开关电源原理与设计-经典(免费)
- 格式：pdf
- 大小：683.52 KB
- 文档页数：121
下载文档原格式
合集下载
开关电源原理与设计-张占松-目录
第一篇PWM开关变换器的基本原理第一章开关变换器概论 (1)第一节什么是开关变换器和开关电源 (1)第二节DC-DC 变换器的基本手段和分类 (1)第三节DC-DC 变换器主回路使用的元件及其特性 (3)第二章基本的PWM变换器主电路 (7)第一节概述 (7)第二节Buck 变换器 (7)第三节Boost 变换器 (19)第四节Buck-Boost 变换器 (30)第五节Cuk 变换器 (36)第六节四种基本型变换器的比较 (43)第三章带变压器隔离的各种DC-DC 变换器拓 (46)第一节概述 (46)第二节变压隔离器的理想结构 (46)第三节单端变压隔离器的磁复位技术 (49)第四节自激推挽式变换器的工作原理 (53)第五节能量双向流动的DC-DC变压隔离器 (58)第六节有并联DC-DC 变压隔离器的Buck 变换器 (60)第七节有全桥或半桥DC-DC 变压隔离器的Buck 变换器 (70)第八节正激变换器 (72)第九节有并联DC-DC变压隔离器的Boost变换器 (75)第十节有全桥或半桥DC-DC变压隔离器的Boost变换器 (81)第十一节有单端DC-DC变压隔离器的Boost变换器 (83)第十二节变换器的组合电路 (85)第十三节有变压隔离器的Cuk变换器 (92)第十四节有变压隔离和零纹波的Cuk变换器电路 (96)第十五节有变压隔离器的其它结线方式 (101)第四章变换器中的功率开关元件及其驱动电路 (105)第一节双极型晶体管 (105)第二节双极型晶体管的基极驱动电路 (108)第三节功率场效应管 (114)第四节功率场效应管的驱动问题 (119)第五节IGBT 管 (123)第六节MCT 管 (130)第七节开关元件的安全工作区及其保护 (144)第五章磁性元件的特性与计算 (152)第一节概述 (152)第二节磁性材料及铁氧体磁性材料 (158)第三节高频变压器设计方法 (162)第四节电感器设计方法 (179)第五节抑制尖波线圈与常模、共模扼流线圈 (196)第六节电流互感器的设计方法 (200)第七节非晶、超微晶（纳米晶）合金软磁材料特性及应用 (204)第六章开关电源的占空比空控制电路及集成开关变换器的原理与应用 (206)第一节开关电源系统的隔离技术 (206)第二节PWM开关电源的集成电路（IC） (209)第三节适用于功率场效应管控制的IC 芯片 (213)第四节电流控制型脉宽调制器 (216)第五节μPC1099开关电源脉宽调制器 (222)第六节集成的开关电源芯片工作原理及其应用 (229)第七章功率整流管 (263)第一节功率整流二极管 (263)第二节同步整流管SR (268)第八章有源功率因数校正器 (273)第一节AC-DC 电路的输入电流谐波分量 (273)第二节功率因数和THD (277)第三节Boost 功率因数校正器（PFC）的工作原理 (278)第四节APFC的控制方法 (280)第五节反激式功率因数校正器 (288)第九章开关电源并联系统的均流技术 (292)第一节概述 (292)第二节开关电源并联均流系统常用的均流方法 (295)第十章开关电源的小信号分析 (303)第一节概述 (303)第二节电感电流连续时的状态空间平均法 (303)第三节电流连续时的平均等效电路标准化模型 (306)第四节电流不连续时的标准化模型 (312)第五节复杂变换器的模型 (314)第六节用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题 (316)第二篇PMW 开关变换器的设计第一章反激变换器的设计 (319)第一节概述 (319)第二节反激式变换器的设计方法举例 (323)第三节反激式变换器的缓冲器设计 (339)第四节双晶体管的反激变换器 (344)第五节隔离式自振荡反激变换器 (347)第二章单端正激变换器的设计 (356)第一节概述 (356)第二节工作原理 (356)第三节变压器的设计方法 (359)第三章双晶体管正激变换器的设计 (368)第一节概述 (368)第二节双晶体管正激变换器变压器设计 (370)第四章半桥变换器的设计 (374)第一节半桥变换器的工作原理 (374)第二节偏磁现象及其防止方法 (375)第三节软启动及双倍磁通效应 (380)第四节变压器设计 (381)第五节控制电路 (384)第五章桥式变换器的设计 (387)第一节概述 (387)第二节工作原理 (387)第三节变压器设计方法 (389)第六章双驱动变压器的推挽变换器的设计 (395)第一节概述 (395)第二节工作原理 (395)第三节开关功率管的缓冲环节 (398)第四节推挽变换器中变压器的设计 (398)第七章H7C1 为材质PQ 磁芯高频变压器的设 (404)第一节损耗及设计原则简介 (404)第二节表格曲线化的设计方法 (409)第八章开关电源设计与制作的几个常见问题 (417)第一节干扰与绝缘 (417)第二节效率与功率因数 (422)第三节智能化与高可靠性 (423)第四节高频电流效应与导体选择和布置 (424)第三篇软开关-PWM变换第一章软开关功率变换技术 (430)第一节硬开关技术与开关损耗 (430)第二节高频化与软开关技术 (431)第三节零电流开关（ZCS）和零电压开关（ZVS） (432)第四节准谐振变换器（QRC）简介 (433)第二章ZCS-PWM 和ZVS-PWM 变换技 (436)第一节ZCS-PWM 变换器 (436)第二节ZVS-PWM 变换器 (439)第三章零转换-PWM 软开关变换技术 (443)第一节零转换-PWM 变换器 (443)第二节ZCT-PWM 变换器 (443)第三节ZCT-PWM 开关 (446)第四节ZVT-PWM 变换器 (447)第四章移相控制全桥(FB)ZVS-PWM 变换技 (451)第一节FB ZVS-PWM 变换器的工作原理 (451)第二节FB ZVS-PWM 变换器运行模式分析 (453)第三节FB ZVS-PWM 变换器分析 (455)第四节FB ZVS-PWM 变换器开发与应用 (456)第五节移相式全桥ZV-ZCS-PWM变换器 (457)第五章有源钳位ZVS-PWM 变换 (459)第一节有源钳位ZVS-PWM 正激变换器 (459)第二节有源钳位ZVS-PWM 正、反激组合式变换器 (462)第四篇开关电源的计算机辅助分析与设计第一章开关电源的计算机仿真 (467)第一节电力电子电路的计算机仿真技术 (467)第二节用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序仿真开关电源 (469)第三节离散时域法仿真 (489)第二章开关电源的最优设计 (503)第一节概述 (503)第二节工程最优化的基本概念 (504)第三节应用最优化方法的几个问题 (508)第四节DC-DC 桥式开关变换器的最优设计 (511)第五节单端反激PWM 开关变换器的优化设计 (522)第六节PWM 开关电源控制电路补偿网络的优化设计 (525)第七节DC-DC 全桥移相式ZVS-PWM 开关电源补偿网络的最优设计 (539)。
开关电源原理与设计
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。
dcdc开关电源设计原理和制作
dcdc开关电源设计原理和制作一、开关电源的基本原理开关电源是一种通过控制开关晶体管开通和关断时间比率，维持稳定输出电压的电源。
它主要由输入电路、输出电路、开关晶体管、振荡电路、稳压控制电路等组成。
开关电源具有效率高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于电子设备、电力电子等领域。
二、开关电源的组成开关电源主要由以下几个部分组成：1.输入电路：接收交流电源输入，进行滤波、整流等处理，将交流电转化为直流电。
2.输出电路：将开关晶体管输出的脉动直流电进行滤波、稳压等处理，输出稳定的直流电。
3.开关晶体管：控制电源的开通和关断，决定输出电压的大小。
4.振荡电路：产生一定频率的脉冲信号，控制开关晶体管的开通和关断时间比率。
5.稳压控制电路：根据输出电压的变化，控制开关晶体管的导通时间，维持输出电压的稳定。
三、开关电源的设计设计开关电源需要考虑以下因素：1.输入电压范围：根据设备需要确定输入电压范围。
2.输出电压和电流：根据设备需要确定输出电压和电流。
3.转换效率：选择合适的开关晶体管和电路设计，提高转换效率。
4.稳定性：选择合适的稳压控制电路和反馈元件，保证输出电压的稳定性。
5.散热设计：选择合适的散热器和设计合适的散热结构，保证开关电源的正常工作。
四、开关电源的制作制作开关电源需要按照以下步骤进行：1.设计电路板：根据设计好的电路图，制作适合的电路板。
2.选择合适的电子元件：根据设计需要选择合适的电子元件，如开关晶体管、电容、电感等。
3.组装电路：将选择的电子元件按照电路图组装在一起。
电路设计中的开关电源设计开关电源设计的基本原理和技术
电路设计中的开关电源设计开关电源设计的基本原理和技术电路设计中的开关电源设计开关电源作为一种新型的高效节能电源，已经在很多领域得到了广泛应用。
在电路设计中，如何进行开关电源的设计是一个关键问题。
本文将介绍开关电源设计的基本原理和技术，以及一些常见问题的解决方案。
一、开关电源的基本原理开关电源的基本结构由四个部分组成：变压器、整流器、滤波器和开关管。
其中变压器是核心部件，用于提高或降低电压。
整流器将交流电转化为直流电，滤波器则用于平滑输出的脉冲电流，使之稳定可靠。
开关管则起到控制电流的作用，提高了电路效率和稳定性。
二、开关电源的设计技术1.开关管的选取由于开关电源需要频繁地开关，因此需要使用具有较高响应速度和较小反转电容的开关管。
一般常用的开关管有MOSFET和IGBT，MOSFET由于其响应速度较快，耗散功率较小，可使用在较小功率输出应用；而IGBT的耗散功率较大，适用于较大功率输出应用。
2.变压器的设计与制作变压器的设计需要考虑到供电负载的参数，输出电压大小和电流大小，进行匹配设计。
变压器的制作则需要根据设计图纸进行卷绕、绕组间的绝缘、并用绝缘漆包线进行整体绝缘，使其能承受相应的电压。
在变压器的制作过程中，需要注意其匝间电阻和绝缘强度，确保整个电路的稳定性和安全性。
3.滤波器的设计滤波器是开关电源的重要组成部分，其作用是将开关电源输出的脉冲电流平滑处理，避免出现波动，提高输出电压的稳定性。
滤波器的设计需要考虑到其不同的滤波方式，如LC滤波器、RC滤波器、LCL滤波器等，以适应不同的安装和使用环境。
三、开关电源常见问题的解决方案1.过压保护在开关电源工作过程中，如果输出电压超过额定值，就需要采取措施避免危险情况的发生。
可以采用过压保护芯片、可控恒流源、跨接二极管等方案。
2.过流保护开关电源在长期工作中可能会出现过流的情况，这时需要进行过流保护。
可以采用限流电阻、电流保护芯片、负载电流感知元件等方案解决。
开关电源的原理与设计
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。
开关电源原理与设计pdf
开关电源原理与设计pdf
开关电源原理与设计 pdf，是一本介绍开关电源基本原理和设计
技术的电子书。
开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源，广泛应用
于各种电子设备和系统中。
本书从理论和实践两个方面深入介绍了开
关电源的设计和应用。
本书首先介绍了电源基本原理，包括直流电源、交流电源、稳压
电源和调节电源等。
然后详细介绍了开关电源的原理和结构，包括开
关电源的工作原理、PWM调制原理、开关管驱动电路、控制电路和输出滤波电路等，为读者了解开关电源提供了全面深入的基础知识。
本书还介绍了开关电源设计的关键技术，包括电源开关管的选型、电感和电容的设计、输出滤波电路的设计、保护电路的设计等。
通过
实例分析和仿真实验，深入研究了各种开关电源的应用，如DC-DC变
换器、AC-DC变换器和DC-AC逆变器等，具有极高的实用价值和指导意义。
在本书的编写过程中，作者精心设计了许多实例，为读者提供了
大量的实战经验。
此外，作者还提供了许多实用工具和软件，如开关
电源计算器和仿真软件等，方便读者进行实验和研究。
本书涵盖了开关电源的各个方面，从基础理论到具体设计都进行
了全面介绍，可供电子技术工程师、电力工程师、研究人员和学生参
考使用。
本书的阅读水平较高，需要读者具备一定的电子基础知识和
实践能力。
但是，无论是初学者还是专业人士，都能从中获取到丰富和有益的知识，为电子设备和系统的开发和设计提供有力的支持。
6款开关电源电路设计原理图
6款开关电源电路设计原理图简单的开关电源电路图（一）免费资料下载 -戳进来-->电子技术下载资料精选-调整C3和R5使振荡频率在30KHz-45KHz。
输出电压需要稳压。
输出电流可以达到500mA.有效功率8W、效率87%。
其他没有要求就可以正常工作。
简单的开关电源电路图（二）24V开关电源，是高频逆变开关电源中的一个种类。
通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！24V开关电源的工作原理是：1.交流电源输入经整流滤波成直流;2.通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上;3.开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载;4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。
24v开关电源电路图24V过流保护图简单的开关电源电路图（三）单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。
这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。
当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。
为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于５０％。
由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200 Ｗ的功率。
电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
简单的开关电源电路图（四）推挽式开关电源的典型电路如图六所示。
它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。
电路使用两个开关管VT1和VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器Ｔ次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。
3开关电源工作原理与设计要点ppt课件
U in U 0 Lf
t ]dt
U inton TS
[I 0min
U in U 2Lf
0
ton
]
I PK I P K I P max
2P0
U in t
U in Lp
ton
U 0 U inton
RL
2K mTS LP
11
半桥式变换器
ton U 0
导通比决定的。
10
单端正激式变换器
正激式变换器的原理电路图
正激式变压器等效电路
ton U 0
toff
U in n
U0
U0
U in n
ton TS
t
U in n
PL
1 TS
ton 0
U
in if
dt
U in TS
[I ton
0
0 m in
(4)磁通复位问题
服这一问题的办法之一，也是最安全和可靠 的办法是在付绕组中加一固定负载电阻（假
负载），以防负载开路，这样电网电压最高，
U 0 ton N 2 U in toff N P
负载开路了，由于有固定的假负载，脉宽保 证有一最小的宽度而不致于出现间歇振荡现 象。最小的脉宽是由控制电路振荡器的最小
η RL
4LPTS Km
U in
TS
(I ton
0
0 m in
1 2 U in
U 0
Lf
t)dt
U inton TS
[I 0 min
1 2
U
in
开关电源的工作原理与电路设计课件
03
开关电源的关键技术
开关管的选型与驱动设计
选型原则
根据应用需求选择合适的开关管型号，考虑耐压、 耐流、导通电阻等参数。
驱动设计
设计合适的驱动电路，确保开关管在高频工作状态 下可靠导通与关断。
保护措施
加入过压、过流、过热等保护措施，提高开关管的 可靠性。
磁性元件的设计与优化
01
02
03
04
磁芯选型
。
开关电源在新能源、智能制造等领域的应用前景
新能源领域
随着新能源技术的快速发展，如太阳能、风能等，高效、可靠的开关电源将成为这些系 统中的关键部件。它们需要将不稳定的原始能源转换为稳定的电能供给负载。
智能制造领域
智能制造、工业4.0等概念的兴起，要求电源系统更加智能、高效和可靠。开关电源因其 特性，将成为智能制造领域中的首选。
针对开关电源动态响应和稳定性问题，探讨合适的控制策略，如 采用恒频或变频控制、电流模式或电压模式控制等。同时，分析 环路稳定性的关键因素，提出改善稳定性的方法。
06
开关电源的发展趋势与应用前景
开关电源的技术发展趋势
01
高效能转换技术
随着电力电子技术的进步，开关电源的效率已经接近理论极限。为了
进一步提升效能，新的拓扑结构、控制策略及高性能元器件将被不断引
应用领域
开关电源广泛应用于各种电子设备、通讯设备、家用电器、工业 自动化设备等领域，是现代电子设备不可或缺的电源之一。
开关电源的优点和缺点
02
01
03
优点 • 高效能：开关电源具有高效能量转换率，能够节省
能源，降低能源成本。 • 稳定性好：输出稳定性好，不受市电电压波动和负
载变化的影响。
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理我们先熟悉一款开关电源的工作原理，该电源可输出5V电压，如图1所示。
1. 抗干扰电路在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻，作用是保护后面的整流桥，刚开机时热敏电阻处于冷态，阻值比较大，可以限制输入电流，正常工作时，电阻比较小。
这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。
电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号，电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号，用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。
采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感，实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作，对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能，而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图2. 整流滤波电路在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，把输入的交流电压进行全波整流，然后用C1进行滤波，最后变成直流输出供电电压，为后级的功率变换器供电，整流滤波后的电压约为300V。
3. UC3842供电与振荡300V的脉动直流电压，此电压经R12降压后给C4充电，供电UC3842的7脚，当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6脚输出推动开关管工作。
一旦开关管工作，反馈绕组的能量经过D6整流，C4滤波，又供电到UC3842的7脚，这时可以不需要R12的启动了。
C9、R11接UC3842的定时端，和内部电路构成振荡电路，振荡的工作频率计算为：f=1.8/（Rt*Ct）代入数据可计算工作频率：f=68.18K4. 稳压电路该电路主要由精密稳压源T L 4 3 1 和线性光耦P C 8 1 7 组成，假设输出电压↑→经过R 1 6 、R 1 9 、R20、RES3的取样电压↑→TL431的1脚电压↑，当该脚电压大于TL431的基准电压2.5V时，TL431的2、3脚导通，→通过光电耦合到UC3842的2脚，于是UC3842的6脚驱动脉冲的占空比↓→开关变压器T1绕组上的能量↓→输出电压↓，达到稳压作用；反之，假设输出电压下降，则稳压过程与上相反。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
开关电源原理与设计世纪电源网-论坛第一章开关电源的基本工作原理1-1．几种基本类型的开关电源1-2．串联式开关电源1-2-1．串联式开关电源的工作原理1-2-2．串联式开关电源输出电压滤波电路1-2-3．串联式开关电源储能滤波电感的计算1-2-4．串联式开关电源储能滤波电容的计算1-3．反转式串联开关电源1-3-1．反转式串联开关电源的工作原理1-3-2．反转式串联开关电源储能电感的计算1-3-3．反转式串联开关电源储能滤波电容的计算1-4．并联式开关电源1-4-1．并联式开关电源的工作原理1-4-2．并联式开关电源输出电压滤波电路1-4-3．并联开关电源储能电感的计算1-4-4．并联式开关电源储能滤波电容的计算1-5．单激式变压器开关电源1-5-1．单激式变压器开关电源的工作原理1-6．正激式变压器开关电源1-6-1．正激式变压器开关电源工作原理1-6-2．正激式变压器开关电源的优缺点1-6-3．正激式变压器开关电源电路参数计算1-6-3-1．正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算1-6-3-2．正激式开关变压器参数的计算1-6-3-2-1．变压器初级线圈匝数的计算1-6-3-2-2．变压器初、次级线圈匝数比的计算1-7．反激式变压器开关电源工作原理1-7-1．反激式变压器开关电源工作原理1-7-2．开关电源电路的过渡过程1-7-3．反激式变压器开关电源电路参数计算1-7-3-1．反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算1-7-3-2．反激式开关变压器参数的计算1-7-3-2-1．反激式开关变压器初级线圈匝数的计算1-7-3-2-2．反激式开关变压器初级线圈电感量的计算1-7-3-2-3．变压器初、次级线圈匝数比的计算1-7-4．反激式变压器开关电源的优缺点1-8．双激式变压器开关电源1-8-1．推挽式变压器开关电源的工作原理1-8-1-1．交流输出推挽式变压器开关电源1-8-1-2．整流输出推挽式变压器开关电源1-8-1-3．推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算1-8-1-3-1．推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算1-8-1-3-2．推挽式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算1-8-1-4．推挽式开关变压器参数的计算1-8-1-4-1．推挽式开关变压器初级线圈匝数的计算1-8-1-4-2．推挽式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算A）交流输出推挽式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算B）直流输出电压非调整式推挽开关变压器初、次级线圈匝数比的计算C）直流输出电压可调整式推挽开关变压器初、次级线圈匝数比的计算1-8-1-5．推挽式开关电源的优缺点1-8-2．半桥式变压器开关电源1-8-2-1．交流输出半桥式变压器开关电源1-8-2-2．交流输出单电容半桥式变压器开关电源1-8-2-3．整流输出半桥式变压器开关电源1-8-2-4．半桥式开关电源储能滤波电感、电容参数的计算A）半桥式开关电源储能滤波电感参数的计算B）半桥式开关电源储能滤波电容参数的计算1-8-2-5．半桥式开关变压器参数的计算A）半桥式开关变压器初级线圈匝数的计算B）交流输出半桥式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算C）直流输出电压非调整式半桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算D）直流输出电压可调整式半桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算1-8-2-6．半桥式变压器开关电源的优缺点1-8-3．全桥式变压器开关电源1-8-3-1．全桥式变压器开关电源的工作原理1-8-3-2．整流输出全桥式变压器开关电源1-8-3-3．全桥式开关电源储能滤波电感、电容参数的计算A）全桥式开关电源储能滤波电感参数的计算B）全桥式开关电源储能滤波电容参数的计算1-8-3-4．全桥式开关变压器参数的计算A）全式开关变压器初级线圈匝数的计算B）交流输出全桥式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算C）直流输出电压非调整式全桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算D）直流输出电压可调整式全桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算1-8-3-5．全桥式变压器开关电源的优缺点1-9．第一章总结第一章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u o 。
图1-1-b是串联式开关电源输出电压的波形，由图中看出，控制开关K输出电压u o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u o的平均值U a为：U a = UiTT on= D ×Ui （1-1）图1-1Ui KRau tUaoUi 、式中T on 为控制开关K 接通的时间，T 为控制开关K 的工作周期。
改变控制开关K 接通时间T on 与关断时间T off 的比例，就可以改变输出电压u o 的平均值U a 。
一般人们都把TT on称为占空比（Duty ），用D 来表示，即：D = TT on（1-2）或 D = offon onT T T + （1-3）串联式开关电源输出电压uo 的幅值Up 等于输入电压Ui ，其输出电压uo 的平均值Ua 总是小于输入电压Ui ，因此，串联式开关电源一般都是以平均值Ua 为变量输出电压。
所以，串联式开关电源属于降压型开关电源。
串联式开关电源也有人称它为斩波器，由于它工作原理简单，工作效率很高，因此其在输出功率控制方面应用很广。
例如，电动摩托车速度控制器以及灯光亮度控制器等，都是属于串联式开关电源的应用。
如果串联式开关电源只单纯用于功率输出控制，电压输出可以不用接整流滤波电路，而直接给负载提供功率输出；但如果用于稳压输出，则必须要经过整流滤波。
串联式开关电源的缺点是输入与输出共用一个地，因此，容易产生EMI 干扰和底板带电，当输入电压为市电整流输出电压的时候，容易引起触电，对人身不安全。
1-2-2．串联式开关电源输出电压滤波电路大多数开关电源输出都是直流电压，因此，一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。
图1-2是带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图。
图1-2UiI o图1-2是在图1-1-a 电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC 滤波电路。
其中L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K 接通期间Ton 限制大电流通过，防止输入电压Ui 直接加到负载R 上，对负载R 进行电压冲击，同时对流过电感的电流i L 转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关K 关断期间Toff 把磁能转化成电流i L 继续向负载R 提供能量输出；C 是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K 接通期间Ton 把流过储能电感L 的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K 关断期间Toff 把电荷转化成电流继续向负载R 提供能量输出；D 是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff ，给储能滤波电感L 释放能量提供电流通路。
在控制开关关断期间Toff ，储能电感L 将产生反电动势，流过储能电感L 的电流i L 由反电动势e L 的正极流出，通过负载R ，再经过续流二极管D 的正极，然后从续流二极管D 的负极流出，最后回到反电动势e L 的负极。
对于图1-2，如果不看控制开关K 和输入电压Ui ，它是一个典型的反Γ型滤波电路，它的作用是把脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值。
图1-3、图1-4、图1-5分别是控制开关K 的占空比D 等于0.5、< 0.5、> 0.5时，图1-2电路中几个关键点的电压和电流波形。
图1-3-a ）、图1-4-a ）、图1-5-a ）分别为控制开关K 输出电压uo 的波形；图1-3-b ）、图1-4-b ）、图1-5-b ）分别为储能滤波电容两端电压uc 的波形；图1-3-c ）、图1-4-c ）、图1-5-c ）分别为流过储能电感L 电流i L 的波形。
图1-3a ）b ）tu ti tc ）图1-4a ）b ）u tu ti t0c ）图1-5a ）b ）tUi u ti tc ）在Ton 期间，控制开关K 接通，输入电压Ui 通过控制开关K 输出电压uo ，然后加到储能滤波电感L 和储能滤波电容C 组成的滤波电路上，在此期间储能滤波电感L 两端的电压e L 为：e L = Ldi/dt = Ui – Uo —— K 接通期间 （1-4）式中：Ui 输入电压，Uo 为直流输出电压，即：电容两端的电压uc 的平均值。
在此顺便说明：由于电容两端的电压变化量ΔU 相对于输出电压Uo 来说非常小，为了简单，我们这里把Uo 当成常量来处理。
在某种情况下，如需要对电容的初次充、放电过程进行分析时，必须需要建立微分方程，并求解。
因为输出电压Uo 的建立需要一定的时间，精确计算得出的结果中一般都含有指数函数项，当令时间变量等于无穷大时，即电路进入稳态时，再对相关参量取平均值，其结果就基本与（1-4）相等。