开关电源基础与应用(第二版) 第1章
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开关电源基础与应用(第二版) 第4章
图4-3 LM2577ADJ应用电路
4.1.2 单片开关电源L4962 1．L4962构成的可调稳压电源电路 L4962的内部电路集成有5.1 V的基准电压稳压器、锯齿
波发生器、PWM比较器、误差放大器和功率开关等。为了 提高可靠性，还设有过流限制和芯片过热保护电路。L4962 的锯齿波发生器外接并联的定时电路RT、CT，振荡频率可 以由下式确定：
图4-5 W296组成的降压开关电源电路
3．W296组成的保护电路 W296具有延迟动作保护功能，可用于输出过流、短路 保护电路。图4-6所示为延迟动作保护电路的原理图。该电 路增设小阻值取样电阻R2，串联接在输出负载电路中。当负 载电流超限时，开关管VT立即导通，其发射极输出高电平 经VD3送入12脚，14脚输出延时后，通过VD1输入6脚启动保 护电路。为了使短路保护动作更快，13脚外接C1容量约为 0.22 μF左右，保持大约10 ms的延时。其目的是防止接通电 源瞬间C2的充电峰值电流使电路误动作。
LM2576ADJ的内部结构见图4-1。
图4-1 LM2576ADJ的内部结构
2．LM2576ADJ的应用 LM2576ADJ的典型应用电路如图4-2所示。其中 LM2576ADJ各脚功能如下： 1脚：直流电压输入端，输入电压最高为45 V。若由低 压交流整流供电，为了避免空载时电压超出45 V，交流输入 电压应不高于32 V。 2脚：脉冲输出端，最大输出5.8 A的调宽脉冲。在正脉 冲持续期，二极管VD截止，脉冲电流向L存储磁场能量，同 时向负载提供直通电流，并向C充电。在脉冲截止期，L释 放磁场能量，产生右正左负的感应电势使VD导通，继续向C 充电，并向负载提供不间断的电流。输出电压值取决于输出 脉冲的幅度和占空比。
3脚：输入、输出级共地端。 4脚：脉冲宽度控制端。当4脚电位升高时，输出脉冲宽 度减小，使输出电压降低。电路中由RP3 + RP4、R1组成输出 电压取样分压器，通过调整RP3(细调)和RP4(粗调)可改变输出 电压值。在上述控制过程中，输出电压Ui的表达式为
开关电源基础与应用(第二版) 第2章
图2-3 晶闸管过压保护原理
自激式降压型开关电源的过流保护相当重要，因为自激 式负载短路保护功能不可能代替负载过流保护。实用中一旦 开关电源负载过流引起开关管击穿，将造成严重超压，使开 关电源和负载电路同时损坏。
最简单的过流保护可通过在电路中加入负载电流I0取样 电路实现，原理见图2-4。
在开关电源稳压输出端，设置负载电流取样电阻R0，通过R0 将负载电流I0变成过流电压U0 = I0·R0。VT2作为过流控制管， 当I0R0 > 0.7 V时，VT2导通，稳压管输出电压U2经VT2集电 极输出，触发晶闸管导通，将开关电源负载短路，实现停振
冲变压器，使得VT1可以依靠脉冲变压器的正反馈作用产生 振荡。
图2-2 不隔离电源原理图
2.1.2 降压型电源保护电路 降压型开关电源的输出过压保护至关重要，因为输出电
压超压，不仅开关电源本身受损，负载电路也同时会损坏。 新的过压保护器件的内部电路由一只小型压敏二极管VDVS 和一只晶闸管VS组成，见图2-3。小电流的VDVS和晶闸管VS 封装在同一芯片上，VDVS击穿后触发大电流晶闸管VS，使 短路效果更可靠。该器件有A、K、G三只脚，外表与晶闸 管相同，用于保护电路时，在G极和K极之间外电路加入R、 C，防止干扰脉冲造成晶闸管误触发。
图2-4 自激式电源过流保护原理
利用晶闸管的短路保护可以实现更精确的过压保护。用 分压电阻将U2分压，将分压点经过稳压二极管接入晶闸管 控制极。如果U2升高，分压点电压使稳压管反向击穿，则 触发晶闸管导通。由于稳压管有比较准确的稳定电压值，特 性曲线比较陡，反向电流较小，因此这种过压保护精度可以 达到输出电压2%以内，优于上述简单的过压保护电路。
保护。该电路具有自锁功能，一旦负载电流增大的持续时间
关于开关电源的书
关于开关电源的书开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于许多电子设备中。
它具有高效率、小体积和稳定性好等特点，因此备受推崇。
本文将详细介绍开关电源的工作原理、优点和应用领域，并对其在现代电子技术中的地位进行探讨。
第一章：开关电源的工作原理（约2000字）开关电源是一种能将输入电能转换成稳定输出直流电能的电源装置。
它的基本工作原理是通过开关元件对输入电压进行高频的开关控制，使得输入电能以脉冲形式传递到输出端，经过滤波和稳压环节后得到稳定的直流输出。
开关电源将输入电能转换成高频脉冲信号，可以通过变压变流进行功率传输，然后经过整流和滤波得到所需的直流电压。
开关电源采用了先进的电子元器件，如功率开关器件、高频变压器、电感、电容等，配合复杂的控制电路实现高效率和稳定输出。
第二章：开关电源的优点（约2000字）开关电源相对于传统的线性电源具有多种优点。
首先，开关电源的效率高，可以达到85%以上，远高于线性电源的60%左右。
其次，开关电源体积小巧，适合应用于小型电子设备中。
此外，开关电源稳定性好，可以在较大的输入电压范围内保持输出电压的稳定性。
开关电源还具有较低的输出纹波和良好的电流、电压调节特性。
总之，开关电源具有高效、小巧、稳定等多方面的优点，因此被广泛应用于各种电子设备中。
第三章：开关电源的应用领域（约2000字）开关电源在现代电子技术中有着广泛的应用。
首先，它常被用于计算机、电视机、音响等家用电器中，为这些设备提供稳定的电源。
其次，开关电源在通信设备领域也有重要应用，如基站、交换机、路由器等。
这些设备需要高效率、小体积的电源，以满足其长时间运行的需求。
再者，开关电源还被广泛应用于医疗设备、工业自动化设备、航空航天等领域。
开关电源可以满足这些设备对稳定性、效率和体积的严格要求，提供可靠的电源支持。
第四章：开关电源的未来发展趋势（约2000字）随着科技的不断发展，开关电源仍然有很大的发展空间。
首先，随着能源危机的日益加剧，节能和环保已成为重要的发展目标。
开关电源基础与应用第1章
第1章 开关电源基本原理 1.2.2 连接分类
电源以功率开关管的连接方式分类,可分为单端正激开 关电源、单端反激开关电源、半桥开关电源和全桥开关电 源；以功率开关管与供电电源、储能电感的连接方式以及 电压输出方式分类,可分为串联开关电源和并联开关电源.
串联开关电源、并联开关电源、单端正激、单端反激、 半桥及全桥开关电源的工作原理将在以后章节分别讨论.
第1章 开关电源基本原理
<4> 安全可靠.在开关电源中,由于可以方便地设置各种 形式的保护电路,所以当电源负载出现故障时,能自动切断电 源,保护功能可靠.
<5> 元件数值小.由于开关电源的工作频率高,一般在 20 kHz以上,所以滤波元件的数值可以大大减小.
<6> 功耗小.功率开关管工作在开关状态,其损耗小；电 源温升低,不需要采用大面积散热器.采用开关电源可以提高 整机的可靠性和稳定性.
第1章 开关电源基本原理
图1-5 间接输出取样电路
第1章 开关电源基本原理
1.3 开关电源主要结构 1．串联型结构 串联开关电源工作原理方框图如图1-6所示. 功率开关晶体管VT串联在输入与输出之间,正常 工作时,它在开关驱动控制脉冲的作用下周期性 地在导通和截止之间交替转换,使输入与输出之 间周期性地闭合与断开.输入不稳定的直流电压 通过功率开关晶体管VT后输出为周期性脉冲电 压,再经滤波后就可得到平滑的直流输出电压 Uo.Uo与功率开关晶体管VT的脉冲占空比D有
第1章 开关电源基本原理 4．其他方式 若触发信号利用电源电路中的开关晶体管、高频脉冲 变压器构成正反馈环路,完成自激振荡,使开关电源工作,则这 种电源称为自激式开关电源. 它激式开关电源需要外部振荡器,用以产生开关脉冲来 控制开关管,使开关电源工作,输出直流电压.它激式电源大多 数需要专用的PWM触发集成电路.
开关电源基础与应用(第二版)课件：多电平直流变换
多电平直流变换 图8-5 阶梯波调制
多电平直流变换 在阶梯波调制中，可以通过选择每一个电平持续时间的 长短来实现低次谐波的消除。消除k次谐波的方法是使电压 系数bk=0，此方法的本质是对参考电压的模拟信号作量化逼 近。此方法调制比变化范围宽而且算法简单，硬件电路实现 方便。不足之处是这种方法输出波形的谐波含量高。2m+1 次的多电平阶梯波调制的输出电压波形的傅里叶分析如下：
多电平直流变换 1．阶梯波PWM调制 阶梯波PWM法利用输出电压阶梯电平台阶来逼近模拟 电压参考信号，典型的阶梯波调制的参考电压和输出电压如 图8-5所示。这种方法对功率器件的开关频率要求不高，可 以用低开关频率的大功率器件如GTO实现。该方法的缺点 是，开关频率较低使得输出电压谐波含量较大，波形质量差， 不适用于对电压质量要求较高的负载。
多电平直流变换
多电平直流变换
8.1 多电平变换的基本原理 8.2 单管直流变换器三电平拓扑变换 8.3 推挽变换器三电平拓扑变换 8.4 全桥直流变换器的三电平拓扑变换 8.5 三电平直流变换器的控制方法
多电平直流变换
8.1 多电平变换的基本原理
8.1.1 多电平变换器的特点 现有的电力电子开关器件无法满足其功率与开关频率之
要(n－1)/2个独立电源，2(n－1)个主开关器件。
多电平直流变换 图8-4 单相独立直流电源级联逆变器电路
多电平直流变换
该结构中若两个电源的电压存在Uin2=2Uin1的关系，则 将有七种输出电位：0、±Uin1、±2Uin1和 ±3Uin1。若两个 电源的电压成Uin2=3Uin1的关系，则将有9种输出电位：0、 ±Uin1、±2Uin1、±3Uin1和 ±4Uin1。由于器件的耐压有限， 所以串联级数不能无限增加，实际系统的级联数目一般不超 过3。
开关电源基础与应用(第二版)课件：开关电源设计
开关电源设计
输入电压/V
90 110 220 250
表 6-1 不同负载下的输出电压
输出电压/V
空载
半载(10Ω)
12.456
12.360
12.459
12.368
12.467
12.375
1 12.242 12.247 12.265 12.262
开关电源设计
实测各种负载状况下的效率如表 6-2 所示。 表 6-2 不同负载下的效率
μ=2000(MXO材料)，则电感系数为
L
0.4 π S
l
106
4.44 μH
变压器初级绕组匝数N1为
N1
Ui
t on BmaxS
(6-2) (6-3)
初级绕组电感为
开关电源设计
L1 L N12 87 mH 次级绕组匝数为
N2
N1 (U o
U VD1 UiD
U L )
(6-4)
式中：UVD1为整流二极管VD1的压降，UL为输出电感L的压降。 取UVD1 + UL=0.7 V，代入式(6-4)，得N2=28匝。由式(6-2)，次 级绕组电感为
开关电源设计 图6-2 电流反馈电路
开关电源设计 图6-3 电压反馈电路
开关电源设计
6．保护电路的设计 图6-4所示为变压器过热保护电路，NTC为测变压器温 度的一个负温度系数的热敏电阻。由NTC、R2、运放A1构成 滞环比较器。在正常工作时，变压器温度正常，NTC的阻值 较大，运放两输入端电压U+<U-，输出为零；当变压器异常， 温度上升到设定值时，运放A1输出高电平，并送到PWM控 制芯片使输出脉冲关断。
开关电源设计 3．脉冲变压器的设计 脉冲变压器的初级电感L中的电流与电压的关系为
电路基础(贺洪江)第二版-第1章
换路定则
在分析暂态过程时，需要设定初 始条件，换路定则是确定初始条 件的规则。
一阶电路的响应
01
02
03
一阶电路
由一阶元件（如电阻、电 容、电感）组成的电路。
响应类型
根据激励源的性质，一阶 电路的响应可以分为零状 态响应、零输入响应和全 响应。
时间常数
决定一阶电路响应快慢的 参数，由电路的元件参数 和电路结构决定。
二阶电路的响应
二阶电路
由二阶元件（如RLC串联或并联 电路）组成的电路。
响应类型
二阶电路的响应也可以分为零状态 响应、零输入响应和全响应。
阻尼比和自然频率
二阶电路中与响应速度相关的参数， 阻尼比决定了响应的振荡程度，自 然频率决定了无阻尼时的振荡频率。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
基尔霍夫定律
总结词
基尔霍夫定律是电路分析中的基本定律之一，它包括电流定律和电压定律，用于解决电路中的电流和电压问题。
详细描述
基尔霍夫电流定律（KCL）指出，对于电路中的任何节点，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。基尔 霍夫电压定律（KVL）则指出，对于电路中的任何闭合回路，环路电压的积分等于零。这两个定律在解决复杂电 路问题时非常有用。
单位时间内完成的功， 用符号P表示。
表示导体对电流阻碍作 用的物理量，用符号R表
示。
02
电路的基本定律
欧姆定律
总结词
欧姆定律是电路分析中最基本的定律之一，它描述了电路中电压、电流和电阻 之间的关系。
详细描述
欧姆定律是指在一个线性电阻元件中，电压与电流成正比，即 $V = IR$，其中 $V$ 是电压，$I$ 是电流，$R$ 是电阻。这个定律适用于金属导体和电解液等 线性元件。
在分析暂态过程时，需要设定初 始条件，换路定则是确定初始条 件的规则。
一阶电路的响应
01
02
03
一阶电路
由一阶元件（如电阻、电 容、电感）组成的电路。
响应类型
根据激励源的性质，一阶 电路的响应可以分为零状 态响应、零输入响应和全 响应。
时间常数
决定一阶电路响应快慢的 参数，由电路的元件参数 和电路结构决定。
二阶电路的响应
二阶电路
由二阶元件（如RLC串联或并联 电路）组成的电路。
响应类型
二阶电路的响应也可以分为零状态 响应、零输入响应和全响应。
阻尼比和自然频率
二阶电路中与响应速度相关的参数， 阻尼比决定了响应的振荡程度，自 然频率决定了无阻尼时的振荡频率。
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基尔霍夫定律
总结词
基尔霍夫定律是电路分析中的基本定律之一，它包括电流定律和电压定律，用于解决电路中的电流和电压问题。
详细描述
基尔霍夫电流定律（KCL）指出，对于电路中的任何节点，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。基尔 霍夫电压定律（KVL）则指出，对于电路中的任何闭合回路，环路电压的积分等于零。这两个定律在解决复杂电 路问题时非常有用。
单位时间内完成的功， 用符号P表示。
表示导体对电流阻碍作 用的物理量，用符号R表
示。
02
电路的基本定律
欧姆定律
总结词
欧姆定律是电路分析中最基本的定律之一，它描述了电路中电压、电流和电阻 之间的关系。
详细描述
欧姆定律是指在一个线性电阻元件中，电压与电流成正比，即 $V = IR$，其中 $V$ 是电压，$I$ 是电流，$R$ 是电阻。这个定律适用于金属导体和电解液等 线性元件。
电工电子技术基础与应用 第2版第1章 习题答案
第1章 习题答案1.解：（1）各电流的实际方向和各电压的实际极性见图__2U U 4U 5图1 题1图（2）判断哪些元件是电源，哪些元件是负载？0560111<-==I U P ，发出功率，电源； 0540222<-==I U P ，发出功率，电源；0600333>==I U P ，吸收功率，负载；0320444>==I U P ，吸收功率，负载；0180555>==I U P ，吸收功率，负载；（3）054321=++++=P P P PP P电源发出功率和负载吸收功率相加为0，功率平衡。
2.解：图2所示电路的各理想电流源的端电压、功率及各电阻上消耗的功率计算如下：I I 22AR 210Ω图2 题2图A 1123=-=I I I -20V R -I U 131== V R I R I U 4022132-=--= W UI P R 2031==W UI P R 4022==W I U P E 20111=-=，WI U P E 80222-==3．解：如图3所示的电路中，V 5===421U U U ，U 3和U CA 求解如下图3 题3图V U U U U 152143=++= VU U U CA 1012-=--=4．解：如图4所示的电路中，Ω=51R 、Ω152=R 、V 100=S U 、、A 5=1I 2A =2I 。
图4 题4图U S 在回路中产生的电流为I 2=U/R 2=2A ，所以，流过R 1上的电流为I=I 1+2=7A ，I 3=I 1-I 2=5A-2A=3A ， 故R 3上电流为2A ，R 3上的电压为U 3=100V-2×15V-7×5V=35V 所以 5.17235333===I U R Ω5．解：电路如图5所示，R 1~R 6均为1Ω，2V =3V,=S2S1U U ，以d 点和e 点为零电位参考点时c b a V V V 、、求解如下U U S2图5 题5图电路分两个回路，先求U S1所在回路电流：A R R R U I S 132111=++=U S2所在回路电流A R R U I S 16522=+=两回路只有R4相连，故0=ab I 1）以d 点为参考点：VVa R I U V V R I U V V U U V cd C bd b bd ab a 0112152=+-======+=2)同理，以e 点为参考点可得Va=2V V b =2V Vc=1V6．解：一个220V/40W 的灯泡，接110V 上得功率为W R U P 102== 灯暗。
邓允主编《电工电子技术及应用(第二版)》第一章习题详解
图题 1-6
【解】根据 KCL 和 KVL 列电路方程 I1 I 2 I I1R1 I 2 R2 E1 E2 代入数据，得方程组
3
I1 I 2 3 10 I1 5I 2 10 5 解方程组，得 I1 2( A) ， I 2 1( A) 1-7 图题 1-7 所示电路为某一复杂电路的一部分。已知：I1=2A，I2 =2A，I5 =1A， E3=3V，E4=4V，E5=6V，R1=2Ω，R2=3Ω，R3 =4Ω，R4 =5Ω，R5=6Ω，求电压 UAF 和 C 、 D 两点的电位 VC、VD。
U i (6) 0 6 0.75( A) 26 8 U i (6) 3 6 1.125( A) 26 8
1-3 在图题 1-3 所示电路中，已知 R=100Ω，当开关 K 闭合时，电压表的读数是 48V； 当开关 K 断开时，电压表的读数是 50.4V，求电源内阻 R0 的阻值。
【解】 U ab IR1 E1 IR2 E2 0 故
I
EHale Waihona Puke E 2 12 28 4( A) R1 R 2 46
1-2 在图题 1-2 所示电路中，当 Ui 分别为 0V 和+3V 时，求 a 点电位 Ua。
图题 1-2
【解】 （1）当 U i 0V 时，流经 2 个电阻上的电流 I 故 U a 6 I (6) 6 0.75 6 1.5(V ) （2）当 U i 3V 时，流经 2 个电阻上的电流 I 故 U a 6 I (6) 6 1.125 6 0.75(V )
图题 1-7
【解】 I 3 I1 I 2 2 2 4( A) I 4 I 3 I 5 4 1 3( A ) U AF I1R1 I 3 R3 E3 I 4 R4 E4 2 2 4 4 3 3 5 4 36(V ) C 点的电位 VC I 2 R2 I 3 R3 E3 I 5 R5 E5 2 3 4 4 3 1 6 6 19(V ) D 点的电位 VD I 5 R5 E5 1 6 6 0(V ) 1-8 今有 220V、 60W 的白炽灯 10 盏及 220V、 1000W 的电热器一个并联在 U=220V 的电源上，求它们一起工作时电源供给的总电流 I。若它们平均每天工作 3 小时，求 1 个月（30 天）消耗的电能。 【解】每盏白炽灯流经的电流 I1
《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) 重量轻。由于开关电源省掉了笨重的电源变压器， 节省了大量的漆包线和硅钢片，所以电源的重量只是同容量 线性电源的1/5，体积也大大缩小。
(3) 稳压范围宽。开关电源的交流输入电压在90～270 V 范围变化时，输出电压的变化在 ±2% 以下。合理设计电路 还可使稳压范围更宽，并保证开关电源的高效率。
的直流不稳定电压Ui经开关S加至输入端，S为受控开关， 是一个受开关脉冲控制的开关调整管。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Ui变成矩形脉冲电压。 这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波就可得到稳定的直流 输出电压Uo。
图1-1 开关电源的工作原理
定义脉冲占空比如下：
D ton T
2．脉冲频率调制式 脉冲频率调制(PFM)方式是利用反馈来控制开关脉冲频 率或开关脉冲周期，实现调节脉冲占空比D，达到输出稳压 的目的。 3．脉冲调频调宽式 这种控制方式是利用反馈控制回路，既控制脉冲宽度ton， 又控制脉冲开关周期T，以实现调节脉冲占空比D，从而达 到输出稳压的目的。
4．其他方式 若触发信号利用电源电路中的开关晶体管、高频脉冲变 压器构成正反馈环路，完成自激振荡，使开关电源工作，则 这种电源称为自激式开关电源。 它激式开关电源需要外部振荡器，用以产生开关脉冲来 控制开关管，使开关电源工作，输出直流电压。它激式电源 大多数需要专用的PWM触发集成电路。
(1-1)
式中，T表示开关S的开关重复周期；ton表示开关S在一个开关 周期中的导通时间。
开关电源直流输出电压Uo与输入电压Ui之间具有如下关系：
Uo=UiD
(1-2)
1.1.2 开关电源的构成 开关电源由以下四个基本环节组成(见图1-2)： (1) DC/DC变换器：用以进行功率变换，是开关电源的核心
第1章 开关电源基本原理
1.1 开关电源的组成与工作原理 1.2 开关电源主要类型 1.3 开关电源主要结构 1.4 开关电源辅助技术 1.5 开关器件的选择与驱动 1.6 整流电路 1.7 电源指标测试与电源管理 1.8 电磁兼容技术与噪声
1.1 开关电源的组成与工作原理
1.1.1 开关电源工作原理 开关电源的工作原理可以用图1-1进行说明。图中输入
(4) 安全可靠。在开关电源中，由于可以方便地设置各 种形式的保护电路，所以当电源负载出现故障时，能自动切 断电源，保护功能可靠。
(5) 元件数值小。由于开关电源的工作频率高，一般在 20 kHz以上，所以滤波元件的数值可以大大减小。
(6) 功耗小。功率开关管工作在开关状态，其损耗小； 电源温升低，不需要采用大面积散热器。采用开关电源可以 提高整机的可靠性和稳定性。
部分。DC/DC变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波的 PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振变换器应用较为普遍。
(2) 驱动器：开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信 号放大、整形，以适应开关管的驱动要求。
(3) 信号源：产生控制信号，由它激或自激电路产生，可以 是PWM信号，也可以是PFM信号或其他信号。
(1-3)
图1-3 直接输出取样电路
当开关电源的输出电压因输入电压升高或负载减轻而升
高时，开关电源 +B滤波电容C561两端升高的电压一路经取 样电阻R555、R556取样，光电耦合器OC515的1脚电压升高， 即发光二极管正极电位升高；另一路经取样电阻R552、RP551、 R553取样，误差放大管VT553的基极电位升高，由于VT553发 射极接有稳压管，其发射极电位不变，所以VT553加速导通， 集电极电位下降，于是OC515内的发光二极管发光强度增大， OC515内的光电三极管内阻下降，脉宽调节电路的VT511、 VT512相继导通，开关管VT513导通时间减小，使输出电压下 降到正常值。
1.2.3 输出取样方式
取样电路是电源反馈电路的重要部分，取样方式对系统
的稳定性有决定作用。取样方式是开关电源电路设计的重点
工作之一。
1．直接取样电路
图1-3为直接输出取样电路在开关电源中的应用实例。
光电耦合器中三极管集电极电流IC的大小与发光二极管电流 IF及光电耦合系数h成正比例关系，即
IC=hIF
(4) 比较放大器：对给定信号和输出反馈信号进行比较运算， 控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件 的占空比，达到稳定输出电压的目的。
图1-2 开关电源基本组成框图
1.1.3 开关电源的特点 开关电源具有以下特点： (1) 效率高。开关电源的功率开关调整管工作在开关状
态，所以调整管的功耗小、效率高。调整管的效率一般为 80%～90%，高的可达90% 以上。
采用直接输出取样方式的开关电源安全性好，且具有便 于空载检修、稳压反应速度快、瞬间响应时间短等优点。
由误差取样电路与误差放大电路组成的三端误差取样放 大器电路如图1-4所示。该电路不但简化了结构，而且提高 了电路的可靠性。
图1-4 三端误差取样放大器电路
2．间接取样电路 图1-5是一个开关电源的间接输出取样电路。在开关变 压器上专门设置有取样绕组(即①、②绕组)，取样绕组感应 的脉冲电压经VD811整流，在滤波电容C815两端产生供取样的 直流电压。由于取样绕组与次级绕组采用了紧耦合结构，所 以滤波电容C815两端电压的高低就间接反映了开关电源输出 电压的高低。 间接输出取样方式的缺点是响应慢，当输出电压因输入 电压等原因发生突变时，输出电压的变化需经开关变压器磁 耦合才能反映到取样绕组两功率开关管的连接方式分类，可分为单端正激开
关电源、单端反激开关电源、半桥开关电源和全桥开关电源； 以功率开关管与供电电源、储能电感的连接方式以及电压输 出方式分类，可分为串联开关电源和并联开关电源。
串联开关电源、并联开关电源、单端正激、单端反激、 半桥及全桥开关电源的工作原理将在以后章节分别讨论。
1.2 开关电源主要类型
1.2.1 控制方式 1．脉冲宽度调制式 由开关电源输出直流电压表达式(1-2)可知，控制开关管
的导通时间ton，可以调整输出电压Uo，达到输出稳压的目的。 脉冲宽度调制(PWM)方式是采用恒频控制，即固定开关周 期T，通过改变脉冲宽度ton来实现输出稳压。开关器件的开 关频率f由自激或它激方式产生。
(3) 稳压范围宽。开关电源的交流输入电压在90～270 V 范围变化时，输出电压的变化在 ±2% 以下。合理设计电路 还可使稳压范围更宽，并保证开关电源的高效率。
的直流不稳定电压Ui经开关S加至输入端，S为受控开关， 是一个受开关脉冲控制的开关调整管。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Ui变成矩形脉冲电压。 这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波就可得到稳定的直流 输出电压Uo。
图1-1 开关电源的工作原理
定义脉冲占空比如下：
D ton T
2．脉冲频率调制式 脉冲频率调制(PFM)方式是利用反馈来控制开关脉冲频 率或开关脉冲周期，实现调节脉冲占空比D，达到输出稳压 的目的。 3．脉冲调频调宽式 这种控制方式是利用反馈控制回路，既控制脉冲宽度ton， 又控制脉冲开关周期T，以实现调节脉冲占空比D，从而达 到输出稳压的目的。
4．其他方式 若触发信号利用电源电路中的开关晶体管、高频脉冲变 压器构成正反馈环路，完成自激振荡，使开关电源工作，则 这种电源称为自激式开关电源。 它激式开关电源需要外部振荡器，用以产生开关脉冲来 控制开关管，使开关电源工作，输出直流电压。它激式电源 大多数需要专用的PWM触发集成电路。
(1-1)
式中，T表示开关S的开关重复周期；ton表示开关S在一个开关 周期中的导通时间。
开关电源直流输出电压Uo与输入电压Ui之间具有如下关系：
Uo=UiD
(1-2)
1.1.2 开关电源的构成 开关电源由以下四个基本环节组成(见图1-2)： (1) DC/DC变换器：用以进行功率变换，是开关电源的核心
第1章 开关电源基本原理
1.1 开关电源的组成与工作原理 1.2 开关电源主要类型 1.3 开关电源主要结构 1.4 开关电源辅助技术 1.5 开关器件的选择与驱动 1.6 整流电路 1.7 电源指标测试与电源管理 1.8 电磁兼容技术与噪声
1.1 开关电源的组成与工作原理
1.1.1 开关电源工作原理 开关电源的工作原理可以用图1-1进行说明。图中输入
(4) 安全可靠。在开关电源中，由于可以方便地设置各 种形式的保护电路，所以当电源负载出现故障时，能自动切 断电源，保护功能可靠。
(5) 元件数值小。由于开关电源的工作频率高，一般在 20 kHz以上，所以滤波元件的数值可以大大减小。
(6) 功耗小。功率开关管工作在开关状态，其损耗小； 电源温升低，不需要采用大面积散热器。采用开关电源可以 提高整机的可靠性和稳定性。
部分。DC/DC变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波的 PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振变换器应用较为普遍。
(2) 驱动器：开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信 号放大、整形，以适应开关管的驱动要求。
(3) 信号源：产生控制信号，由它激或自激电路产生，可以 是PWM信号，也可以是PFM信号或其他信号。
(1-3)
图1-3 直接输出取样电路
当开关电源的输出电压因输入电压升高或负载减轻而升
高时，开关电源 +B滤波电容C561两端升高的电压一路经取 样电阻R555、R556取样，光电耦合器OC515的1脚电压升高， 即发光二极管正极电位升高；另一路经取样电阻R552、RP551、 R553取样，误差放大管VT553的基极电位升高，由于VT553发 射极接有稳压管，其发射极电位不变，所以VT553加速导通， 集电极电位下降，于是OC515内的发光二极管发光强度增大， OC515内的光电三极管内阻下降，脉宽调节电路的VT511、 VT512相继导通，开关管VT513导通时间减小，使输出电压下 降到正常值。
1.2.3 输出取样方式
取样电路是电源反馈电路的重要部分，取样方式对系统
的稳定性有决定作用。取样方式是开关电源电路设计的重点
工作之一。
1．直接取样电路
图1-3为直接输出取样电路在开关电源中的应用实例。
光电耦合器中三极管集电极电流IC的大小与发光二极管电流 IF及光电耦合系数h成正比例关系，即
IC=hIF
(4) 比较放大器：对给定信号和输出反馈信号进行比较运算， 控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件 的占空比，达到稳定输出电压的目的。
图1-2 开关电源基本组成框图
1.1.3 开关电源的特点 开关电源具有以下特点： (1) 效率高。开关电源的功率开关调整管工作在开关状
态，所以调整管的功耗小、效率高。调整管的效率一般为 80%～90%，高的可达90% 以上。
采用直接输出取样方式的开关电源安全性好，且具有便 于空载检修、稳压反应速度快、瞬间响应时间短等优点。
由误差取样电路与误差放大电路组成的三端误差取样放 大器电路如图1-4所示。该电路不但简化了结构，而且提高 了电路的可靠性。
图1-4 三端误差取样放大器电路
2．间接取样电路 图1-5是一个开关电源的间接输出取样电路。在开关变 压器上专门设置有取样绕组(即①、②绕组)，取样绕组感应 的脉冲电压经VD811整流，在滤波电容C815两端产生供取样的 直流电压。由于取样绕组与次级绕组采用了紧耦合结构，所 以滤波电容C815两端电压的高低就间接反映了开关电源输出 电压的高低。 间接输出取样方式的缺点是响应慢，当输出电压因输入 电压等原因发生突变时，输出电压的变化需经开关变压器磁 耦合才能反映到取样绕组两功率开关管的连接方式分类，可分为单端正激开
关电源、单端反激开关电源、半桥开关电源和全桥开关电源； 以功率开关管与供电电源、储能电感的连接方式以及电压输 出方式分类，可分为串联开关电源和并联开关电源。
串联开关电源、并联开关电源、单端正激、单端反激、 半桥及全桥开关电源的工作原理将在以后章节分别讨论。
1.2 开关电源主要类型
1.2.1 控制方式 1．脉冲宽度调制式 由开关电源输出直流电压表达式(1-2)可知，控制开关管
的导通时间ton，可以调整输出电压Uo，达到输出稳压的目的。 脉冲宽度调制(PWM)方式是采用恒频控制，即固定开关周 期T，通过改变脉冲宽度ton来实现输出稳压。开关器件的开 关频率f由自激或它激方式产生。