试论开关电源的控制方式

开关电源工作原理超详细解析开关电源（Switching Power Supply）是一种先将输入交流电转换为直流电，再通过变换器和开关元件进行调制和控制，最终输出所需电压和电流的电源装置。

它可以高效地进行能量转换，减少功耗，适用于各种电子设备。

下面将详细解析开关电源的工作原理。

1.开关电源的基本组成开关电源由输入滤波器、整流器、脉宽调制器、变压器、输出滤波器和反馈电路组成。

-输入滤波器：用于滤除输入电源中的干扰信号，并平滑输送到整流器。

-整流器：将交流电转换为直流电，常用的整流方式有全波整流和半波整流。

-脉宽调制器：根据反馈信号调整开关管的导通时间，控制开关元件的开关频率和占空比。

-变压器：将输入电压转换为所需的输出电压，并通过与脉宽调制器协调工作来控制输出电压的稳定性。

-输出滤波器：用于平滑输出电压，减少纹波幅度，并滤波输出电流。

-反馈电路：通过采样输出电压并与目标电压进行比较，产生反馈信号控制脉宽调制器的输出。

2.工作原理-输入滤波：交流电经过输入滤波器后，去除干扰信号，并保持电压稳定。

输入滤波器通常由电容和电感组成，它们通过电压和电流的交替变化，将输入电源趋于稳定。

-变压：通过变压器将输入电压进行转换，以获得需要的输出电压。

变压器一般由磁性材料、绕线、磁心等组成，通过众多的绕线匝数比实现输入电压于输出电压的变化。

-输出滤波：经过变压器的输出信号包含较多的纹波幅度，通过输出滤波器将纹波幅度减小到可以忽略不计的程度。

输出滤波器通常包括电感和电容，通过滤除高频杂波和平滑输出电流。

3.脉宽调制脉宽调制器是开关电源中至关重要的一个部件，负责控制开关元件（如晶体管或MOSFET）的开关频率和占空比，以调节输出电压的稳定性。

- 控制开关频率：脉宽调制器根据输出电压的需求，采用不同的控制方式，例如固定频率PWM（Pulse-Width Modulation）、可变频率PWM和电流模式控制。

通过调整开关频率，可以实现对输出电压的精确控制。

开关电源控制原理开关电源是一种非常常见的电源类型，它通过开关管的开关控制来实现电压或电流的调节。

开关电源的控制原理涉及到多个方面，主要包括以下几个方面：一、开关管的控制开关电源的基本原理就是通过开关管的开关来实现电压或电流的调节。

因此控制开关管的开关是非常关键的一环。

对于这方面，通常使用PWM 控制方式。

PWM（Pulse Width Modulation）是一种脉冲宽度调制技术，它通过改变开关管的开合时间来控制电源输出的电压或电流。

二、参考电压的产生在开关电源中，通常需要使用参考电压来作为基准电压，对电源输出进行调节。

参考电压的产生主要有两种方式：一种是通过基准电路产生，另一种是通过反馈电路产生。

其中反馈电路产生的参考电压更为常见。

三、反馈电路的设计反馈电路是开关电源中一个非常重要的部分。

它通过比较参考电压和输出电压之间的差异来控制开关管的开合。

反馈电路的设计需要考虑很多因素，如误差、抗干扰能力、响应速度等。

四、过流保护开关电源在使用过程中，可能会出现过流现象，导致电源损坏或电路失效。

因此在设计开关电源的控制原理时，需要考虑到过流保护机制的设计。

开关电源的过流保护通常采用限流或短路保护的方式，通过检测电流大小来实现。

五、过压保护在开关电源输出电压过高时，可能会对电路产生损害，甚至可能对使用者造成危害。

因此，需要在开关电源控制原理设计中，考虑到过压保护。

过压保护可以通过输入过滤、过压保护电路等多种方式实现。

综上所述，开关电源的控制原理是一个涉及多个方面的复杂问题，需要进行全面的考虑和设计。

在设计过程中，需要根据实际情况综合考虑各种因素，确保电源能够稳定可靠的工作。

开关电源控制分类
根据控制方式的不同，开关电源控制可以分为以下几个分类：
1. 手动控制：即通过手动操作开关或旋钮来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数，这种控制方式简单易懂，适用于一些小功率的应用。

2. 定时控制：通过定时器来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。

定时控制可以实现自动开关功能，在特定时间点启动或关闭开关电源，适用于一些定时任务的应用。

3. 温度控制：通过温度传感器感知环境温度，并根据设定的温度阈值来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。

温度控制可以保护开关电源和被供电设备不受过高温度的影响。

4. 电压控制：通过电压传感器感知输出电压，并根据设定的电压阈值来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。

电压控制可以实现稳定输出电压，保证被供电设备正常工作。

5. 反馈控制：通过采集开关电源的反馈信号（如输出电流、输出电压等），并通过控制回路来调整开关电源的开关状态和输出电压等参数，使得输出稳定并满足需求。

需要注意的是，开关电源控制分类不限于以上几种，还可以根据其他参数、信号或特定应用的需求来进行分类。

开关电源的控制系统一、前言开关电源系统是弱电控制强电的系统。

开关电源系统主要可以分为主功率电路和控制电路两部分。

主功率电路是由变换器构成。

变换器是应用功率半导体器件，对电能进行变换的装置，变换量包括电压、电流、频率和波形等方面，以达到电能更好符合各种不同用电设备要求的目的。

这是通过对功率半导体器件的开关的控制来实现的。

因此主功率电路是开关电源控制系统中的被控对象，而控制功率半导体器件的开关以实现既定的性能是控制装置的主要工作。

将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，就构成开关电源的控制系统，这样的电路即为控制电路。

控制系统的工作方式有多种，其中最基本的一种是基于反馈控制原理的闭环控制系统。

而大部分的开关电源控制系统是闭环控制系统。

二、闭环控制原理通常，我们把被控量送回到控制系统的输入端，与参据量相比较产生误差信号的过程，称为反馈。

若反馈的信号是与参据量相减，使得产生的偏差越来越小，称为负反馈。

由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此也称闭环控制，如图1所示。

图１反馈控制框图三、基本组成控制装置是由具有一定职能的各种基本元器件组成。

系统的元器件按照职能分类主要有以下几种：测量单元：其职能是检测被控制的物理量。

这个被控量一般为主功率电路的输出电压、主功率电路的输入电流等。

给定单元：其职能是给出与期望的被控量相对应的参据量，即给定量。

在开关电源系统中，给定量一般为直流常量或者是交流正弦量。

比较单元：其职能是将检测到的被控制量的实际值与参据量进行比较，求出他们之间的偏差。

校正单元：即补偿单元，用串联方式或者反馈方式（并联方式）等方式连接在系统中，以改善系统的性能。

这个补偿网络是控制系统的核心部分，是决定控制系统性能的关键部分。

可以通过由电阻、电容组成的无源或有源网络实现，也可以通过MCU、DSP这些数字器件辅助实现。

四、外作用类型一般加在开关电源系统上的外作用有两种类型：一种是有用输入，它决定系统被控量的变化规律，比如给定量；一种是系统不希望有的外作用，即扰动，它破坏有用输入对系统的控制。

引言：电动汽车上有两个电池，一个是高压动力电池，另外一个是低压蓄电池。

动力电池通过直流充电桩或交流充电桩+OBC充电，蓄电池通过车载DC/DC变换器充电。

前者充电过程中的绝大部分时间里都是恒流充电，后者则大都是恒压充电。

但是，恒流充电可能会调整到恒压充电，恒压充电也可能调整为恒流充电。

这对于不懂开关电源控制的朋友来说，是难以理解其实现原理的。

在充电相关的标准里，提出了限压和限流特性。

譬如在NB/T33001-2018 《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》和QC/T 895-2011 《电动汽车用传导式车载充电机》中，都提出了限压、限流特性：a) 充电机在恒流状态下运行时，当输出直流电压超过限压整定值时，应能自动限制其输出电压的增加，转换为恒压充电运行；b) 充电机在恒压状态下运行时，当输出直流电流超过限流整定值时，应能立即进入限流状态，自动限制其输出电流的增加。

在刚过去的春节假期里，周强君奉献了这篇介绍电压环、电流环单环控制及双环控制的文章，希望有益于非开关电源领域的车企的电子工程师们。

——汪进进开关电源中离不开环路设计。

环路影响到开关电源的诸多性能指标，譬如输出纹波，动态特性，稳定性，保护特性，等。

这篇文章将从下面四个方面讲一讲开关电源中的比较常见的双重环路及其应用：1. 单电压环与单电流环2.电压环和电流环的双环竞争3. 电压外环电流内环4. 两种双环控制在车载电源产品中的应用011.单电压环与单电流环闭环就是通过对被控制变量进行负反馈与设定值进行比较，得到他们之间的偏差，然后通过控制偏差，来实现被控变量稳定在设定值附近。

生活中最常见的一个负反馈闭环就是骑自行车，如果我们想走一条直线，而实际往左偏了，就会将车把手往右调整，如果往右偏了，就往左调整。

最后肯定稳定在这条想走的路线的附近。

如果自行车整个过程一直都是向左偏离一个角度，这个就是静差，也叫稳态误差。

如果自行车稳定在设定路线的左右偏差一点，这个就是误差摆幅，有些场景下也叫纹波峰峰值。

开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析开关电源是一种将直流电源转换为可变直流电压输出的电源装置。

它通过开关管的通断控制，以高频脉冲方式调节输出电压，能够实现高效、稳定、可靠的电源转换。

本文将详细解析开关电源的工作原理。

开关电源由以下几个基本组成部分组成：输入滤波电路、整流电路、能量存储元件、控制电路和输出电路。

输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声和干扰，确保输入电压稳定。

它一般由电容、电感和绕组构成。

输入电压经过滤波电路后，接入整流电路。

整流电路的作用是将交流电转换为脉冲直流电。

常用的整流电路有单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。

整流电路通过整流管将输入的交流电转换为直流电，并通过电容滤波电路将脉冲形式的直流电转换为平滑的直流电压。

能量存储元件一般是电感和电容。

电感能存储电能，电容能存储电荷。

在开关电源中，电感和电容组成的电容滤波电路起到储存能量的作用。

它们能够在负载电流突然增加时，释放存储的能量，从而保持输出电压的稳定性。

控制电路是开关电源的核心部分，其中包括开关管的控制电路和反馈电路。

开关管的控制电路负责控制开关管的通断，从而改变输出电压的大小。

反馈电路用于检测输出电压的实际值与设定值之间的差异，并向控制电路提供反馈信号，用于调整开关管的通断状态。

开关电源的输出电压由开关管通断的频率和占空比决定。

开关管的通断由控制电路控制，控制信号通常由脉冲宽度调制（PWM）产生。

PWM信号通过改变脉冲的宽度和间隔，调整开关管的通断时间，从而改变输出电压的大小。

开关电源的优点是高效率、稳定性好和体积小。

相比传统的线性电源，开关电源的转换效率更高，可以达到90%以上。

此外，开关电源的输出电压稳定性好，能够在负载变化较大的情况下保持输出电压的稳定。

由于使用高频脉冲调节输出电压，在相同输出功率的情况下，开关电源体积更小。

总之，开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源装置。

它通过开关管的通断控制，以高频脉冲方式调节输出电压，实现电源转换。

开关电源分类及原理开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。

根据其工作原理和特点，可以将开关电源分为多种类型。

本文将介绍几种常见的开关电源分类及其原理。

一、开关电源的分类1. 基于工作方式的分类开关电源可以根据其工作方式进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关模式电源：开关模式电源是一种常见的开关电源类型，其工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。

开关模式电源具有高效率、稳定性好等特点，广泛应用于计算机、通信设备等领域。

（2）开关逆变器电源：开关逆变器电源是一种将直流电转换为交流电的开关电源。

它通过开关管的开关动作，将直流电源转换为高频交流电，再通过滤波电路得到稳定的交流电输出。

开关逆变器电源在太阳能发电、电动汽车等领域有着广泛的应用。

（3）开关稳压电源：开关稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的开关电源。

它通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有输出电压稳定、响应速度快等特点，常用于精密仪器、医疗设备等领域。

2. 基于拓扑结构的分类开关电源还可以根据其拓扑结构进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关电源的原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。

当开关管导通时，电源输出电压；当开关管关断时，电源停止输出。

通过不断地开关动作，可以控制输出电压的大小和稳定性。

（2）开关电源的优点开关电源相比传统的线性电源具有以下优点：- 高效率：开关电源采用开关管进行开关动作，能够实现高效率的能量转换，减少能量损耗。

- 小体积：开关电源采用高频开关动作，可以减小变压器和滤波电容的体积，使整个电源模块更加紧凑。

- 宽输入电压范围：开关电源能够适应较宽的输入电压范围，具有较好的电网适应性。

- 稳定性好：开关电源通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有较好的稳定性和响应速度。

（3）开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。

开关电源的4种调制方式
森树强电子
第一种、脉冲宽度调制式
简称PWM，即脉宽调制。

其特点式开关周期为恒定值，通过调节脉冲宽度来改变占空比，实现稳压目的。

其核心式PWM控制器。

脉宽调制式开关电源的应用最为普遍，其占空比调节范围大，PWM还可以和主系统的时钟保持同步。

第二种、脉冲频率调制式
简称PFM,即脉频调制。

其特点是脉冲宽度为恒定值，通过调节开关频率来改变占空比，实现稳压目的。

其核心是PFM控制器。

脉频调制式开关电源特别适合于便携设备，它能在低占空比、低频的条件下，降低控制芯片的静态电流。

第三种、脉冲密度调制式
简称PDM,即脉密调制。

其特点是脉冲宽度为恒定值，通过调节脉冲数实现稳压目的。

它采用零电压技术，能显著降低功率开关管的损耗。

第四种、混合调制式
它是第一、第二两种方式的组合。

开关周期和脉冲宽度都不固定，均可调节。

它包含了PWM控制器和PFM控制器。

开关电源中的电流型控制模式摘要：讨论了开关电源中电流反馈控制模式的工作原理、优缺点，以及与之有关的斜波补偿技术。

关键词：开关电源；电流型控制；斜波补偿1引言PWM型开关稳压电源是一个闭环控制系统,其基本工作原理就是在输入电压、内部元器件参数、外接负载等因素发生变化时，通过检测被控制信号与基准信号的差值，利用差值调节主电路功率开关器件的导通脉冲宽度，从而改变输出电压的平均值，使得开关电源的输出电压保持稳定。

以开关电源中的降压型变换为例（其它类型如正激型、推挽型等，均可由降压型派生得到），图1表示了该变换器的主电路的基本拓扑结构。

图1降压型开关电源根据选用不同的PWM控制模式，图1电路中的输入电压Uin、输出电压Uo、开关功率器件电流(可从A点采样)、输出电感电流(可从B或C点采样)均可作为控制信号，用于完成稳压调节过程。

目前在开关电源中广泛使用的控制方式是通过对输出电压或电流(功率开关器件或输出电感上流过的电流)进行采样，即形成2类控制方式：电压控制模式与电流控制模式。

2电流控制模式的工作原理图2为检测输出电感电流的电流型控制的基本原理框图。

它的主要特点是：将采样得到的电感电流直接反馈去控制功率开关的占空比，使功率开关的峰值电流直接跟随电压反馈电路中误差放大器输出的信号。

从图2中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统，外环由输出电压反馈电路形成，内环由互感器采样输出电感电流形成。

在该双环控制中，由电压外环控制电流内环，即内环电流在每一开关周期内上升，直至达到电压外环设定的误差电压阈值。

电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的，并且监测输出电感电流的动态变化，电压外环只负责控制输出电压。

因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽。

图2检测输出电感电流的电流型控制原理框图实际电路以单端正激型电源为例，如图3所示。

误差电压信号Ue送至PWM比较器后，并不是像电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜波比较调宽，而是与一个变化的、峰值代表功率开关上的电流信号(由Rs上采样得到)的三角状波形信号(电感电流不连续)或矩形波上端叠加三角波合成波形信号(电感电流连续)比较，然后得到PWM脉冲关断时刻。

开关电源的基本控制原理开关电源是一种能将直流电转换成高频交流电，再经过整流滤波、稳压调节变成稳定的直流输出电压的电源装置。

它在现代电子设备中广泛应用，包括计算机、通信设备、家用电器等。

其基本控制原理是通过开关管的开关动作，改变输入电源的工作周期和占空比，从而调节输出电压和电流。

第一步：输入整流滤波开关电源的输入是交流电，首先需要通过整流滤波电路将交流电转换为直流电。

这个过程包括整流器和滤波器两个部分。

整流器通常采用整流桥，将交流电转换为脉冲直流电，滤波器则通过电容和电感元件对脉冲电流进行滤波，得到较为平稳的直流电压。

第二步：开关电路的开关动作开关电源主要由开关管、变压器和输出整流滤波电路组成，其中开关管是关键的控制器件。

开关管的控制信号通常由控制电路提供，通过改变控制信号的频率和占空比，可以控制开关管的导通和断开。

当开关管导通时，输入电源通过变压器传递给输出端；当开关管断开时，则切断了输入电源的传输。

第三步：变压器的工作原理开关电源中的变压器起到隔离输入和输出的作用。

当开关管导通时，变压器的输入侧与输出侧短路，将输入电压降到合适的电压值；当开关管断开时，变压器的输出侧实际上是开路状态。

通过变压器的工作原理，开关电源可以实现输入电压的降压、升压和隔离功能。

第四步：输出稳压调节开关电源的最终目标是获得稳定的输出电压，所以需要进行稳压调节。

稳定电压的调节通常通过反馈控制来实现。

开关电源将输出端的电压与参考电压进行比较，得到误差信号，通过调节控制信号的频率和占空比来控制开关管的导通和断开，使得输出电压稳定在设定值。

综上所述，开关电源的基本控制原理是通过开关管的开关动作，改变输入电源的工作周期和占空比，从而调节输出电压和电流。

通过合理的开关电路设计和稳压控制，开关电源可以实现高效、稳定和可靠的电源输出。

开关电源继电器控制电路原理1. 开关电源的基本概念开关电源，这个名字听上去就像是一种高科技的东西，其实它的原理简单得很，和咱们生活中常见的电器一样，都是用电的。

简单来说，开关电源就是一种通过开关元件（一般是晶体管）来调节电压的电源。

你可能会问，这有什么好处呢？嘿，那可多了去了！开关电源不仅体积小，效率高，而且还特别能省电，跟穿上了“节能衣”的小超人似的，让人爱不释手。

说到这里，咱们得提提继电器。

继电器就像是电路中的“门卫”，它的任务就是控制电流的开关。

想象一下，你在家里开关灯时的情景，按一下开关，灯亮了；再按一下，灯灭了。

继电器正是负责这个“开”与“关”的小帮手。

通过控制电流的流动，继电器能够在电路中实现多种功能，比如保护电路、切换负载等，真是个全能的小家伙！2. 继电器的工作原理2.1 继电器的结构好啦，接下来咱们深入一点，聊聊继电器的结构。

其实，继电器主要由线圈、触点和弹簧组成。

线圈就像是个“吸铁石”，当电流通过的时候，它会产生一个磁场，把触点吸引过去，形成闭合回路；而弹簧则负责把触点推回去，确保电路在没有电流时是断开的。

想象一下，这就像是一个小小的机械舞蹈，电流一来，触点就欢快地跳舞，电流一走，触点又老老实实地回家了，真是有趣。

2.2 控制电路的方式在实际应用中，继电器的控制电路可谓是五花八门。

比如说，你可以用一个简单的开关来控制继电器的线圈，开关一按，继电器就开始工作，灯光就亮起来了；又或者用一个传感器，比如温度传感器，来控制继电器，这样一来，当温度超过设定值时，继电器就会自动切断电流，防止设备过热。

这种“听话”的特性可真是让人刮目相看。

3. 开关电源继电器的实际应用3.1 在家用电器中的应用说到开关电源和继电器的结合，咱们得聊聊它们在家用电器中的妙用。

比如，家里的空调、冰箱，这些电器可都是靠着开关电源和继电器默契配合来工作的。

当你设定好温度，空调就会通过继电器来控制压缩机的启动与停止，确保你在夏天能享受清凉一夏，真是让人感动。

开关电源电压控制模式长处和短处
随着目前电子电力设计的发展，开关电源深入了各种设备的设计当中。

工程师们始终在寻找一种能够使开关电源的效率发挥到最大的控制结构，但实际上，并没有哪种控制结构对开关电源来说是最佳的。

开关电源的最佳结构只能说根据某种特定的应用来进行选择。

所以，熟悉每种方法的优缺点就是非常必要的。

下面的讨论将说明电压控制模式长处和短处！
电压模式控制的优点：
1.采用单个反馈环路，因此比较容易设计和分析;
2.一个大幅度斜坡波形提供了用于实现稳定调制过程的充分噪声余量;
3.一个低阻抗功率输出为多路输出电源提供了更好的交叉调整率。

电压模式控制的缺点：
1.电压或负载的任何变化都必须作为一个输出变压来检测，然后通过反馈来校正。

这就意味着缓慢的响应速度;
2.输出滤波器给控制环路增加了两个极点，因而在补偿设计误差放大器时就需要将主导极点低频衰减，或在补偿中增加一个零点，来抵消极点;
3.环路增益会随着输入电压的变化而变化，因而使补偿进一步复杂化。

开关电源的控制方式综述
开关电源控制方式综述：
1. 磁力调节控制：利用外加磁场对调节量进行控制，在变压装置的内部产生一个变化的磁场。

此方式能够根据系统需要和环境变化而变更功率，由于控制简单方便，因此得到了广泛的应用。

2. 继电器控制：工作方式是控制负载输入是否有电入继电器，就能控制开关电源的输出是否开启。

3. 控制电压变化：通过对开关电源的电压输入进行控制，从而达到控制输出电压的目的。

4. 变频控制：变频技术可以使电机的转速根据需要进行变化，从而控制开关电源的输出。

5. 智能PID控制：采用微处理器技术，计算器获取实时输出数据，再综合考虑负载等，然后决定输出功率参数以及输出电压。

它有很好的控制稳定性，肯定能达到所需要的效果。

6. 端子控制：在控制制面，通常需要多个档位，所以可以通过改变电源线路的端子数量来改变输出功率，从而达到控制的目的，如改变全部端子的端子数量，将改变输出功率和电压。

7. 固定频率继电控制：其基本原理是通过控制一个固定的频率继电器，改变输出电压，从而控制开关电源的输出能力，达到控制的目的。

8. 微型控制器控制：可以利用智能电路，搭配传感器，实现对开关电源输出的控制。

此种控制方式具有效率高、响应快、精度高以及省电等优点。

9. 模拟型控制：可以利用与负载电流相反的电流来控制，当两个电流相等时表示控制完成，从而达到控制的效果。

这种方式的控制准确度较高，但是操作繁琐重复性高，控制速度较慢。

10. 档位控制：简单易操作，可以根据负载改变功率以及电压，因此是目前比较常用的控制方式之一。

第一章开关电源的基本工作原理开关电源是利用时间比率控制（Time Ratio Control,缩写为TRC）的方法来控制稳压输出的。

按TRC控制原理，有以下三种方式：1)脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）。

开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。

2)脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）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。

3)混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。

在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。

本设计采用的就是脉宽调制型开关稳压电源，其基本原理可参见右图。

对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。

直流平均电压Uo可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值；T —矩形脉冲周期；T1 —矩形脉冲宽度。

从上式可以看出，当U m与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。

这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

[1]此外，为因应各种不同的输出功率，开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为反激式（Flyback）、顺向式（Forward）、全桥式（Full Bridge）、半桥式（Half Bridge）和推挽式（Push-Pull）等电路拓扑（Topology）结构。

其中单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20～100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率，应用较为广泛。

本设计采用的就是该方案，其典型的电路如图所示。

[1]图1-1 反激式开关电源典型电路结构藉由PWM IC控制开关管的导通与否，配合次级侧的二极管和电容，即可得到稳定DC电压的输出。

开关电源工作模式介绍顾名思义，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模块电源模块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。

串联式开关电源串联式开关电源的工作原理当控制开关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 。

控制开关K输出电压uo是一个脉冲调制方波，脉冲幅度Up等于输入电压Ui，脉冲宽度等于控制开关K的接通时间Ton，由此可求得串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为：式中Ton为控制开关K接通的时间，T为控制开关K的工作周期。

开关电源五种PWM反馈控制模式1 引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。

PWM 的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。

由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。

现在主要有五种PWM反馈控制模式。

下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。

2开关电源PWM的五种反馈控制模式一般来讲，正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug表示控制电路的PWM输出驱动信号。

根据选用不同的PWM反馈控制模式，电路中的输入电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。

输出电压Uout在作为控制取样信号时，通常经过图2所示的电路进行处理，得到电压信号Ue，Ue再经处理或直接送入PWM 控制器。

图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三：①将输出电压与给定电压Uref的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。

该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。

②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。

因为开关噪声的频率较高，幅值较大，高频开关噪声衰减不够的话，稳态反馈不稳;高频开关噪声衰减过大的话，动态响应较慢。

虽然互相矛盾，但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是“低频增益要高，高频增益要低”。

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中文word文档库免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习和社会经济等word文档开关电源的冲击电流控制方法开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波，输入滤波器一般有电容和电感组成∏形滤波器，图1. 和图2. 分别为典型的AC/DC电源输入电路和DC/DC电源输入电路。

由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会产生非常大的冲击电流，冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。

图3.通信系统的最大冲击电流限值（AC/DC电源）图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值（DC/DC电源）欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定，图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4]，图4为通信系统在DC/DC电源供电，标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。

图中It为冲击电流的瞬态值，Im为稳态工作电流。

冲击电流的大小由很多因素决定，如输入电压大小，输入电线阻抗，电源内部输入电感及等效阻抗，输入电容等效串连阻抗等。

这些参数根据不同的电源系统和布局不同而不同，很难进行估算，最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。

在测量冲击电流时，不能因引入传感器而改变冲击电流的大小，推荐用的传感器为霍尔传感器。

2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法2.1 串连电阻法对于小功率开关电源，可以用象图5的串连电阻法。

如果电阻选得大，冲击电流就小，但在电阻上的功耗就大，所以必须选择折衷的电阻值，使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。

图5. 串连电阻法冲击电流控制电路（适用于桥式整流和倍压电路，其冲击电流相同）串连在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流，大额定电流的电阻在这种应用中比较适合，常用的为线绕电阻，但在高湿度的环境下，则不要用线绕电阻。

开关电源的基本控制原理开关电源是一种将直流电转换为交流电的电源装置。

其基本控制原理是通过开关管（晶体管或功率MOS管等）的开关动作，控制输入电源电压的连续开闭，以达到输出电压的变化。

1.输入电压整流与滤波：开关电源通常使用交流输入电源，首先需要使用整流电路将交流电转换为直流电。

整流电路可以采用二极管桥式整流电路，将交流信号变为全波整流的直流电。

然后采用滤波电路对整流电压进行平滑，以消除残余的交流成分。

2.输入电压调整电路：开关电源还需要一种输入电压调节电路，用来改变输入电压的大小，以实现对输出电压的调节。

调节电路一般采用电位器、电阻、可调电压稳压器等元件组成，通过改变电路的电阻或给定的精确电压来调整输入电压的大小。

3.输入电流控制：开关电源中的输入电流通常由输入电源提供。

通过对电源输入电流进行控制，可以实现对输出电流的控制。

电流控制主要依靠反馈电路实现，通过对反馈信号进行放大、调节，以达到期望的输出电流。

4.正弦波PWM控制：开关电源的核心控制方式是采用脉宽调制（PWM）技术，通过调节开关元件的导通时间和关断时间来控制输出电压。

通常使用比较器比较输入信号和三角波信号，产生PWM信号。

PWM信号通过控制开关管的导通和关断，实现对输出电压的调节。

5.输出电压滤波：开关电源输出的是脉冲信号，需要通过滤波电路将其转变为平滑的直流电压。

滤波电路一般采用电感、电容等元件组成的低通滤波电路，将高频脉冲信号滤除，得到平稳的输出电压。

开关电源通过以上控制原理实现对输入电压、电流的调节和对输出电压的稳定控制。

其核心是PWM技术的应用，通过高频开关控制实现对输出电压的精确调节。

开关电源具有高效率、便携性和稳定性好的特点，广泛应用于计算机、通信设备、工业设备等领域。

开关电源电流控制原理
开关电源电流控制原理是一种广泛应用于电子设备的电源控制技术。

它通过控
制输出电流的大小，以满足电子设备对稳定电力供应的需求。

在开关电源中，电流控制主要通过改变开关元件的导通和截止时间来实现。

开关电源是一种通过高效转换来提供稳定电压输出的电源。

其基本原理是将输
入电流以高频振荡的方式转换成高频脉冲信号，并经过滤波电路得到稳定的输出电压。

而电流控制则是在这个转换过程中对开关元件进行控制，以调整输出电流的大小。

在开关电源中，电流控制一般采用两种方法：恒流控制和脉宽调制（PWM）
控制。

恒流控制是通过传感器监测输出电流的大小，并将电流信号反馈给控制电路，使其调整开关元件的导通时间来控制输出电流的恒定。

而PWM控制则是根据需要
调整开关元件的导通时间的占空比，从而间接控制输出电流的大小。

恒流控制的优点是能够实现精确的电流控制，适用于对电流要求较高的电子设备。

然而，它要求电源控制电路具有精确的电流传感器和控制元件，成本较高。

相比之下，PWM控制方式更为常见和经济，适合大多数应用场合。

它通过调整开关
元件导通时间的占空比，实现对输出电流的控制，具有成本低、效率高的优势。

总之，开关电源电流控制原理是通过改变开关元件的导通和截止时间来实现对
输出电流的控制。

恒流控制和PWM控制是两种常见的电流控制方法，具有各自的
优点和适用场合。

随着技术的不断进步，开关电源电流控制原理在电子设备领域的应用也变得越来越广泛。

单片机控制的开关电源
单片机控制开关电源，单从对电源输出的控制来说，可以有几种控制方式。

其一是单片机输出一个电压（经DA 芯片或PWM 方式），用作电源的基准电压。

这种方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压，可以用按键输入电源的输出电压值，单片机并没有加入电源的反馈环，电源电路并没有什么改动。

这种方式最简单。

其二是单片机扩展AD，不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设
定值之差，调整DA 的输出，控制PWM 芯片，间接控制电源的工作。

这种方式单片机已加入到电源的反馈环中，代替原来的比较放大环节，单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。

其三是单片机扩展AD，不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设
定值之差，输出PWM 波，直接控制电源的工作。

这种方式单片机介入电源工作最多。

第三种方式是最彻底的单片机控制开关电源，但对单片机的要求也最高。

要求单片机运算速度快，而且能够输出足够高频率的PWM 波。

这样的单片机显然价格也高。

DSP 类单片机速度够高，但目前价格也很高，从成本考虑，占电源成本的比例太大，不宜采用。

廉价单片机中，AVR 系列最快，具有PWM 输出，可以考虑采用。

但AVR 单片机的工作频率仍不够高，只能是勉强使用。

下面我们
具体计算一下AVR 单片机直接控制开关电源工作可以达到什么水平。

AVR 单片机中，时钟频率最高为16MHz。

如果PWM 分辨率为10 位，那么PWM 波的频率也就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625(Hz)，开关电源。