第一章开关电源的基础知识
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开关电源基础知识讲解 ppt课件
6
开关电源
开关电源基础知识讲解
7
开关电源主要类型
按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开（HardSwitching） 开关电源和软开关（Soft Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是 在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中 将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching loss）。当转换器的 工作状态一定时开关也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开 关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬 开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开 通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关（Zero-VoltageSwitching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（ZeroCurrent·Switching，ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开 关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化 创造 了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的 开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄 生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部， 这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压 开通方式（ZVS）。
信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模
式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态
，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，
《开关电源基础》课件
绿色环保
环保意识的提高促使开关电 源向更加绿色、环保的方向 发展，如采用高频化技术减 少电磁干扰和散热噪声等。
开关电源的应用前景展望
电动汽车与充电设施 随着电动汽车市场的不断扩大， 开关电源在充电设施领域的应用 将更加广泛，要求更高效率、更 安全可靠。
工业自动化与智能制造 工业自动化和智能制造领域对开 关电源的需求持续增长，要求其 具备高效、可靠、安全等特点。
开关电源的特点
总结词
高效率、高可靠性、体积小、重量轻
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等优点，在电子设备中广泛应 用。
开关电源的应用
总结词
计算机、通信、工业控制等领域
详细描述
开关电源在计算机、通信、工业控制等领域得到广泛应用，为各种电子设备提供稳定的电能供应。
02
开关电源的工作原理
冗余设计
采用并联、备份等冗余措施，提高电源的可用性和可靠性。
电磁兼容性设计
优化电路布局和元件选型，降低电磁干扰和噪声，提高电源的电 磁兼容性。
环境适应性设计
考虑电源在不同环境下的适应性，如温度、湿度、振动等，提高 电源的环境适应性。
05
开关电源的测试与调试
开关电源的测试项目
输入电压范围测试
检查开关电源在输入电压范围内的正 常工作情况，确保电源在各种电压条 件下都能稳定运行。
故障率。
开关电源的优化方法
最优控制策略
采用先进的控制算法，如PID、模糊控制等，实现快速响应、高精 度调节和高效运行。
元件选择与匹配
根据电路需求选择合适的元件类型和规格，优化元件参数匹配，降 低内阻和损耗。
热设计优化
合理设计散热结构和散热器，降低电源温升，提高元件寿命和电源 可靠性。
开关电源基础知识学习资料PPT课件
2020/11/13
开关电源最常用的三种拓朴电路1—BUCK Converter 工作原理 降压电路（Buck）其主要原件为：开关管SW、续流流二级管D、
电感L、电容C和负载电阻RL。
ON-Stage:当SW导通时，电流经S、L到负载，能量同时储存在电感中，输出平均 直流电压Vo；
2020/11/13
➢ 保护功能及附属功能： 1、OCP，OVP，OTP，欠压保护，限功率； 2、 绝缘电阻、绝缘电压、漏电流。
➢ 结构要求： 1、外形尺寸，2、外包装，3、安装条件，4、冷却方式，5、接口方式，6、 重量，7、名牌。
➢ 安规标准及EMC标准： 1、认证标志，3C，UL，GS，PSE，2、EMI测试标准。
分类方法多种多样。分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实 现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到 用户的认可。但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中， 遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。又可分为离线式非离线式，反激式、 正激式、半桥式全桥式， Adaptor/内置式开关电源open open frame等。
开关电源中应用的电力电子器件主要为快速恢复二极管、肖特基二极管和 MOSFET，SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用。 开关电源的三大特征
1、开关：电力电子器件工作在开关接近工频的低频；
3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流。 开关电源的种类
开关电源： 优点：体积小重量轻(线性电源的20~30%)；效率高70~95%,易满足 各国的能效要求；输入输出电压范围宽，模块化。 缺点：电路复杂、开发、制程难度较大，由于工作在高频 （50K~300K），干扰大、EMC难解决。
总而言之，开关电源正逐渐取代线性电源，应用领域越来越广泛。
开关电源最常用的三种拓朴电路1—BUCK Converter 工作原理 降压电路（Buck）其主要原件为：开关管SW、续流流二级管D、
电感L、电容C和负载电阻RL。
ON-Stage:当SW导通时，电流经S、L到负载，能量同时储存在电感中，输出平均 直流电压Vo；
2020/11/13
➢ 保护功能及附属功能： 1、OCP，OVP，OTP，欠压保护，限功率； 2、 绝缘电阻、绝缘电压、漏电流。
➢ 结构要求： 1、外形尺寸，2、外包装，3、安装条件，4、冷却方式，5、接口方式，6、 重量，7、名牌。
➢ 安规标准及EMC标准： 1、认证标志，3C，UL，GS，PSE，2、EMI测试标准。
分类方法多种多样。分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实 现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到 用户的认可。但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中， 遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。又可分为离线式非离线式，反激式、 正激式、半桥式全桥式， Adaptor/内置式开关电源open open frame等。
开关电源中应用的电力电子器件主要为快速恢复二极管、肖特基二极管和 MOSFET，SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用。 开关电源的三大特征
1、开关：电力电子器件工作在开关接近工频的低频；
3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流。 开关电源的种类
开关电源： 优点：体积小重量轻(线性电源的20~30%)；效率高70~95%,易满足 各国的能效要求；输入输出电压范围宽，模块化。 缺点：电路复杂、开发、制程难度较大，由于工作在高频 （50K~300K），干扰大、EMC难解决。
总而言之，开关电源正逐渐取代线性电源，应用领域越来越广泛。
开关电源知识
开关电源知识一、开关电源的概念和分类开关电源是一种将交流电转换为直流电供给电子设备使用的电源。
按照输出功率的大小，可以分为小功率开关电源和大功率开关电源。
按照工作方式的不同，可以分为单端开关电源和双端开关电源。
二、开关电源的工作原理1.整流滤波：将输入的交流电通过整流桥变成直流信号，再通过滤波器去除掉残留的交流成分，得到平滑的直流信号。
2.功率因数校正：由于负载变化导致输入功率因数不稳定，需要进行校正。
3.逆变：将直流信号通过高频变压器转换成高频交流信号。
4.输出整形：将逆变后得到的高频交流信号通过输出整形器转换成稳定的直流输出。
三、开关管1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）：具有低导通阻抗、高速度等优点，常用于低压、小功率开关电源中。
2. IGBT（绝缘栅双极性晶体管）：具有大功率承载能力、可靠性好等优点，常用于大功率开关电源中。
3. 晶闸管：具有低导通阻抗、高稳定性等优点，常用于直流电机控制中。
四、开关电源的优缺点1. 优点：效率高、体积小、重量轻、稳定性好。
2. 缺点：噪音大、EMI（电磁干扰）严重，需要进行滤波处理。
五、开关电源的应用1. 通讯领域：手机充电器、路由器、交换机等。
2. 工控领域：PLC（可编程逻辑控制器）、伺服驱动器等。
3. 家用电器领域：LED灯带驱动器、音响等。
六、开关电源的故障及维修1. 故障表现：输出电压不稳定，有杂音或噪声等。
2. 维修方法：（1）检查输入端是否接触良好；（2）检查整流桥是否损坏；（3）检查滤波器是否失效；（4）检查输出整形器是否正常工作。
开关电源培训资料
开关电源培训资料开关电源培训资料【第一篇】开关电源是一种常见的电源供应器件，被广泛用于各种电子装置中。
它具有高效率、小体积和轻量化的特点，因此在现代电子设备中得到了广泛的应用。
本篇文章将介绍开关电源的基本工作原理和一些常用的开关电源类型。
1. 基本工作原理开关电源的基本工作原理是利用开关管实现电源输入电压的高效率转换。
通常，开关电源有以下几个基本组成部分：(1) 输入滤波电路：用来对输入电压进行滤波，防止高频噪声对电源的影响。
(2) 整流电路：将交流电源输入转换为直流电压。
(3) 稳压调整电路：对直流电压进行稳压调整，以确保输出电压的稳定性。
(4) 开关转换电路：通过开关和控制电路实现输入电压的高效率转换。
(5) 输出滤波电路：对开关电源输出电压进行滤波处理，提供干净稳定的输出电压。
2. 常用的开关电源类型根据不同的应用需求和输出功率的大小，开关电源可分为多种类型。
以下是一些常见的开关电源类型：(1) 开环开关电源：这种类型的开关电源不具备反馈控制回路，输出电压不稳定且容易受到输入电压变化的影响。
它适用于一些对电源质量要求较低的应用场景。
(2) 闭环开关电源：闭环开关电源通过反馈控制回路对输出电压进行稳定控制，能够有效地抑制输入电压的波动对输出电压的影响。
它适用于对电源质量要求较高的应用场景。
(3) 开关电源的调整方式：开关电源的输出电压可以通过直接改变变压器的变比或通过在控制回路中加入调整电路来实现。
前者适用于输出电压变化范围较大的场景，后者适用于输出电压变化范围较小的场景。
(4) 开关电源的拓扑结构：开关电源的拓扑结构有很多种，如反激式、降压式、升压式、反激降压式等。
不同的拓扑结构适用于不同的输出功率和电源输入条件。
以上只是对开关电源的基本工作原理和一些常用类型的简要介绍，如果想深入了解开关电源的设计和应用，还需进一步学习相关领域的知识。
下一篇将继续介绍开关电源的设计方法和一些要注意的问题。
开关电源培训资料
详细描述
开关电源利用电力电子器件进行电能转换，通过控制开关管的工作状态，实现电能的转换和调节。在开关电源中 ，输入的电能首先经过整流和滤波，转换为直流电，然后通过开关管的控制，将直流电进行高频开关，再经过变 压器和整流滤波，最终输出稳定的直流电。
开关电源的分类与特点
总结词
开关电源可以根据不同的分类标准进行分类，如按输 入输出类型、按电路结构、按控制方式等。不同类型 的开关电源具有不同的特点和应用场景。
替换法
通过替换可疑元件来判断故障 。
分割法
通过将电源分割成两部分或多 部分，逐一检查来判断故障。
明确电源的输入输出参数、负载 类型和可靠性要求。
方案选择
根据需求选择合适的电路拓扑和 控制方式。
元器件选择
选择合适的电子元器件，如开关 管、电容、电感等。
调试与测试
对电源进行功能和性能测试，调 整参数以满足要求。
PCB设计
将原理图转化为PCB图，进行布 局和布线。
原理图设计
根据方案设计电路原理图。
开关电源的优化技巧
02
开关电源设计与优化
开关电源的基本电路
01
02
03
04
整流电路
将交流电转换为直流电，常用 二极管或可控硅实现。
滤波电路
平滑输出电压，常用电容和电 感组成。
开关管
控制电源的通断，常用晶体管 或MOSFET实现。
控制电路
调节输出电压和电流，常用 PWM或PFM控制方式。
开关电源的设计流程
需求分析
电源输出纹波过大
原因可能包括滤波电容失效、电感器开路等 。
电源输出电压过高或过低
原因可能包括取样电阻损坏、误差放大器损 坏等。
开关电源利用电力电子器件进行电能转换，通过控制开关管的工作状态，实现电能的转换和调节。在开关电源中 ，输入的电能首先经过整流和滤波，转换为直流电，然后通过开关管的控制，将直流电进行高频开关，再经过变 压器和整流滤波，最终输出稳定的直流电。
开关电源的分类与特点
总结词
开关电源可以根据不同的分类标准进行分类，如按输 入输出类型、按电路结构、按控制方式等。不同类型 的开关电源具有不同的特点和应用场景。
替换法
通过替换可疑元件来判断故障 。
分割法
通过将电源分割成两部分或多 部分，逐一检查来判断故障。
明确电源的输入输出参数、负载 类型和可靠性要求。
方案选择
根据需求选择合适的电路拓扑和 控制方式。
元器件选择
选择合适的电子元器件，如开关 管、电容、电感等。
调试与测试
对电源进行功能和性能测试，调 整参数以满足要求。
PCB设计
将原理图转化为PCB图，进行布 局和布线。
原理图设计
根据方案设计电路原理图。
开关电源的优化技巧
02
开关电源设计与优化
开关电源的基本电路
01
02
03
04
整流电路
将交流电转换为直流电，常用 二极管或可控硅实现。
滤波电路
平滑输出电压，常用电容和电 感组成。
开关管
控制电源的通断，常用晶体管 或MOSFET实现。
控制电路
调节输出电压和电流，常用 PWM或PFM控制方式。
开关电源的设计流程
需求分析
电源输出纹波过大
原因可能包括滤波电容失效、电感器开路等 。
电源输出电压过高或过低
原因可能包括取样电阻损坏、误差放大器损 坏等。
开关电源培训
11.维护人员切勿自行打开或维修开关电源模 块（模块从系统中拔下后，模块内电容器件 仍可能带电），故障模块应厂家返修或由厂 家专业技术人员检修处理。
三、开关电源系统容量配置
1．整流模块备用方式
整流模块备份一般采用N+1备份，并考虑到蓄 电池充电电流容量。
2．充电系数ɑ
基于电网停电频率和平均停电持续时间来确 定。如果停电频率较高（3~4次/月）且持续 时间长（接近或大于电池放电小时数），电 池的充电系数可以选择的大一些，如 0.15~0.2左右，但不能超过部标的极限值 0.25。电网较好的局站，充电系数一般选择 0.1~0.15之间。
4.监控系统紧急故障应急处理
1）监控单元管理功能混乱：监控单元管理功 能主要包括显示查询、电池均充/浮充转换、 限流控制等，功能混乱紧急故障可能导致电 池损坏、数据显示异常等。处理办法：复位 监控单元。
2）软件控制功能丧失：监控单元软件、硬件 发生故障时，可能会造成关机、电池下电、 电池保护等误控，最后导致直流供电中断， 处理措施：复位监控单元；如果复位不能解 决问题，可以关闭监控单元，系统进入手动 控制。
返修 2．电压电流显示不准 可能原因：满量程设置有误、线路接错、温度传感器故障、背
板电路故障、监控器故障
处理方法：根据分流器设置满量程、校正线路、更换温度传感 器、检修背板电路、更换监控器并返修厂家
3．电流满量程显示
可能原因：信号线接线有误、分流器故障、背板故障
处理方法：校正信号线接线、更换合适的分流器、更 换背板
3.开关电源系统日常巡检时，应注意检查开 关电源各项参数设置是否正确、合理；检查 系统是否受控，交流供电恢复之后，能否对 蓄电池进行限流充电；检测整流模块温度， 判断风扇是否正常工作。
三、开关电源系统容量配置
1．整流模块备用方式
整流模块备份一般采用N+1备份，并考虑到蓄 电池充电电流容量。
2．充电系数ɑ
基于电网停电频率和平均停电持续时间来确 定。如果停电频率较高（3~4次/月）且持续 时间长（接近或大于电池放电小时数），电 池的充电系数可以选择的大一些，如 0.15~0.2左右，但不能超过部标的极限值 0.25。电网较好的局站，充电系数一般选择 0.1~0.15之间。
4.监控系统紧急故障应急处理
1）监控单元管理功能混乱：监控单元管理功 能主要包括显示查询、电池均充/浮充转换、 限流控制等，功能混乱紧急故障可能导致电 池损坏、数据显示异常等。处理办法：复位 监控单元。
2）软件控制功能丧失：监控单元软件、硬件 发生故障时，可能会造成关机、电池下电、 电池保护等误控，最后导致直流供电中断， 处理措施：复位监控单元；如果复位不能解 决问题，可以关闭监控单元，系统进入手动 控制。
返修 2．电压电流显示不准 可能原因：满量程设置有误、线路接错、温度传感器故障、背
板电路故障、监控器故障
处理方法：根据分流器设置满量程、校正线路、更换温度传感 器、检修背板电路、更换监控器并返修厂家
3．电流满量程显示
可能原因：信号线接线有误、分流器故障、背板故障
处理方法：校正信号线接线、更换合适的分流器、更 换背板
3.开关电源系统日常巡检时，应注意检查开 关电源各项参数设置是否正确、合理；检查 系统是否受控，交流供电恢复之后，能否对 蓄电池进行限流充电；检测整流模块温度， 判断风扇是否正常工作。
开关电源培训资料
1 2
遵守相关安全规定
在使用开关电源时，应遵守相关安全规定，如 设备操作指南、安全守则等。
确保电源已关闭
在开始工作前，必须确保开关电源已经关闭， 以避免电击危险。
3
佩戴防静电手环
在操作开关电源时，应佩戴防静电手环，以避 免静电放电影响。
开关电源的维护保养
定期检查
01
应定期检查开关电源的外观及散热风扇是否正常工作，如有异
分类
根据不同的转换类型，开关电源可分为正激式、反激式、推 挽式、半桥式和全桥式等。
开关电源的基本原理
工作原理
开关电源通过将市电转换为高频脉冲，再通过变压器和整流电路将脉冲转换 为直流电输出。
优点
效率高、体积小、重量轻、输出电压可调等。
开关电源的主要组成部件
输入电路
包括滤波器、保险丝、输入整流器等，用 于接收市电并将其转换为直流电。
输出特性
包括输出电压精度、负载效应、纹波电压 等。
过载能力
测试电源在过载情况下的稳定性和温升。
效率与散热性能
通过实测功率和温升评估电源效率与散热 性能。
故障排除的基本步骤
功能测试
初步检查电源的输入、输出、 保护等功能是否正常。
电路板维修
检查电路板上的电子元件是否 有烧坏、断裂、脱焊等现象， 逐一修复。
外观检查
观察电源外壳、散热器、电路 板等是否有明显损坏或异常现 象。
电源故障码读取
如有故障码显示，先读取并记 录故障码，以便后续分析。
其他维修
检查电源的其他部件，如变压 器、滤波器、整流器等，进行 相应维修。
常见故障分析与处理
无输出电压
可能原因是电源未接入市电、保险 丝熔断、电源变压器损坏等，可逐 一排查解决。
开关电源基础
随着电力电子技术的发展和应用领域的拓展，开关电源需要具备更高的功率密度和更宽 的输入电压范围。
详细描述
为了提高开关电源的功率密度，研究者们不断优化磁性元件和散热设计，减小产品的体 积和重量。同时，采用宽输入电压范围设计，使电源能够在较宽的电压范围内稳定运行， 提高了电源的适应性和可靠性。高功率密度与宽输入电压范围的开关电源能够更好地满
04 开关电源的性能指标
输入特性
输入电压范围
表示开关电源可以在一定范围内正常工作的 输入电压值。
电磁兼容性（EMC）
表示开关电源对电磁干扰的抑制能力，以确 保稳定运行。
输入电流
表示开关电源输入端允许的最大电流值。
浪涌电流
表示开关电源在启动时可以承受的电流峰值。
输出特性
01
02
03
04
输出电压范围
开关电源的效率与损耗
效率
开关电源的效率是指输出功率与 输入功率的比值，效率越高，表 示能量转换越充分。
损耗
开关电源的损耗包括开关管损耗 、磁性元件损耗、整流二极管损 耗等，这些损耗都会导致电源效 率降低。
03 开关电源的电路设计
输入滤波电路设计
输入滤波电路的主要功能是滤除电网 中的谐波和干扰，同时防止开关电源 产生的高频噪声对电网造成影响。
输出电压不稳定
问题2
分析
可能是反馈环路增益不足或负载变化剧烈。
解决
调整反馈环路增益；优化负载变化剧烈的情况。
06 开关电源的发展趋势与展 望
高效率与高可靠性
总结词
随着能源资源的日益紧张，高效利用能源已成为社会的共识。开关电源作为能源转换的重要设备，其 高效率和可靠性是未来发展的必然趋势。
详细描述
详细描述
为了提高开关电源的功率密度，研究者们不断优化磁性元件和散热设计，减小产品的体 积和重量。同时，采用宽输入电压范围设计，使电源能够在较宽的电压范围内稳定运行， 提高了电源的适应性和可靠性。高功率密度与宽输入电压范围的开关电源能够更好地满
04 开关电源的性能指标
输入特性
输入电压范围
表示开关电源可以在一定范围内正常工作的 输入电压值。
电磁兼容性（EMC）
表示开关电源对电磁干扰的抑制能力，以确 保稳定运行。
输入电流
表示开关电源输入端允许的最大电流值。
浪涌电流
表示开关电源在启动时可以承受的电流峰值。
输出特性
01
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03
04
输出电压范围
开关电源的效率与损耗
效率
开关电源的效率是指输出功率与 输入功率的比值，效率越高，表 示能量转换越充分。
损耗
开关电源的损耗包括开关管损耗 、磁性元件损耗、整流二极管损 耗等，这些损耗都会导致电源效 率降低。
03 开关电源的电路设计
输入滤波电路设计
输入滤波电路的主要功能是滤除电网 中的谐波和干扰，同时防止开关电源 产生的高频噪声对电网造成影响。
输出电压不稳定
问题2
分析
可能是反馈环路增益不足或负载变化剧烈。
解决
调整反馈环路增益；优化负载变化剧烈的情况。
06 开关电源的发展趋势与展 望
高效率与高可靠性
总结词
随着能源资源的日益紧张，高效利用能源已成为社会的共识。开关电源作为能源转换的重要设备，其 高效率和可靠性是未来发展的必然趋势。
详细描述
《开关电源基础讲解》课件
开关电源的发展经历了多个阶段，从最早的线性电源到现代的开关电源技术， 不断提升功效和稳定性。
常见的开关电源类型
AC-DC开关电源
将交流电转换为直流电的开关电源，广泛应用于各种电子设备。
DC-DC开关电源
实现不同电压级别的转换，常用于电子设备中的电源管理。
DC-AC逆变器
将直流电转换为交流电的开关电源，用于太阳能发电等领域。
开关开关电路
实现高频脉冲开关，控制电能的转换。
整流电路
将交流输入电压转换为直流电压。
输出滤波电路
消除开关电源输出的纹波电压，保证输出稳定性。
开关电源的输入端和输出端
开关电源的输入端接入交流电源，输出端连接电子设备，通过变换和稳定电 能实现设备的正常工作。
开关电源的保护电路
为了保护开关电源和电子设备，通常会采用过压保护、过流保护、短路保护 等多种保护电路。
电源管理芯片的作用
电源管理芯片用于监控和控制开关电源的工作状态和性能，提高系统稳定性和效率。
《开关电源基础讲解》 PPT课件
本PPT课件详细介绍了开关电源的基础知识和应用领域，包括历史发展、原理、 优缺点、组成部分、工作原理和性能参数等。
什么是开关电源？
开关电源是一种通过将输入电能转换为高频脉冲信号，经过变变换、整流 和滤波等处理后，获得稳定输出电压或电流的电源。
开关电源的历史和发展
开关电源的优缺点
1 优点
高效率、稳定性好、体积小、重量轻、可靠 性高。
2 缺点
造价较高、存在电磁干扰等问题。
开关电源的工作原理和性能参数
工作原理
通过控制开关管的通断状态，实现电能的转换和稳 定输出。
性能参数
包括输入输出电压、电流、效率、负载调整率等。
常见的开关电源类型
AC-DC开关电源
将交流电转换为直流电的开关电源，广泛应用于各种电子设备。
DC-DC开关电源
实现不同电压级别的转换，常用于电子设备中的电源管理。
DC-AC逆变器
将直流电转换为交流电的开关电源，用于太阳能发电等领域。
开关开关电路
实现高频脉冲开关，控制电能的转换。
整流电路
将交流输入电压转换为直流电压。
输出滤波电路
消除开关电源输出的纹波电压，保证输出稳定性。
开关电源的输入端和输出端
开关电源的输入端接入交流电源，输出端连接电子设备，通过变换和稳定电 能实现设备的正常工作。
开关电源的保护电路
为了保护开关电源和电子设备，通常会采用过压保护、过流保护、短路保护 等多种保护电路。
电源管理芯片的作用
电源管理芯片用于监控和控制开关电源的工作状态和性能，提高系统稳定性和效率。
《开关电源基础讲解》 PPT课件
本PPT课件详细介绍了开关电源的基础知识和应用领域，包括历史发展、原理、 优缺点、组成部分、工作原理和性能参数等。
什么是开关电源？
开关电源是一种通过将输入电能转换为高频脉冲信号，经过变变换、整流 和滤波等处理后，获得稳定输出电压或电流的电源。
开关电源的历史和发展
开关电源的优缺点
1 优点
高效率、稳定性好、体积小、重量轻、可靠 性高。
2 缺点
造价较高、存在电磁干扰等问题。
开关电源的工作原理和性能参数
工作原理
通过控制开关管的通断状态，实现电能的转换和稳 定输出。
性能参数
包括输入输出电压、电流、效率、负载调整率等。
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2.20世纪 年代：计算机全面实现开关电源化 世纪80年代 世纪 年代：
3.20世纪 年代：电子电器、家电广泛应用 世纪90年代 电子电器、 世纪 年代：
电 ( 调 )
电
调整器件
储能电路 取
UI
调 方 波 发 生 基 准 电 压
样
UO
RL
调整
1
1.1开关电源组成 1.1开关电源组成 及开关电源实例 二、工作原理： 工作原理： 调宽式） （调宽式）
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
10.输出电压精度： 输出电压精度： 输出电压精度 11.电源效率 ：开关电源输出功率与输入功率的比值 电源效率η： 电源效率 P η = O ×100% P 12.待机电流： 待机电流： 待机电流 13.占空比 ： 占空比D： 占空比 14.结温： 结温： 结温 15.最高结温： 最高结温： 最高结温 16.过热保护： 过热保护： 过热保护 17.过压保护： 过压保护： 过压保护
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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。 、 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） （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 三极管 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TOP221∼TOP227 脉冲调宽、脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如 ∼
导通期间， 储存磁能 负载由电容C供电 储存磁能， 供电； ◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，负载由电容 供电； 总之，调整管 导通期间 调整管V截止期间 截止期间， 释放磁能 转变为C的电能 同时向负载供电。 释放磁能， 的电能， 调整管 截止期间，L释放磁能，转变为 的电能，同时向负载供电。 为串联型的两倍。 ※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。 并联型电路中，调整管承受的反峰电压为
储能电路： ★储能电路： 即续流滤波电路
储能电路组成： ★储能电路组成： 续流二极管 储能电感 储能滤波电容
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根据储能电感的连接方式可分为： 根据储能电感的连接方式可分为： 储能电路： 四、储能电路： 串联型 并联型 并联独立输出型 1、串联型：储能电感 、串联型： 和负载相串联
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。 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 开关管和脉宽调制采用三端单片集成稳压器 ， 内开关功率管导 通时， 上产生上正下负电压， 储存能量 开关功率管截止时， 储存能量。 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， 产生上正下负电压， 导通， 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） 正向压降） 输出电压。 正向压降
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， 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、 将能量输入储能电路，经均衡滤波后成为电压输出， 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 取决于调整管开关时间的长短。 小，取决于调整管开关时间的长短。 调整管的开关状态受脉冲电压的控制， 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。 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 取样比较电路将一部分输出电压和基准电压进行比较， 偏离正常值时，输出误差信号，对开关脉冲宽度进行调制。 偏离正常值时，输出误差信号，对开关脉冲宽度进行调制。
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。 饱和导通时，VD截止， 中产生电流 向电容 充电。 截止 充电
截止时 中的电流不能突变， 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 VD导通 导通， 向电容C充电 势，VD导通，续流电流 iZ 向电容 充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。 中的电能。
第一章 开关电源的基础知识
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 1.1开关电源组成及开关电源实例
发展史： 发展史： 1.20世纪 年代：美国宇航局用于搭载火箭 世纪50年代 世纪 年代：
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 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 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 脚为最大电流限制， 2、4脚为电压反馈，可调节输出电压 脚为电压反馈， 4、8脚外接振荡电阻和振荡电容
(参考开关电源原理方框图 参考开关电源原理方框图) 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 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： 的应用电路： 的应用电路
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： 工作原理说明：
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 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 ，电流逐渐增加，产生变化磁场，L1中自感电动 导通时，电流 通过 通过L1，电流逐渐增加，产生变化磁场， 中自感电动 导通时 势上正下负，在次级绕组 产生感应电压为上负下正 产生感应电压为上负下正， 截止 截止L1.储能 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 储能
3、保护电路：R3、C1和VD1 、保护电路： 4、自动启动时间控制：C5 0.83S 、自动启动时间控制：
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 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。 开关由一个功率场效应管构成（兼脉冲发生），也称为单端型。 功率场效应管构成 ），也称为单端型 脉宽调制等由集成电路UC 完成。 脉宽调制等由集成电路 3842 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。 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。 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， 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， 控制功率开关管 使用闭环反馈可以稳定电压、电流或限制功率。 使用闭环反馈可以稳定电压、电流或限制功率。 单端型反激式电路结构及工作原理： 单端型反激式电路结构及工作原理：
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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 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， L1中电流不能突变 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， 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， 中产生感应电压为上正下负 导通 D1 构成闭合回路 L1储能得到释放。 L1储能得到释放。 储能得到释放
t D = ×100% T
1.1开关电源组成及开关电源实例 1.1开关电源组 欠压保护： 欠压保护 19.过流保护： 过流保护： 过流保护 20.电池极性反接保护： 电池极性反接保护： 电池极性反接保护 21.瞬态响应： 瞬态响应： 瞬态响应 22.电源抑制比 纹波抑制比 ： 电源抑制比(纹波抑制比 电源抑制比 纹波抑制比)： 23.输出噪声电压： 输出噪声电压： 输出噪声电压 24.电磁干扰滤波器 电磁干扰滤波器(EMI)： ： 电磁干扰滤波器
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 五、三端单片开关集成稳压器及其应用 1.TOP Switch－Ⅱ简介： － 简介： （TOP221∼TOP227） ∼ ）
三端器件 DIP－8或SMT－8封装 － 或 － 封装
2.TOP Switch－Ⅱ工作原理： － 工作原理：
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2、并联型：储能电感 、 联型： 和负载相并联
饱和导通时，VD截止 截止， 中产生电流i 储能。 ⑴、V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流 L，L储能。 储能 截止时 中的电流不能突变， 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 VD导通 导通， 向电容C充电 势，VD导通，续流电流iZ 向电容 充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。 中的电能。
SV =
∆UO ×100% ∆IO =0,∆T =0 UO
9.负载调整率 电流调整率 I：负载电流变化时，使输出电压保持 负载调整率(电流调整率 负载调整率 电流调整率)S 负载电流变化时， 恒定的能力。 恒定的能力。
∆UO SI = ×100% ∆IO =0.1IOM ∼IOM，T =0 ∆ UO
导通期间， 储存磁能 并给电容C充电 同时向负载供电； 储存磁能， 充电， ◆总之，调整管V导通期间，L储存磁能，并给电容 充电，同时向负载供电； 总之，调整管 导通期间 调整管V截止期间 截止期间， 释放磁能 转变为C的电能 同时向负载供电。 释放磁能， 的电能， 调整管 截止期间，L释放磁能，转变为 的电能，同时向负载供电。