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开关电源原理与设计
开关电源是一种将输入电源通过开关器件进行周期性开关，从而实现电压转换的电源设计。

它具有高效率、小体积和轻负载下稳定输出电压等优点，因此被广泛应用于各类电子设备中。

开关电源的设计主要包括输入滤波、整流、滤波、功率调节电路和输出调整电路等。

其中，输入滤波电路用于消除输入电源中的高频噪声，以保证开关器件正常工作；整流电路将交流输入转化为直流；滤波电路进一步消除输出中的纹波；功率调节电路根据控制信号调节开关器件的导通和截止，控制输出电压的大小；输出调整电路用于稳压稳流，保证输出电压和电流的稳定性。

在开关电源中，最常见的开关器件是MOSFET或IGBT。

它们通过驱动电路控制开关频率和占空比，从而使开关电源输出的直流电压能够稳定在预定值。

开关频率通常在几十千赫至几百千赫之间，高频率可以减小电路尺寸和重量。

开关电源的设计需要考虑功率损耗、效率、稳定性和可靠性等因素。

为了提高效率，可以采用同步整流技术，将开关管的导通损耗降到最低；为了增加稳定性，可以对开关器件进行过热保护、电压反向保护和短路保护等设计。

总之，开关电源的设计需要充分考虑各类电路元件的选择和匹配，以及各种保护电路的设计，才能获得高效率、稳定性好的电源输出。

开关电源设计技巧一：开关电源的基本工作原理1-1．几种基本类型的开关电源顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。

开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。

前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。

另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。

同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作方式多用于开关稳压电源。

根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。

其中，变压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种；根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种；如果从用途上来分，还可以分成更多种类。

下面我们先对串联式、并联式、变压器式等三种最基本的开关电源工作原理进行简单介绍，其它种类的开关电源也将逐步进行详细分析。

1-2．串联式开关电源1-2-1．串联式开关电源的工作原理图1-1-a是串联式开关电源的最简单工作原理图，图1-1-a中Ui是开关电源的工作电压，即：直流输入电压；K是控制开关，R是负载。

当控制开关K接通的时候，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton，幅度为Ui的脉冲电压Up；当控制开关K关断的时候，又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff，幅度为0的脉冲电压。

这样，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 。

开关电源的原理与设计一、引言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电子设备，广泛应用于各种电子设备中。

本文将介绍开关电源的原理与设计。

二、开关电源的原理开关电源的基本原理是利用开关管（MOS管）的导通和截止来控制电源输出。

其主要由输入滤波电路、整流电路、变换电路、输出电路和控制电路等组成。

1. 输入滤波电路输入滤波电路的作用是将交流电转换为稳定的直流电。

它由电容和电感构成，通过对电流的整流和滤波作用，使得输出电压平稳。

2. 整流电路整流电路主要由二极管桥整流电路组成，将交流电转换为脉冲直流电。

二极管桥整流电路具有整流和滤波功能，可以将交流电转换为脉动较小的直流电。

3. 变换电路变换电路是开关电源的核心部分，主要由开关管、变压器和输出电感组成。

开关管的导通和截止控制了电源的输出电压，变压器用于提高或降低电压。

通过开关管的开关动作，可以实现高效率的电能转换。

4. 输出电路输出电路由输出电容和负载组成，用于稳定输出电压并提供给负载使用。

输出电容的作用是存储能量，平稳输出直流电压。

5. 控制电路控制电路主要由控制芯片和反馈电路组成，用于监测和控制输出电压。

控制芯片通过反馈电路不断调整开关管的导通和截止，以保持输出电压的稳定。

三、开关电源的设计开关电源的设计需要考虑输入电压、输出电压、输出功率、效率和稳定性等因素。

1. 输入电压根据应用场景的不同，可以选择不同的输入电压范围。

常见的输入电压有220V交流电和110V交流电。

2. 输出电压输出电压是开关电源设计的关键参数之一，需根据实际需求确定。

常见的输出电压有5V、12V、24V等。

3. 输出功率输出功率是开关电源能够提供的最大功率，需根据负载的功率需求确定。

需要注意的是，输出功率不能超过开关电源的额定功率。

4. 效率开关电源的效率是指输出功率与输入功率的比值，通常以百分比表示。

较高的效率意味着更少的能量损耗，可提高整个系统的能量利用率。

5. 稳定性开关电源的稳定性是指输出电压的稳定性，即在负载变化或输入电压波动时，输出电压的变化情况。

6.1 输出整流管及稳压管
6.1.1二极管的性能参数和计算
(7)关断损耗PiD 随着工作频率的提高，反向恢复时间在周期中占有的比例 亦随之增大，关断损耗亦增大，因而，反向恢复时间在一定程度 上限制了电路工作频率的提高。关断损耗平均值可以由下面公式 近似计算： trr 1
PiD
其中IRM为反向峰值电流，VR为稳态时施加的反向电压，trr 为反向恢复时间，T为周期。 开关电源用开关整流二极管不仅应有短的反向恢复时间和 小的反向恢复电流，而且反向电流的恢复以缓慢为好，即所谓软 恢复，以降低噪声。
6.1 输出整流管及稳压管
6.1.1二极管的性能参数和计算
（5）反向恢复时间 反向恢复时间是衡量高频整流及续流器件性能的重要技 术指标。 图6-3给出二极管从导通 到完全关断的过渡过程中 电流iD、电压VD变化曲线。 其中t1≤t≤t3为二极管的反 向恢复过程。图中，IF为 正向电流，IRm为最大反 向恢复电流，Irr为反向恢 复电流。
6.1 输出整流管及稳压管
2.超快恢复二极管 超快恢复二极管（Ultra-Fast Recovery Diode，缩写为 UFRD）则是在快恢复二极管基础上发展而成的， 其反向恢复电 荷进一步减小，反向恢复时间更短，trr值可低至几十ns。UFRD 的优点是正向导通损耗小，结电容小，运行温度可较高，允许的 结温在175℃左右。UFRD一般用于开关频率在50kHz以上的整 流模块的输出整流。 用在开关电源中输出整流的快速及超快速恢复整流二极管， 是否需要加装散热器，要根据电路的最大输出功率来决定。 型 号为1N6620-1N663l的高电压超快恢复二极管(PIN≈l000v)trr为 35或50ns，并且在高温下反向电流小、正向恢复电压低，适用 于高电压输出(要求PIV为600v)的开关变换器。型号为1N58021N5816，1N6304-1N6306的UFRD，其PIV≤400V，可用于24V 或48V输出(要求二极管的反向额定电压分别为150V和400V)的 开关变换器。

开关电源工作原理超详细解析第1页：前言：PC电源知多少个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。

本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。

●线性电源知多少目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。

线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC 直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。

最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图配图2：线性电源的波形尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。

对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。

由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。

此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。

由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。

开关电源基本原理与设计介绍幻灯片-文 档资料
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿

开关电源工作原理与设计1. 概述开关电源是一种将电能从一种形式转换成另一种形式的电源装置。

它通过开关器件（如晶体管、MOSFET等）来精确控制电路的通断，从而实现对电能的高效调节和转换。

本文将详细介绍开关电源的工作原理和设计。

2. 开关电源工作原理2.1 输入电路开关电源的输入电路通常包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。

-输入滤波电路用于去除输入电源中的高频噪声和杂散信号。

- 整流电路将交流输入转换为直流信号，常见的整流方式有单相整流桥和三相整流桥。

- 功率因数校正电路主要用于改善电源对电网的功率因数，提高电能的利用率。

2.2 PFC控制电路功率因数校正（PFC）是开关电源中的一个重要环节，通过控制输入电流和输入电压之间的相位关系，提高整体效率和功率因数。

常见的PFC控制技术有边界模式控制和谐振模式控制。

2.3 DC-DC变换器DC-DC变换器是开关电源的核心部分，它将输入的直流电压转换为需要的输出电压。

常见的DC-DC变换器包括降压、升压、降压升压和反激式变换器。

2.4 控制电路开关电源中的控制电路主要负责检测输出电压和输出电流，并通过反馈回路对开关器件的导通和断开进行精确控制。

常见的控制技术有电压模式控制和电流模式控制。

3. 开关电源的设计要点3.1 选型与设计在开关电源的设计过程中，需要根据实际需求选择合适的开关器件、电容和电感等元件，并进行适当的参数计算和仿真分析，以保证整体性能和稳定性。

3.2 效率和功率因数开关电源的效率和功率因数是评估其性能的重要指标。

通过合理的拓扑结构设计、优化控制算法和合适的滤波电路，可以提高开关电源的效率和功率因数。

3.3 温度管理由于开关电源中包含许多功率器件，温度管理是开关电源设计中需要重点考虑的问题。

合理的散热设计和温度保护措施可以提高开关电源的可靠性和寿命。

3.4 EMI/EMC设计开关电源可能会产生电磁干扰和接收外部干扰，因此应进行合适的EMI/EMC设计，包括滤波、屏蔽和接地等，以满足相关标准和要求。

开关电源工作原理与设计开关电源是一种电源转换器，将电源输入的交流电转换成需要的直流电，其工作原理是将输入的交流电先经过整流后变成高压直流电，再通过高频开关管进行开关操作，最后通过输出变压器降压输出直流电。

开关电源具有高效、体积小、重量轻、稳定性好等优点，在现代电子设备中得到广泛应用。

开关电源的设计需要考虑多个因素，以下从几个方面进行阐述：1. 整流电路设计整流电路是将输入的交流电转换成直流电的过程，一般采用桥式整流电路，在设计时需要考虑电容和电阻的选取以及大电流和高功率元器件的选择。

整流电路的设计对开关电源的效率和输出稳定性都有重要影响。

2. 高频开关电路设计高频开关电路是开关电源的关键组成部分，其工作原理是通过高频开关管进行开关操作来控制输出变压器的输入电压，从而输出所需的直流电。

在设计时需要考虑开关管的耐压和开关频率等因素，同时还需要考虑开关管的损耗问题来保证开关电源的效率和稳定性。

3. 输出变压器设计输出变压器是开关电源的输出部分，其设计需要考虑输出电压、输出电流和稳定性等因素，同时还需要选用合适的核心材料和绕线方式来减小损耗和电磁干扰，以保证开关电源的效率和稳定性。

4. 控制电路设计控制电路是开关电源的控制系统，其设计需要考虑开关电源的输出电压、电流等参数的控制，以及过流、过压等保护功能的实现。

在设计时需要考虑控制精度、响应时间等因素，以保证开关电源的安全性和稳定性。

总之，开关电源的设计需要综合考虑整个系统的各个部分，从而实现高效、稳定、安全的输出直流电。

随着电子技术的不断发展，开关电源将继续发挥更加重要的作用，为各类电子产品的稳定运行提供坚实的保障。

二极管
二极管可以控制电流的方向和大小，保护电路免受 过载或短路的危害。
常见的开关电源拓扑结构
AC/DC开关电源 • 单端整流式 • 全桥式
DC/DC开关电源 • 降压式 • 升压式 • 升降式 • 反激式
开关电源的设计要点
1 元器件选用
不同的电源拓扑需要不同 的元器件，选用高质量的 元器件可以提高电源性能 和可靠性。
输出电压稳定性
输出电压稳定性是开关电源的 重要性能指标之一，这意味着 电源输出可以应对多种电流波 动。
功率密度
开关电源的功率密度是指它可 以在物理上承受多少功率。这 决定了电源设计中元器件的规 格和数量。
开关电源的应用领域
1
家用电器
如传统电视机、彩色电视机、音响、录像机、扫描仪、打印机等。
2
通讯设备
开关电源原理和设计
开关电源已经成为了各种电子设备中最受欢迎的电源方案之一。在这个演示 中，我们将深入挖掘开关电源的概念、原理、结构和性能，同时分享一些设 计要点和应用领域。
开关电源的概述
稳定性
开关电源可以提供高质量、 稳定的电源输出。
效率高
相比于线性电源，开关电源 的效率可以达到80%以上， 这也使得其在绿色能源领域 得到广泛应用。
2 电路设计
合理的电路设计是关键， 包括工作状态分析、稳态 和瞬态分析、选用开关器 件和变压器以及管脚的布 局等。
3 温度管理
热管理对于开关电源来说 非常重要，高温环境下， 各种元器件的工作稳定性 都会降低，所以需要进行 合理的热管理。
开关电源的性能参数
效率
一个好的开关电源应该有近乎 100%的效率，这样它才能提供 足够的电能，同时保持冷静。
例如移动电话、计算机调制解调器、传真机、电话机、光纤通信等。

半桥式变换器原理电路
图8-23 半桥式变换器的工作波形
- UF
A +
U REF
C
D
构
三角波 发生电路
基准电压电 路
-
L
iL
DC
+
IO RL UO
-
采样电路
+
R1
RL UO R2
-
(二)工作原理
uA与uB占空比之间关系如图。 uA越大，uB的占空比越大。
T
+
uE
比较器
U I uB
比较放大器
u +
A
U -
F
A
C -
uT
+
U REF
UO UF uA q -
100～5000W 焊机，超声电源，计算机电源等
全桥式变换器
500W～ 30kW
焊机、高频感应加热，交换机等
1、单端反激式
图8-15 单端反激式变换器 （1） 磁通临界连续的工作情况：
临界连续状态时的电压电流波形
（2） 磁通不连续的工作状态 图8-17 磁通不连续时的工作波形
（3） 磁通连续的工作状况 图8-18 磁通连续时的工作波形
输出电压UO为 T=ton+toff是开关的周期; ton是导通时间; toff是截止时间; q=ton/T 是脉冲占空系数。
T
L
+
uE
iL
+ IO
U I uB
D C RL UO
-
如何稳压
电路根据输出电压的变化情况自动调节
uB的脉冲占空系数q,调节UO的大小，达到
稳定输出电压的目的。
电路缺点
输出电压UO的脉动成分与负载电流的大小和 滤波电路L、C的取值有关。L、C的取值越大，输

开关电源原理一、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C 5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。

②R1、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。

目录第1篇PWM开关变换器的基本原理第1章开关变换器概论1.1 什么是开关变换器和开关电源1.2 DC-ＤＣ变换器的基本手段和分类1.3 DC-DC变换器主回路使用的元件及其特性1.3.1 开关1.3.2 电感1.3.3 电容1.4 DC-DC变换器发展历程、现状和趋势1.4.1 开关电源技术发展的历程1.4.2 20世纪推动开关电源发展的主要技术1.4.3 开关电源技术发展方向1.4.4 大电容技术第2章基本的PWM变换器主电路拓扑2.1 Buck变换器2.1.1 线路组成2.1.2 工作原理2.1.3 电路各点的波形2.1.4 主要概念与关系式2.1.5 稳态特性的分析2.2 Boost变换器2.2.1 线路组成2.2.2 工作原理2.2.3 电路各点的波形2.2.4 主要概念与关系式2.2.5 稳态特性的分析2.2.6 纹波电压的分析及减少方法2.3 Buck-Boost变换器2.3.1 线路组成2.3.2 工作原理2.3.3 电路各点的波形2.3.4 主要概念与关系式2.3.5 优缺点2.4 C＇uk变换器2.4.1 线路组成2.4.2 工作原理2.4.3 电路各点的波形2.4.4 主要概念与关系式2.5 四种基本型变换器的比较2.6 四种基本型三电平变换器2.6.1 Buck三电平变换器电路与工作原理2.6.2 Buck三电平变换器输出电压与输出电流的关系2.6.3 滤波器设计2.6.4 Boost、Buck-Boost C〖DD(- 5/5〗＇〖DD)〗uk三电平变换器第3章带变压隔离器的DC-DC变换器拓扑3.1 变压隔离器的理想结构3.2 单端变压隔离器的磁复位技术3.3 自激推挽式变换器的工作原理3.4 能量双向流动的DC-DC变压隔离器3.5 隔离式三电平变换器3.5.1 正激变换器3L线路3.5.2 半桥、全桥变换器3L线路第4章变换器中的功率开关元件及其驱动电路4.1 双极型晶体管4.1.1 晶体管的开关过程4.1.2 开关时间的物理意义及减小的方法4.1.3 抗饱和技术4.2 双极型晶体管的基极驱动电路4.2.1 一般基极驱动电路4.2.2 高压双极型晶体管基极驱动电路4.2.3 比例基极驱动电路4.3 功率场效应管4.3.1 功率场效应管的主要参数4.3.2 功率场效应管的静态特性4.3.3 MOSFET的体内二极管4.4 功率场效应管的驱动问题4.4.1 一般要求4.4.2 MOSFET的驱动电路4.5 绝缘栅双极晶体管4.5.1 IGBT结构与工作原理4.5.2 IGBT的静态工作特性4.5.3 IGBT的动态特性4.5.4 IGBT的栅极驱动及其方法4.6 开关元件的安全工作区及其保护4.6.1 双极型晶体管二次击穿原因及对SOA的影响4.6.2 安全工作区(SOA)4.6.3 保护环节——RC缓冲器第5章磁性元件的特性与计算5.1 概述5.1.1 在开关电源中磁性元件的作用5.1.2 掌握磁性元件对设计的重要意义5.1.3 磁性材料基本特性的描述5.1.4 磁心型号对照表5.2 磁性材料及铁氧体磁性材料5.2.1 磁心磁性能5.2.2 磁心结构5.3 高频变压器设计方法5.3.1 变压器设计方法之一——面积乘积(AP)法5.3.2 变压器设计方法之二——几何参数(K G)法5.4 电感器设计方法5.4.1 电感器设计方法之一——面积乘积(AP)法5.4.2 电感器设计方法之二——几何参数(K G)法5.4.3 无直流偏压的电感器设计5.5 抑制尖波线圈与差模、共模扼流线圈5.5.1 抑制尖波的电磁线圈5.5.2 差模与共模扼流线圈5.5.3 使用对绞线时干扰的抑制5.5.4 使用电缆线时干扰的抑制5.6 非晶、超微晶(纳米晶)合金软磁材料特性及应用5.6.1 非晶合金软磁材料的特性5.6.2 超微晶合金软磁材料的特性5.6.3 非晶、超微晶合金软磁材料的应用第6章开关电源占空比控制芯片及集成开关变换器的原理与应用6.1 开关电源系统的隔离技术6.2 开关电源PWM控制芯片及智能功率开关6.2.1 1524/2524/3524芯片简介6.2.2 芯片的工作过程6.3 适用于功率场效应管控制的IC芯片6.3.1 1525A与1524的差别6.3.2 1525A/1527A的应用6.4 电流控制型脉宽调制器6.4.1 UC1846/UC1847工作原理及方框图6.4.2 1842/2842/3842 8脚脉宽调制器6.5 智能功率开关及其应用6.5.1 概述6.5.2 工作原理6.6 便携式设备中电源使用的集成块6.6.1 简介6.6.2 MAX863芯片的应用6.6.3 MAX624芯片的应用及设计方法第7章功率整流管7.1 功率整流二极管7.1.1 功率整流二极管模型7.1.2 功率二极管的主要参数7.1.3 几种快速开关二极管7.2 同步整流技术7.2.1 概述7.2.2 同步整流技术的基本原理7.2.3 同步整流驱动方式7.2.4 同步整流电路7.2.5 SR-Buck变换器7.2.6 SR-正激变换器7.2.7 SR-反激变换器第8章有源功率因数校正器8.1 AC-ＤＣ电路的输入电流谐波分量8.1.1 谐波电流对电网的危害8.1.2 AＣ-DC变流电路输入端功率因数8.1.3 对AC-DC电路输入端谐波电流限制8.1.4 提高AC-ＤＣ电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法8.2 功率因数和THD8.2.1 功率因数的定义8.2.2 AC-ＤＣ电路输入功率因数与谐波的关系8.3 Boost功率因数校正器(PFC)的工作原理8.3.1 功率因数校正的基本原理8.3.2 Boost有源功率因数校正器(APFC)的主要优缺点8.4 APFC的控制方法8.4.1 常用的三种控制方法8.4.2 电流峰值控制法8.4.3 电流滞环控制法8.4.4 平均电流控制法8.4.5 PFC集成控制电路UC3854A/B简介8.5 反激式功率因数校正器8.5.1 DCM反激功率因数校正电路的原理8.5.2 等效输入电阻R e8.5.3 平均输出电流和输出功率8.5.4 DCM反激变换器等效电路平均模型第9章开关电源并联系统的均流技术9.1 概述9.2 开关电源并联系统常用的均流方法9.2.1 输出阻抗法9.2.2 主从设置法9.2.3 按平均电流值自动均流法9.2.4 最大电流法自动均流9.2.5 热应力自动均流法9.2.6 外加均流控制器均流法第10章开关电源的小信号分析及闭环稳定和校正10.1 概述10.2 电感电流连续时的状态空间平均法10.3 电流连续时的平均等效电路标准化模型10.4 电流不连续时标准化模型10.5 复杂变换器的模型10.6 用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题10.7 开关电源控制原理及稳定问题10.7.1 闭环及开环控制10.7.2 开关电源结构框图10.8 稳定判别式波德图绘制10.8.1 常见环节的幅频特性和相频特性10.8.2 快速绘制开环对数特性曲线的方法10.8.3 用开环特性分析系统的动态性能10.9 实测波德图的方法及相关设备10.9.1 开环系统直接注入法10.9.2 闭环回路直接注入法10.10 测定波德图，确定误差放大器的参数10.10.1 TL431相关测定技术10.10.2 提高稳定性的设计方法10.10.3 参数变化影响趋势的分析第2篇PWM开关变换器的设计与制作〖KH1D〗第11章反激变换器的设计11.1 概述11.1.1 电磁能量储存与转换11.1.2 工作方式的进一步说明11.1.3 变压器的储能能力11.1.4 反激变换器的同步整流11.2 反激式变换器的设计方法举例11.2.1 电源主回路11.2.2 变压器设计11.2.3 设计112W反激变压器11.2.4 设计中的几个问题11.2.5 计算变压器的另一种方法11.3 反激变换器的缓冲器设计11.3.1 反激变换器的开关应力11.3.2 跟踪集电极电压钳位环节11.3.3 缓冲器环节工作波形11.3.4 缓冲器参数的确定11.3.5 低损耗缓冲器11.4 双晶体管的反激变换器11.4.1 概述11.4.2 工作原理11.4.3 工作特点11.4.4 缓冲器11.4.5 工作频率11.4.6 驱动电路11.4.7 变压器设计注意漏电感和匝数第12章单端正激变换器的设计12.1 概述12.2 工作原理12.2.1 电感的最小值与最大值12.2.2 多路输出12.2.3 能量再生线圈P 2的工作原理12.2.4 单端正激变换器同步整流12.2.5 正激变换器的优缺点12.3 变压器设计方法12.3.1 方法一12.3.2 方法二第13章双晶体管正激变换器的设计13.1 概述13.1.1 线路组成13.1.2 工作原理13.1.3 电容C的作用13.2 双晶体管正激变换器变压器设计13.3 正激变换器的闭环控制及参数计算13.3.1 UPC 1099的极限使用值和主要电性能13.3.2 UPC 1099的应用第14章半桥变换器的设计14.1 半桥变换器的工作原理14.2 偏磁现象及其防止方法14.2.1 偏磁的可能性14.2.2 串联耦合电容改善偏磁性能14.2.3 串联耦合电容的选择14.2.4 阶梯式趋向饱和的可能性及其防止14.2.5 直通的可能性及其防止14.3 软启动及双倍磁通效应14.3.1 双倍磁通效应14.3.2 软启动线路14.4 变压器设计14.5 控制电路第15章桥式变换器的设计15.1 概述15.2 工作原理15.2.1 概述15.2.2 工作过程15.2.3 缓冲器的组成及作用15.2.4 瞬变时的双倍磁通效应15.3 变压器设计方法15.3.1 设计步骤及举例15.3.2 几个问题第16章双驱动变压器推挽变换器的设计16.1 概述16.1.1 线路结构16.1.2 工作原理16.1.3 各点波形16.2 开关功率管的缓冲环节16.3 推挽变换器中变压器的设计第17章H7C1为材质PQ磁心高频变压器的设计17.1 损耗及设计原则简介17.1.1 设计原则17.1.2 满足设计原则的条件17.2 表格曲线化的设计方法17.2.1 表17.1的形成与说明17.2.2 扩大表17.1的使用范围第18章电子镇流器的设计18.1 概述18.1.1 荧光灯18.1.2 荧光灯的结构及伏安特性18.1.3 高频电子镇流器的基本结构18.2 半桥串联谐振式电子镇流器18.3 带有源、无源功率因数电路的电子镇流器18.3.1 有源功率因数校正电子镇流器18.3.2 无源功率因数校正电子镇流器第19章开关电源设计与制作的常见问题19.1 干扰与绝缘19.1.1 干扰问题及标准19.1.2 隔离与绝缘19.2 效率与功率因数19.2.1 高效率与高功率密度19.2.2 高功率因数19.3 智能化与高可靠性19.4 高频电流效应与扁平变压器设计19.4.1 趋肤效应和邻近效应的产生19.4.2 扁平变压器的设计第3篇软开关-PWM变换器第20章软开关功率变换技术20.1 硬开关技术与开关损耗20.2 高频化与软开关技术20.3 零电流开关和零电压开关20.4 谐振变换器20.5 准谐振变换器20.6 多谐振变换器概述第21章ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术21.1 ＺCS-PWM变换器21.1.1 工作原理21.1.2 运行模式分析21.1.3 分析21.1.4 ZCS-PWM变换器的优缺点21.2 ZVS-PWM变换器21.2.1 工作原理21.2.2 运行模式分析21.2.3 分析21.2.4 ZVS-PWM变换器的优缺点第22章零转换-ＰＷＭ软开关变换技术22.1 零转换-PWM变换器22.2 ZCT-PWM变换器22.2.1 工作原理22.2.2 运行模式分析22.2.3 ZCT-PWM变换器的优缺点22.2.4 数例分析22.3 三端ZCT-PWM开关电路22.4 ZVT-PWM变换器22.4.1 工作原理22.4.2 运行模式分析22.4.3 ZVT-PWM变换器的优缺点22.4.4 应用举例22.4.5 三端零电压开关电路22.4.6 双管正激ZVT-PWM变换器第23章移相控制全桥ZVS-ＰＷＭ变换器23.1 DC-ＤＣFB ZVS-ＰＷＭDC-ＤＣ变换器的工作原理23.2 PSC FB ZVS-PWM变换器运行模式分析23.3 PSC FB ZVS-ＰＷＭ变换器几个问题的分析23.3.1 占空比分析23.3.2 PSC FB ZVS-ＰＷＭ变换器两桥臂开关管的ZVS条件分析23.4 PSC FB ZCZVS-ＰＷＭ变换器第24章有源钳位软开关PWM变换技术24.1 概述24.2 有源钳位电路24.3 有源钳位ZVS-ＰＷＭ正激变换器稳态运行分析24.4 有源钳位并联交错输出的反激变换器24.5 有源钳位反激-正激变换器第4篇开关电源的计算机辅助分析与设计第25章开关电源的计算机仿真25.1 电力电子电路的计算机仿真技术25.1.1 计算机仿真技术25.1.2 电路仿真分析(建模)方法25.1.3 SPICE和PSPICE仿真程序25.2 用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序仿真开关电源25.2.1 概述25.2.2 功率半导体开关管的SPICE仿真模型25.2.3 控制电路的SPICE仿真模型25.2.4 正激PWM开关电源的SPICE仿真25.2.5 推挽式PWM开关电源的PSPICE仿真及补偿网络参数优化选择25.3 离散时域法仿真25.3.1 概述25.3.2 数值法求解分段线性网络的状态方程25.3.3 求解网络拓扑的转换时刻(边界条件)25.3.4 非线性差分方程(大信号模型)25.3.5 小信号模型25.3.6 程序框图25.3.7 仿真计算举例第26章开关电源的最优设计26.1 概述26.1.1 可行设计26.1.2 最优设计26.1.3 开关电源的主要性能指标26.2 工程最优化的基本概念26.2.1 优化设计模型26.2.2 设计变量26.2.3 目标函数26.2.4 约束26.2.5 优化数学模型的一般形式26.2.6 工程优化设计的特点26.3 应用最优化方法的几个问题26.3.1 最优解的性质26.3.2 初始点的选择26.3.3 收敛数据26.3.4 变量尺度的统一26.3.5 约束值尺度的统一26.3.6 多目标优化问题26.4 DC-ＤＣ桥式开关变换器的最优设计26.4.1 DC-ＤＣ半桥式PWM开关变换器主要电路的优化设计26.4.2 开关、整流滤波电路的优化设计数学模型26.4.3 变压器的优化设计数学模型26.4.4 半桥PWM开关变换器优化设计的实现26.4.5 5V/500W输出DＣ-DC半桥PWM开关变换器优化设计举例26.4.6 DC-DC全桥ZVS-ＰＷＭ变换器主电路的优化设计26.5 单端反激PWM开关变换器的优化设计26.5.1 数学模型概述26.5.2 多路输出等效为一路输出的方法26.5.3 优化设计举例26.6 PWM开关电源控制电路补偿网络的优化设计26.6.1 概述26.6.2 开关电源瞬态响应特性简介26.6.3 开关变换器的频域特性26.6.4 PWM开关变换器小信号模型26.6.5 瞬态优化设计数学模型26.6.6 计算举例26.7 DC-DC全桥移相式ZVS-PWM开关电源补偿网络的最优设计26.7.1 主电路及电压、电流波形26.7.2 FB ZVS-PWM变换器小信号模型26.7.3 FB ZVS-ＰＷＭ变换器主电路传递函数及频率特性26.7.4 FB ZVS-PWM开关电源补偿网络最优设计模型26.7.5 典型设计举例参考文献。

详细描述
电力电子设备的开关电源设计需要具备高功率密度、高效率和可靠性。高功率密度的电源能够减小设备体积，适 应大规模电力系统的需求。高效率的电源设计能够减少能源浪费和散热问题，提高设备运行稳定性。同时，可靠 的电源能够保证电力电子设备的安全运行。
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根据国家和国际标准，制定了一系列电磁兼容性标准，如 FCC、CE等，以确保开关电源的电磁兼容性能符合要求。
06
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开关电源的应用实例
通信设备的开关电源设计
总结词
高效、稳定、可靠
详细描述
通信设备的开关电源设计需要满足高效、稳定和可靠的要求。由于通信设备需 要长时间不间断运行，因此电源的稳定性至关重要。同时，高效的电源设计能 够降低能源消耗和设备散热，提高设备使用寿命。
开关电源的发展历程
20世纪60年代
开关电源的初步研究和发展。
20世纪80年代
开关电源技术迅速发展，广泛应用于各个领 域。
20世纪70年代
开关电源开始应用于计算机领域。
21世纪初
高效、小型化、集成化成为开关电源的发展 趋势。
02
CATALOGUE
开关电源的基本原理
开关电源的工作原理
开关电源通过控制开关管的工作状态 ，将输入的直流电压转换成高频脉冲 电压。
热设计
电磁兼容性
对开关电源进行合理的热设计，包括散热 器的选择、散热通道的优化等，以保证电 源在工作时温度稳定且在安全范围内。
对开关电源进行电磁兼容性设计，包括电 磁屏蔽、滤波电路等，以减小对其他电子 设备的干扰和提高自身的抗干扰能力。
04
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开关电源的效率与散热设计
开关电源的效率分析

开关电源的原理与应用设计1. 引言开关电源是一种能够将电能进行高效率转换的电源供给设备，具有体积小、重量轻、效率高等优点。

本文将介绍开关电源的工作原理以及其在实际应用中的设计考虑。

2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理是利用开关管（或开关管及二极管）进行开关操作，将输入电源的直流电压先转换为高频交流电压，再经过变压器进行降压和整流，最后通过滤波电路得到稳定的直流输出电压。

开关电源的工作流程如下： - 输入直流电压的整流：输入直流电压首先经过整流电路，将交流电压转换为直流电压。

- 高频开关操作：经过整流的直流电压接入一个开关电路，通过开关操作使输入电压变为高频交流电压。

- 变压器变压降压：高频交流电压经过变压器降压变成所需的输出电压。

- 整流和滤波：经过变压器降压的交流电压再次进行整流和滤波，得到稳定的直流输出电压。

3. 开关电源的应用设计考虑在设计开关电源时，需考虑以下几个方面： - 输入电压范围：确定输入电压的范围，以满足实际应用的需求。

一般为宽范围输入或窄范围输入。

- 输出电压和电流：根据实际需求确定输出的电压和电流。

- 效率要求：考虑整个开关电源系统的效率，以提高能源利用率。

- 稳定性要求：确保输出电压的稳定性，以满足实际应用的需求。

- 保护功能：设计过载保护、短路保护等功能，以保证开关电源的安全和可靠性。

- EMC设计：考虑电磁兼容性问题，以减少电磁干扰和提高抗干扰能力。

- 散热设计：保证开关电源能够正常工作并降低温度。

- 成本和体积：综合考虑成本和体积，以满足实际应用的要求。

4. 开关电源的应用领域开关电源在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几方面： - 电子设备：如计算机、通信设备、医疗设备等。

- 工业控制：如工控机、PLC等工业自动化设备。

- 航空航天：如飞机、卫星等航空航天设备。

- 新能源：如太阳能、风能等新能源设备。

- 交通运输：如电动汽车、电动自行车等。

由于該轉換器中使用的隔离元件是一個真正的變壓器,因此 為了獲得正确有效的能量轉移,必須在輸出端有電感器,作為次級 感應的能量儲存元件.而變壓器的初級繞組和次級繞組有相同的 極性.
當電晶體Q1在ON時,初級繞組漸漸會有電流流過,并將能量 轉移至輸出,且同時經由順向偏壓二級体D2,儲存与電感器L中,此 時的二級体D3為逆向偏壓狀態.當Q1換成OFF狀態時,變壓器的繞 組電壓會反向,D2二級体此時就處于逆向偏壓的狀況,此時与飛輪 二級体D3則為順向偏壓,在輸出回路上有導通電流流過,並經由電 感器L,將能量傳導至負載上.
Average diode currents
Buck變換器工作狀態
Buck變換器工作原理
當S關閉時,電流就會順向地流經電感器L,此時在負載上就 會有帶極性的輸出電壓產生,如上面圖2所示,當開關打開時,電 感器L會改變磁場,二級体D則為順向偏壓狀態,因此在電容器C 中就會有電流流過,因此在負載RL上輸出電壓的極性仍是相同 的,一般我們稱此二級体D為飛輪二級体.
Isolated Forward DC-DC變換器拓補
3. Isolated
Forward
Ideal transfer function
Peak drain current
Diode voltages (vrm)
Peak drain voltage Average diode currents
Isolated Forward 工作原理
Boost DC-DC變換器主要架构
2. Boost (step up)
Ideal transfer function
peak drain current
Diode voltages (vrm
.peak drain voltage

开关电源的原理与设计开关电源是一种高效、稳定并且广泛应用于各种电子设备中的电源供应方式。

本文将探讨开关电源的原理与设计方法，帮助读者理解和应用开关电源技术。

一、开关电源的原理开关电源的工作原理主要基于开关器件（如晶体管或MOSFET）、变压器和滤波电路。

其基本原理如下：1. 输入电压通过整流桥变成直流电压，然后经过输入滤波电路去除大部分的纹波。

2. 直流电压通过PWM（脉宽调制）技术控制开关器件，使其周期性地开关。

3. 开关器件的快速开关与关断导致电压和电流的变化，并通过变压器传导到输出端。

4. 输出电压经过输出滤波电路去除纹波，然后供应给负载。

二、开关电源的设计要素1. 选定开关器件：合适的开关器件应具备低导通电阻、快速开关速度和高耐受电压等特点。

2. 设计变压器：变压器的设计应根据输入输出电压比例、功率需求和开关频率来选择合适的磁芯和线圈参数。

3. 输出滤波：合理设计输出滤波电路以减小输出纹波，采用合适的电容和电感来实现滤波效果。

4. 转换控制电路：PWM技术常用于控制开关器件的开关频率和占空比，需要设计合适的控制电路来实现转换。

三、开关电源的设计步骤1. 确定功率需求：根据需求确定开关电源的输出功率和电压范围。

2. 选择开关器件：根据功率需求选择适合的开关器件，考虑其导通电阻、开关速度和电压容忍度等。

3. 设计变压器：根据输入输出电压比例和功率需求设计变压器的磁芯和线圈参数。

4. 设计滤波电路：根据输出电压的纹波要求确定输出滤波电路的参数，包括电容和电感等。

5. 设计转换控制电路：选择合适的PWM控制芯片或设计自己的控制电路，实现开关器件的控制。

四、开关电源的优点1. 高效性：相比线性电源，开关电源的转换效率更高，能够节省能源并减少功耗。

2. 稳定性：开关电源具有更好的稳定性和调节性能，能够在不同负载条件下保持输出电压的稳定。

3. 体积小巧：开关电源采用高频开关器件和储能元件，使得电源尺寸更小、重量更轻。

开关电源原理与设计
开关电源是一种将电能转换为所需电压、电流和频率的电源设备，广泛应用于各种电子设备中。

它具有体积小、效率高、稳定性
好等特点，因此在现代电子设备中得到了广泛的应用。

本文将介绍
开关电源的工作原理和设计方法。

首先，我们来了解一下开关电源的工作原理。

开关电源主要由
输入滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、变换电路、输出整
流滤波电路和控制保护电路等部分组成。

其中，变换电路是开关电
源的核心部分，它通过开关管的导通和关断来实现电能的转换。

在
变换电路中，一般采用开关管和变压器来实现电能的转换，通过控
制开关管的导通和关断，可以实现输出电压的调节。

其次，我们来讨论一下开关电源的设计方法。

在设计开关电源时，首先需要确定所需的输出电压和电流，然后选择合适的开关管、变压器、电容、电感等元器件。

在选择元器件时，需要考虑它们的
功率损耗、温升、效率等参数，以确保开关电源的稳定性和可靠性。

此外，还需要设计合适的控制保护电路，以确保开关电源在各种工
作条件下都能正常工作，并具有过载、短路、过压、过温等保护功能。

最后，我们来总结一下开关电源的优缺点。

开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，但也存在着电磁干扰大、设计复杂、成本高等缺点。

因此，在实际应用中，需要根据具体的应用场景来
选择合适的电源类型。

总的来说，开关电源是一种高效、稳定的电源设备，它在现代
电子设备中得到了广泛的应用。

通过本文的介绍，相信读者对开关
电源的工作原理和设计方法有了更深入的了解，希望能对读者在实
际应用中有所帮助。