，常使用MOSFET或IGBT等器件作为开关元件。

这些器件具有较低的开关损耗和
较高的开关速度，能够在高频范围内进行有效的开关操作。

5. 输出变换：高频开关电源的输出通常需要进行变换，以适应不同电路的需求。

输出变换电路包括变压器及滤波电路，能够将输入电压变换为合适的输出电压，并滤除输出中的高频噪声。

6. 输出调节：高频开关电源需要对输出电压进行精确的调节。

通过反馈电路监测输出电压，并通过PWM控制器调节开关器件的开关频率和占空比，实现输出电压的稳定性。

总结起来，高频开关电源通过高频开关器件的开关操作，在输入电源经过整流、滤波、变换和调节等处理后，得到稳定的输出电压。

它具有高效率、小体积、轻重量等优点，广泛应用于电子设备、通信设备等领域。

高频开关电源的应用与发展1.高频电源工作系统方框图高频开关电源一般是先将交流电直接经二极管整流、滤波成直流电，再经过开关电源变换成高频交流电，通过高频变压器变压隔离后，由快速恢复二极管高频整流、电感电容滤波后输出，见图1。

图12.高频开关电源技术经济指标理论分析和实践经验表明，电器产品的体积重量与其供电频率的平方根成反比。

所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz时，用电设备的体积重量大体上降至工频设计的（5～10）％。

这正是开关电源实现变频带来明显效益的基本原因。

逆变或整流焊机、通讯电源用浮充电源的开关式整流器，都是基于这一原理。

那么，以同样的原理对传统的电镀、电解、电加工、浮充、电力合闸等各种直流电源加以类似的改造，使之更新换代为“开关变换类电源”，其主要材料可以节约90％或更高，还可节电30％或更多。

由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，既可带来显著节能、节材的经济效益，更可体现技术含量的价值。

3.设计模块化、自由组合扩容互为备用——提高安全系数模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。

实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的应力（表现为过电压、过电流毛刺）。

为了提高系统的可靠性，而把相关的部分做成模块。

把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），这既缩小了整机的体积，又方便了整机设计和制造。

多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。

这样，不但提高了功率容量，在器件容量有限的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，便极大地提高了系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供了充分的时间。

题目：开关电源的设计及其应用一、开关电源的组成及原理1、高频开关电源由以下几个部分组成：1.1主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：（1）、输入滤波器：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波反馈到公共电网。

（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，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

（4）、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

1.2控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

1.3检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。

1.4辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。

2、开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。

可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。

图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。

电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。

在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。

由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。

毕业论文（设计）题目：高频开关电源设计（英文）：High Frequency Switching PowerSupply院别：自动化学院专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师：日期：摘要本文分析了国内外高频开关电源的发展和现状，研究了高频开关电源的基本原理以及高频开关电源在电力直流操作电源系统中的应用，设计出一种实用于电力系统的高频开关电源，以替代传统的相控电源。

该系统以MOSFET作为功率开关器件，构成桥式BACK开关变换器，采用脉宽调制PWM技术，PWM控制信号由集成控制器UC3825产生，从输出实时采样电压反馈信号，以控制输出电压的变化，控制电路和主电路之间通过变压器或光电藕合器进行隔离，并设计了软启动和过流保护电路。

通过实验证明该系统能安全、可靠运行，达到了设计要求。

【关键词】:高频开关电源，Buck变换器，PWM，MOSFETAbstraCtThe PaPer analyze the Present situation and development o f h1gh_frequeney Switehing power supply(HF SPS) domestieally and overseas，study and researeh the basal prineiple of HF SPS and its applieation in electric power system，then design HF SPS applied in e1eetric power system in order to replace the old supply controlled by phase angle。

The buek full_brige converter is made of four MOSFET，and the theory of PWM is used。

The signal of PWM is offered by controller UC3825. The feedbaek voltage achieved from output is used to control the change of the output.The primary circuit and the control cireuit are insulated by transformer or photocoupler. The Soft_Start and the Over Current Self_protcetion are also designed。

48V10A高频开关电源设计高频开关电源是一种常见的电源形式，它具有高效率、高功率密度和小尺寸等优点。

在设计48V10A高频开关电源时，需要考虑以下几个方面：输入电源、开关电源拓扑结构、控制电路、功率器件和保护电路。

首先，输入电源是指输入到开关电源的电源电压。

对于48V10A高频开关电源，一般可以采用220V交流电作为输入电源。

由于输入电压范围较大，需要加入输入滤波电路以减小电源干扰。

其次，选择合适的开关电源拓扑结构是关键。

常见的开关电源拓扑结构有Boost、Buck、Buck-Boost和Cuk等。

对于输出电压较高的48V10A高频开关电源，可以选择Boost拓扑结构。

Boost拓扑结构可以将输入电压放大到较高的输出电压，同时提供稳定的输出电流。

然后，控制电路是控制开关电源的关键部件。

常见的控制方式有固定频率PWM控制和变频PWM控制。

对于48V10A高频开关电源，可以选择固定频率PWM控制。

固定频率PWM控制可以保证开关电源的稳定性和可靠性。

接着，功率器件是开关电源设计中非常重要的组成部分。

在选择功率器件时，需要考虑其导通损耗和开关损耗。

一般可以选择MOSFET或IGBT作为功率器件。

MOSFET具有开关速度快、导通损耗小的优点，适合进行高频开关。

IGBT则适合用于高压和大电流的开关场合。

最后，保护电路是保护开关电源和负载的安全和稳定运行的重要部分。

常见的保护电路有过压保护、过流保护和短路保护等。

这些保护电路可以保证开关电源和负载在异常情况下的安全运行。

在设计48V10A高频开关电源时，需要综合考虑以上几个方面。

设计过程中，可以采用开关电源设计软件和仿真工具来辅助设计和优化。

设计完成后，还需要进行实际的测试和验证，确保开关电源的性能和可靠性。

总结起来，设计48V10A高频开关电源需要考虑输入电源、拓扑结构、控制电路、功率器件和保护电路等多个方面。

通过合理选择和设计，可以实现高效率、高功率密度和小尺寸的高频开关电源。

现代高频开关电源技术及应用提交方式：文本框粘贴1.简述开关电源的基本工作原理。

2.开关电源的重要元器件有那些？3.简述线性电源与开关电源的异同点。

4.简述电容器的工作原理。

5.简述场效应管的功能。

6.画出Boost变换器的结构图，并简述其功能。

7.名词解释：硬开关、软开关、脉宽调制、谐振、漂移参考答案1.答：输入的直流不稳定电压U i 经开关S加至输出端，S为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管，若使开关S按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压U i 变成矩形脉冲电压，这个脉冲电压经整流和平滑滤波后，就可得到稳定的直流输出电压U o。

2.答：开关电源中的重要元器件主要有功率开关管、磁性元件、各种二极管、集成控制器、各种电容器，以及精密稳压源、光电耦合器、热敏电阻、压敏电阻等。

3.答：开关电源从整体结构上可分为主电路和控制电路两大部分，主电路由输入整流滤波电路、开关功率变换电路、输出整流滤波电路以及输入和输出的干扰抑制滤波电路组成。

控制电路由基准电压源、取样反馈电路、比较放大器、脉冲振荡器、脉冲调制电路、驱动电路以及各种保护电路等组成。

4.答：两个彼此绝缘、互相靠近的导体就构成了一个电容器，两个导体叫做电容器的两个电极，分别用导线引出。

当电源加在电容器两个电极两端，电路中有短暂电流移动，电容器开始充电过程。

当电极之间的电压与电池的电压相等时，电流移动停止。

假如电路中的开关打开，电容器所充的电能保留在电路上，若用导线短接两个电极，电容器所充的电能将经由导线释放。

电容器的电容量取决于电容器极板的相对面积和电容器极板之间的距离。

5.答：(1)、场效应管可应用于放大。

由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

(2)、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。

常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

(3)、场效应管可以用作可变电阻。

(4)、场效应管可以方便地用作恒流源。