用开关电源并联运行实现仪表24V电源N+M冗余的问题
【背景】
在对某（镇海炼化100万吨/年）乙烯工程进行质量检查时，监督工程师发现仪表24V电源是应用模块化开关电源并联运行来实现N+M（4+4）冗余的，各开关电源间没有通讯线或均流母线等联系，仅在输出端设计了“解偶二极管”，以防止某一或某些开关电源输出电压较低或短路时成为其它电源的负载，其电路原理如图1所示。查阅该开关电源技术说明书，其电压/电流的特性如图2所示。
图1 仪表24V并联电源原理图图2 开关电源电压/电流特性曲线【评析】
随着石油化工装置大型化及其自动化程度的提高，控制系统需要组建一个大容量、安全可靠的仪表24V电源系统。但受构成电源模块的半导体功率器件、磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。若采用多个电源模块并联供电，如图3所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N+M冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得，这也是提供大功率电源的技术发展的一个方向。
图3 多个电源模块并联供电框图
但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，使电压调整率小的模块承担较大的电流甚至过载，热应力大；外特性较差的模块运行于轻载其至是空载。其结果必然使电源热应力分配不均，寿命减小，可靠性降低。有资料表明，工作环境温度每提高10℃，电子元器件寿命约降低1/2，这就是有名的阿雷尼厄10度法则。因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题，保证模块间电流应力和热应力的均匀分配，防止单个或部分模块运行在过载或电流极限值状态[1]。
由于大功率电源负载需求的增加以及分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性也日益增加。但是并联的开关变换器在模块间通常需要采用均流（Current sharing）措施。它是实现大功率电源系统的关键，其目的在于保证模块间电源应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台模块运行在电流极限（限流）状态。因为并联运行的各个模块特性并不一致，外特性好（电压调整率小）的模块可承担更多的电流，甚至过载，从而使某些外特性较差的模块运行于轻载状态，甚至基本上是空载运行。其结果必然加大了分担电流多的模块的热应力，从而降低了可靠性。
对于多个模块并联运行电源系统的基本要求是[2]：一是输入电压或者负载发生变化时，保持输出电压稳定；二是控制各模块的输出电流，实现负载电流平均分配，均流动态响应良好。不难看出，均流的实质即是通过均流控制电路，调整各模块的输出电压，从而调整输出电流，以达到电流均分的目的。一般开关电源是一个电压型控制的闭环系统，均流的基本思想是采样各自输出电流信号，并把该信号引入控制环路中，来参与调整输出电压。选择不同的电流信号注入点，可以直接调节系统基准电压、反馈电压误差、或者反馈电流误差，形成多种均流方
案。
按照并联电源系统中模块之间有无传递均流信号的互连线，所有均流方法可归成两大类：下垂均流法和有源均流法，下垂法为模块之间只有输出端导线相连；有源均流法除了连接输出导线外，还用均流母线把各模块连在一起。
依据上述并联电源均流分类方法，本案例中的仪表24V电源系统仅有可能为下垂法均流，甚至是无均流措施（该电源的技术文件中未作说明，电路图作为商业秘密也未能提供查阅）。下面，我们不妨对无均流措施、下垂均流和有源均流等三种并联电源的工作情况进行一下简单分析，以了解本案例中的仪表24V 电源系统。
1 无均流措施
开关电源的输出电压一般可以设定在一定范围内的某一个值，一旦将输出电压设定在某一值，无论在空载还是有载情况下，开关电源会使输出保持在这一电压，单台电源表现出较好的电压/电流的特性，如图2所示：在24-28V之内可以任意设定输出电压。而当输出电流过大，大于其额定值时，电源就进入过载状态，电压会降低，各种元器件都可能处于超负荷，导致电源综合性能和可靠性降低。
在图1或图2的电源应用中，理论上，如果将各个电源的输出电压设为完全相同，则它们会彼此平分电流。但事实上，由于设定旋钮一般只能粗调，各个电源的输出设定不可能完全相同，设定电压较高的电源会优先分担大部分电流，直至处于过载，其输出电压下降；当下降到与另一台电源输出电压相同，另一电源才起动，开始分担电流，如果两台电源总的输出仍无法满足负载，则第2台电源也进入过载，输出电压又下降；直至第3、4…台电源也起动，总输出电流可以满足负载需要。
此时，负载端实际的电压决定于设定输出电压最低的电源部分开关电源则处于过载状态。这是开关电源在无均流措施时，经过简单的并联增在输出功率构成N+M冗余的情况，而长期处于过载的电源常常需要维护工程师的眷顾，因为它们最容易损坏并需要更换。
2 下垂法均流
下垂法全称外特性下垂法，也叫做斜率控制法。在并联电源模块系统中，各个电源模块是独立工作的。每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。在下垂法中，主要是利用电流反馈信号来调节各模块的输出阻抗，也就是调节V o=f(I o)的斜率，从而调节输出电流。其工作原理图如图4所示。
图4 下垂法均流工作原理图
R i为任一并联模块电源输出电流I o的采样电阻，经电流放大产生电流反馈电压信号V i，V f为输出电压反馈，V r为V i与V f的和，V g为控制基准电压，V e为误差电压。当某一模块输出电流I o偏大时，电压与电流反馈合成信号V r=V i＋V f增大，与V g进行比较后，使V e减小，V e反馈回电源模块的控制部分，使该模块的输出电压I o下降，则I o减小，即V o=f(I o)外特性下调。每个模块各自调整自己的输出电流，就可以实现各模块的并联均流。
这种方法的优点是简单，不需要外加专门的均流装置，属于开环控制，小电流时均流效果差，随着负载增加均流效果有所改善。对稳压源而言，希望外特性
斜率越小越好，而下垂法则以降低电压调整率为代价来获取均流，该法可以应用在均流精度大于或等于10%的场合[3]。（开关电源并联运行及其均流技术《电气自动化》2004年第26卷第2期3,5 韦聪颖张波）
3 有源法均流
有源均流法是均流方法中的一大类别，其特征是采用互连通讯线连接所有的并联模块电源，用于提供共同的电流参考信号。在基本单元外设计控制结构和母线连接方式，形成各类有源均流法，如主从法、平均电流法、最大电流法等。
在每一个电源模块内设计一个输出电流检测电路来检测它的电流，产生的反馈信号调节每个单元的电流，从而达到各单元间输出均流的目的。在这种情况下，每个单元间应有公共总线。
直流模块并联的方案很多，但用于电力操作电源，都存在着这样或者那样的缺陷，其主要表现在：输出阻抗法的均流精度太低；主从设置法和平均电流法都无法实现冗余技术，因而并联电源模块系统的可靠性得不到很好的保证；外加均流控制器法使系统变得过于复杂，不利于把这一技术转化成实际的产品。而自主均流法以其均流精度高，动态响应好，可以实现冗余技术等特点，越来越受到产品开发人员的青睐。
所谓自主均流技术，就是在n个并联模块中，以输出电流最大的模块为主模块，而以其余的模块为从模块。由于n个并联模块中，一般都没有事先人为设定哪个模块为主模块，而是通过电流的大小自动排序，电流大的自然成为主模块，“自主均流法”因此而得名。
为提高系统可靠性，并联系统应该具备以下特性：实现冗余。当任意模块发生故障时，其余模块继续提供足够电能，整个电源系统不会崩溃；实现热拔插，电源系统真正意义上的冗余供电；均流方案无需外加均流控制单元；使用一条公共的低带宽均流总线来连接各模块单元。
十、传统电源系统不足
传统直流电源系统的组成由两个直流电源AC/DC1、AC/DC2、二级管D1、D2、输入开关、输出开关组成。
工作原理：220VAC输入AC/DC1和AC/DC2直流电源，转化为直流后由D！、D2输出。在理论上，这个电源系统带负载能力为两个直流电源额定电流之和，例AC/DC1、AC/DC2分别负载额定电流为20A，总负载能力应为40A，但实践证明这点是很难做到。我马可以从下面的电路图分析出结果。
D1、D2 为外接二极管，R1、R2代表AC/DC1、AC/DC2的电源内阻，U1、U2是电源电压，如果U1=U2 lo=l1+l2
如果U1〉U2则UB〉UC，UA—UD〉UDC—UD2
则D2二极管两端电压为反向则l2=0。l0=l1 这种情况下，这个电源系统的最大额定负载为单台电源的额定负载。
因AC/DC1和AC/DC2在工艺上很难做到输出电压完全相同，当电压有微小差别时，整个电源系统只有单台AC/DC电源在输出电流，另一个几乎没有电流输出，只有当输出电压高的一台AC/DCV电源损坏时，输出电压下降或消失时另一台才会有电流输出。所以，这样的电源系统的负载能力为单台电源的额定负载。
在实际电源系统的应用中，我们有时候为了加大电源系统的负载能力，通常用多台电源并联使用，这种情况在理论上是不可靠的。
a. 如：U1=U2=U3=U4---------
10=l1+l2+l3+l4---------
这种情况是我们的理想工作状态。
b. 但实际中要做到每台电源输出电压完全相同几乎是不可能的，当U1、U2、U3、U4…….不完全相同时，其中输出电压高的电源几乎负担了全部的负载，而其它的电源几乎没有输出电流，所以多并联电源几乎没有可能加大带负载的能力。
例：如果负载要求50A，我们选定4个20A的直流电源，并联做成一个直流供电系统，表面是完全可以满足要求，实际上风险是很大的。
从上面的理论分析可以得出，负载首先要很大的电源加上输出电压高的直流电源上，使之过载，由于单台电源的输出电压和输出电流的特性
当第一台电源过载后输出电压会下降，下降到和第二高电源输出电压时第二电源参与工作。这时候代负载能力也只有40A，第二台电源也会因过载而输出电压继续下降，下降到第三台电源的输出电压时，第三台电源开始输出电流，这时负载能力达到60A，电压就会稳定。第四台没有输出。
分析：
这时整个电源系统可以输出50A的电流，但第一台和第二台电源都处于超负荷状态，l1>20A,l2>20A,l3=10A,14=0A。这种工作状态下，第一台和第二台电源都处于超负荷状态，第一台和第二台电源都很容易损坏，当第一台损坏时，l1=0,l2>20A,l3>20A,14=10A，这时第二台和第三台电源还是处于超负荷状态，如果其中一台损坏则整个系统就不能工作，这就是所说的雪崩效应。
在实际应用中我们可以见到的现象，多台电源并联工作时，有一台或两台电源会出现发热，这就是电源不均流而引起的。而且这种电源系统很难做到双AC输入。
相同的开关电源，说明输出电压电流是相等的，可以并联使用（并联电压相等）但使用的时候你所用的负载必须小于其中的任何一个开关电源。这是因为两个开关电源并联使用时每一个开关电源所承担的负载并不会是等比例分担的，所以为保安全，你用的负载必须小于其中任何一个开关电源，其实这样一来，并联使用已经失去了意义了。理论上只要把两台开关电源的内阻做到一致，两台开关电源就可以分担相同的负载，但实际上这是很难做到的，建议不要并联使用
24V开关电源并联系统常用的均流方法:
输出阻抗法即Droop(下垂，倾斜)法调节开关变换器的外特性倾斜度(即调节输出阻抗)，以达到并联模块接近均流的日的。这种方法是一种简单的大致均流的方法，精度比较低。
主从法适用于电流型控制的并联开关电源系统中。这种均流系统中有电压控制和电流控制，形成双闭环控制系统。这种方法要求每个模块问有通讯，所以使系统复杂化，并且当主模块失效时，整个电源系统便不能工作。
平均值均流每个并联模块的电流放大器输出端接一个相同的电阻到一条公共母线上，形成平均值母线。当24V开关电源模块电压比母线电压高时，输出电压下降，反之亦然。
相关开关电源原理及电路图 2012-06-03 17:39:37 来源:21IC 关键字：开关电源电路图 什么是开关电源?所谓开关电源，故名思议，就是这里有一扇门，一开门电源就通过，一关门电源就停止通过，那么什么是门呢，开关电源里有的采用可控硅，有的采用开关管，这两个元器件性能差不多，都是靠基极、(开关管)控制极(可控硅)上加上脉冲信号来完成导通和截止的，脉冲信号正半周到来，控制极上电压升高，开关管或可控硅就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，通过开关变压器传到次级，再通过变压比将电压升高或降低，供各个电路工作。振荡脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电源被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的工作频率高于50HZ低频。那么推动开关管或可控硅的脉冲如何获得呢，这就需要有个振荡电路产生，我们知道，晶体三极管有个特性，就是基极对发射极电压是0.65-0.7V是放大状态，0.7V以上就是饱和导通状态，-0.1V- -0.3V就工作在振荡状态，那么其工作点调好后，就靠较深的负反馈来产生负压，使振荡管起振，振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定，振荡频率高输出脉冲幅度就大，反之就小，这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端获得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后通过光电耦合器，将这个基准电压返回振荡管的基极，来调整震荡频率的高低，如果变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，通过光电耦合器获得的正反馈电压也升高，这个电压加到振荡管基极上，就使振荡频率降低，起到了稳定次级输出电压的稳定，太细的工作情况就不必细讲了，也没必要了解的那么细的，这样大功率的电压由开关变压器传递，并与后级隔开，返回的取样电压由光耦传递也与后级隔开，所以前级的市电电压，是与后级分离的，这就叫冷板，是安全的，变压器前的电源是独立的，这就叫开关电源。 图开关电源原理图1
开关电源常见四大故障及检修方法 开关电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于深圳开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，功耗小，转化率高，且体积和重量只有线性电源的20%—30%，故目前它已成为稳压电源的主流产品。电子设备电气故障的检修，本着从易到难的原则，基本上都是先从电源入手，在确定其电源正常后，再进行其他部位的检修，且电源故障占电子设备电气故障的大多数。故了解开头电源基本工作原理，熟悉其维修技巧和常见故障，有利于缩短电子设备故障维修时间，提高个人设备维护技能。 1. 无输出，保险管正常这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压，若无启动电压或者启动电压太低，则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电，此时如电源控制芯片正常，则经上述检查可以迅速查到故障。若有启动电压，则测量控制芯片的输出端在开机瞬间是否有高、低电平的跳变，若无跳变，说明控制芯片坏、外围振荡电路元件或保护电路有问题，可先代换控制芯片，再检查外围元件;若有跳变，一般为开关管不良或损坏。 2. 保险烧或炸主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位，抗干扰电路出问题也会导致保险
烧、发黑。需要注意的是：因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测电阻和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。 3. 有输出电压，但输出电压过高这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路，任何一处出问题就会导致输出电压升高。 4. 输出电压过低除稳压控制电路会引起输出电压低，还有下面一些原因也会引起输出电压低： a. 开关电源负载有短路故障（特别是DC/DC变换器短路或性能不良等），此时，应该断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断开负载电路电压输出正常，说明是负载过重;或仍不正常说明开关电源电路有故障。 b. 输出电压端整流二极管、滤波电容失效等，可以通过代换法进行判断。 c. 开关管的性能下降，必然导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载能力下降。 12v开关电源维修分析 一.开关电源不启振，出现这种情况，我们首先要查看开关频率是否正确、保护电路是否封锁、电压反馈电路、电流反馈电路又没问题以及开关管是否击穿等。
开关电源的分类及运用 1．开关电源的分类 开关电源可分为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。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 1.1DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton （通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1）Buck电路降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。 （2）Boost电路升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。 （3）Buck-Boost电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4）Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反，电容传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制
造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。 1.2AC/DC变换 AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
第一章目录第一章：概述 第二章：安装 1.安装环境检查及通风和防尘要求 2.交流容量及连线要求 3.直流容量及连线要求 4.电池连线要求 5.接地 6.其它电缆连线 7.调试 第三章：电源系统 第四章：控制系统 第五章：交直流配电 第六章：操作 第七章：机械性能
第二章概述 一．简介 随着通讯技术的发展，新型通讯设备的迭出，对通讯电源提出了更高的要求。 DUM-48/50B智能开关通信电源是采用新型元器件设计、生产的新一代高频开关电源。具有容量大、可靠性高、智能化程度高、电网适应范围宽、维护方便等特点。适用于邮电通信、移动通信基站、水利电力、公安、铁路、计算中心等需要大功率直流电源的场所。 二．系统特点 1.DUM-48/50B智能开关通信电源交流输入电压适应范围宽： 三相供电266V～494V 2．DUM-48/50B智能开关电源整流器交流输入为三相无零线供电方式，彻底解决零线电流问题。 3．整流器具有缺相检测、保护电路。可以保证在有一相相电压失效的情况下（例如：一相断路），整流器仍能在一定范围内正常工作。整流器的输出电流不超过25A， 整流器不受输入端缺相的影响，继续工作。倘若，因为整流器输出端负载的变化， 一旦输出电流超过了25A，此时整流器输出电流会自动限流于25A处。 4．DUM-48/50B智能开关通信电源整流器采用无源功率因数校正技术，功率因数≥0.92。 5．整流器逆变整流部分采用先进可靠的全桥PWM相移谐振ZVZCS拓扑结构, 与其他拓扑结构相比，它有效地提高了整流器的效率（达到91%以上）。 6．DUM-48/50B智能开关通信电源采用民主均流技术，提高了系统可靠性，减少了设备日常维护工作。 7．DUM-48/50B智能开关通信电源采用微机控制、汉字显示、键盘操作，极大地方便了用户掌握使用。实现了系统的自动测试、自动诊断、自动控制，又 可实现系统的遥信、遥测和遥控。 8．系统控制器对设置的参数具有掉电保护功能。 9．整流器采用智能风冷技术，当整流器温升到启动值时，风扇自动开启，大大提高了风扇使用寿命。 10．电池维护功能齐全，具有自动和手动维护功能，系统可对电池自动维护，有关电池的均充电压、浮充电压、充电限流值等参数可根据电池性能通过控制器或遥控系统 连续设置。在启动、均充过程中系统电压逐步增长，对电池和电网均无冲击。 11．系统具有完备的防雷措施。能防止各种能量级的直击雷和感应雷的侵入。保
安森美半导体 Magnetics in Switched-Mode Power Supplies 开关电源中的磁性元件
Outline 纲要
Block Diagram of a Typical AC-DC Power Supply 一个典型的交流－直流电源的框图 Specification of the Power Supply 电源的技术规格 Key Magnetic Elements in a Power Supply 电源中的关键磁性元件 Review of Magnetic Concepts 磁概念的回顾 Magnetic Materials 磁性材料 Inductors and Transformers 电感和变压器 References 参考文献
Block Diagram of an AC-DC Power Supply 交流－直流电源框图
Input Filter 输入滤波器 Rectifier 整流器 PFC 功率因数
AC Input 交流 输入
Power Stage 原边电源
TransFormer 变压器
Output Circuits 输出电路
DC Outputs (to loads) 直流输出 （至负载）
Specifications (Abbreviated) 技术规格（精简版）
100-Watt Three-Output Power Supply 100瓦3输出电源
Input Voltage: 输入电压： Input Current: 输入电流： Input Harmonics: 输入谐波： Hold-up Time: 保持时间： Inrush Current: 浪涌电流： Outputs: 输出：
OUTPUT VOLTAGE (V) 输出电压(v) 5 3.3 12
90 – 264 Vac, 47-63 Hz 90－264V交流，47－63Hz 2 A maximum. 最大2A。 Meets IEC1000-3-2 A14 for all load conditions. 在所有负载条件下均符合IEC1000-3-2 A14。 20 ms minimum. 最少20ms。 40 A peak at 264 V (cold start) 在264V时40A峰值（冷启动）
OUTPUT CURRENT (A) 输出电流(v) MIN.最小值 MAX.最大值 1.5 10 0.3 5 0.3 3 TOTAL REGULATION 总调整率 2.0% 2.0% 2.0%
RIPPLE (mV pp) 纹波(mV pp) 50 50 100
一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，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。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 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Ｕ。可由公式计算， 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出，当Um 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。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路
图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
开关电源维修步骤及常见故障分析- 电源 1、修理开关电源时，首先用万用表检测各功率部件是否击穿短路，如电源整流桥堆，开关管，高频大功率整流管;抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断。再检测各输出电压端口电阻是否异常，上述部件如有损坏则需更换。 2、第一步完成后，接通电源后还不能正常工作，接着要检测功率因数模块(PFC)和脉宽调制组件(PWM)，查阅相关资料，熟悉PFC和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作的必备条件。 3、然后，对于具有PFC电路的电源则需测量滤波电容两端电压是否为380VDC左右，如有380VDC左右电压，说明PFC模块工作正常，接着检测PWM组件的工作状态，测量其电源输入端VC ，参考电压输出端VR ，启动控制Vstart/Vcontrol端电压是否正常，利用220VAC/220VAC隔离变压器给开关电源供电，用示波器观测PWM模块CT端对地的波形是否为线性良好的锯齿波或三角形，如TL494 CT端为锯齿波，FA5310其CT端为三角波。输出端V0的波形是否为有序的窄脉冲信号。 4、在开关电源维修实践中，有许多开关电源采用UC38××系列8脚PWM组件，大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损坏，或芯片性能下降。当R断路后无VC，PWM 组件无法工作，需更换与原来功率阻值相同的电阻。当PWM组件启动电流增加后，可减小R值到PWM组件能正常工作为止。在修一台GE DR电源时，PWM模块为UC3843，检测未发现其他异常，在R(220K)上并接一个220K的电阻后，PWM组件工作，输出电压均正常。有时候由于外围电路故障，致使VR端5V电压为0V，PWM组件也不工作，在修柯达8900相机电源时，遇到此情况，把与VR端相连的外电路断开，VR从0V变为5V，PWM 组件正常工作，输出电压均正常。 5、当滤波电容上无380VDC左右电压时，说明PFC电路没有正常工作，PFC模块关键检测脚为电源输入脚VC，启动脚Vstart/control，CT和RT脚及V0脚。修理一台富士3000相机时，测试一板上滤波电容上无380VDC电压。VC，Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常，测量场效应功率开关管G极无V0 波形，由于FA5331(PFC)为贴片元件，机器用久后出现V0端与板之间虚焊，V0信号没有送到场效应管G极。将V0端与板上焊点焊好，用万用表测量滤波电容有380VDC电压。当Vstart/control 端为低电平时，PFC亦不能工作，则要检测其端点与外围相连的有关电路。
1、输出纹波噪声的测量及输出电路的处理 PWM 开关电源的输出的纹波噪声与开产频率有关。其纹波噪声分为两大部分：纹波（包括开关频率的纹波和周期及随机性漂移）和噪声（开关过程中产生）。 周期及随机性漂移 在纹波与噪声的测量过程中，如果不使用正确的测量方法将无法正确地测量出真出的输出纹波噪声。下面是推荐的测量方法： 平行线测量法:输出管脚接平行线后接电容,在电容两端使用20MHz C 为瓷片电容，负载与模块之间的距离在51mm 和76mm(2in.和3in)之间。 在大多数电路中, 2、多路输出的交互调节及其应用 交互调节的优点。图中lo1路负载电流、Vo2为辅助路输出电压。由图可见，20% 100% Io2 在主路负载从20%～100%变化时，辅助路输出电压随 辅助路负载电流的变化曲线中，辅助路输出电压始终在±4%范围之内。即使在最坏的情况，即主路空载、辅助路江载，主路满载、辅助路空载时其输出电压也能保证在标称电压的±10%范围之内。由此，对于输出稳压精度要求不太高的情况下，这种不稳压的辅助输出不仅能够满足供电的条件，而且相对成本低、器件少、可靠性高。建议用户首先考虑不稳压的辅助输出的电源模块。 开关电源基础知识简介
3、容性负载能力与电源输出保护 建议用户对电源模块的阻性负载取大于10%额定负载，这样模块工作比较稳定。 电容作为电源去耦及抗干扰的手段，在现代电子线路中必不可少，本公司的电源模块考虑此因素，都有相当的容性负载能力。但由于考虑到电源的综合保护能力，尤其是输出过载保护， 容性负载能力不可能太大，否则保护特性将变差。因此用户在使用过程中负载电容总量不应 超过最大容性负载能力。 Vo 输出电流保护一般有四种方式： ●恒流式：当到达电流保护点时，输出电流随负载的 进一步的加重，略有增加，输出电压不断下降。 ●回折式：当到达电流保护点时，输出电流随负载的 的加重，输出电压不断下降，同时输出电流也不断下降。 ●恒流-截止式：当到达电流保护点时，首先是恒流式 ●精确自恢复截止式：输出电流到达保护点，电源模块输出被禁止，负载减轻电路自恢复。 在大部分电路中使用恒流式与截止式较多，比较理想的保护方式是精确自恢复截止式，或者恒流-截止式保护。其中恒流式、回折式保护本质上就是自恢复的，但输出短路时的功耗较大， 尤其是恒流式。而截止式、恒流-截止式保护的自恢复特性须加辅助复位电路来完成自恢复，其 输出过载时的功耗可以通过复位电路的周期进行调整，即调整间歇启动的时间间隔。一般电流 保护1.2~2倍标称输出电流。精确自恢复截止式电流保护点设定为标称输出电流1.2倍或1.3倍。 一般输出有过压嵌位保护。 4、负载瞬态响应 当输出的负载迅速发生变化时，输出的电压会出现 上冲或下跌。电源模块经过调整恢复原输出电压。这个 响应过程中有两个重要的指标：过冲电压（ Vo）和恢复 时间（tr）。过冲越小，恢复时间越短，系统响应速度 越快。一般在25%的标称负载阶跃变化，输出电压的 过冲为4%VO，恢复时间为500μS左右。 5、外围推荐电路 1）输出电压的调节： 本公司产品中有TRIM输出管脚的产品，可以通过电阻或电位器对输出电压进行一定范围内的调节。将电位器的中心与TRIM相连，在有+S，-S管脚的模块中，其他两端分别接+S、-S，没有相应主路的输出正负极（+S接Vo1，-S接GND上，调节电位器即可。辅路跟随主路调节。电位器阻值根据输出电压的大小选用5～20K?比较合适。一般微调范围为±10%。
GZDW微机型高频开关直流电源柜 操 作 使 用 说 明 无锡市凯杰电器有限公司编制
第一部分、系统 一、系统概述 GZD（W）微机型高频直流电源，是专为电力系统设计的一种较为理想的直流电源系统。其主要功用是为电力系统变电所的高低压开关设备提供必要的操作电源，为继电保护或微机保护装置提供工作电源以及作为事故照明、应急电源和他直流用电设备电源。由于本直流电源系统采用了新型高频开关电源模块和微机监控单元，电源的质量和系统的工作可靠性有显著提高，并可实现蓄电池的充、放电智的智能化管理和在线检测、直流电源系统数据的适时监控、报警及远程控制，因此，它广泛的用于现代的无人职守变电所、发电厂，也同样适用于通信部门、计算机房、医院、宾馆以及高层建筑的供电领域，应用十分广泛。 二、系统构成 GZD（W）微机型直流电源系统主要由高频开关电源模块、监控微机单元、蓄电池组及馈出线路等部分组成。 1、高频开关电源模块 本公司高频开关电源模块统一采用艾默生高频开关电源模块，为本直流电源系统核心部件。其功用如下： a、为蓄电池组提供均充、浮充电电流； b、为电站所有直流用电设备提供正常负荷电流。 2、蓄电池组 蓄电池组在本系统中作为电能储备装置，在交流电源中断或高频充电模块不能正常工作时向负载提供电能。情况如下： a、正常情况下蓄电池组处于受电工作状态，即接受高频开关电源模块提供的浮充或均 充电电流，确保满容量； b、在事故或大功率冲击性用电负载工作时为用电设备提供电能。 3、微机监控单元 a、监控蓄电池均、浮充电的智能化管理； b、监视直流电源系统并在系统出现异常时发出告警信息。 监视的模拟量如：合闸母线电压、蓄电池组电压/电流/、控制母线电压/电流等 监视的开关量如：直流开关状态、熔断器状态、绝缘状态、模块状态等； c、和上位机通讯联系，实现遥信、遥测上传。 4、馈出线路 将直流电源分配和输送到各用电负荷。包括直流断路器和出线。
开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述 开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管 开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造 成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交 越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。 ?若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高， 关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。 ?若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体 管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式 全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的 过热损坏。 ?另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反 向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然 频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。 ?最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。 随着频率的提高和电路中的di/dt和du/dt增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。 ?上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的 提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，电压在缓慢
开关电源电路详解图 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C5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。 ② R1、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。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖
（1）维修开关电源需要测试的波形 液晶显示器开关电源属大电流、高电压电路，也是故障率最高的电路，对于诸如无电压输出、输出电压过高等常见故障，用万用表查找故障不但方便，而且十分快捷，没有必要动用示波器。但是，对于一些开关电源的疑难故障，如屡损开关管及一些软故障等，示波器则可大显身手。通过测试一些关键点的波形，可快速圈定故障范围，查找到故障点。开关电源部分要检查的波形比较少，以图1所示的电源适配器为例，主要测试的波形有以下几个：①整流滤波以后的波形（C104正极的波形）；②电源控制芯片UC3842的4脚的锯齿波电压波形；③UC3842的6脚输出的驱动脉冲波形；④场效应开关管Q101的漏极（D）和源极（s）波形等，如图2所示。
图1 电源适配器电路
图2 开关电源电路主要测试波形 C104正端为整流滤波波形测试点（测试时，示波器应采用直流耦合输进方式），扫描速度开关置10ms／div挡。开关管Q101漏极波形比较高，测试时应采用10：1或100：1的测摸索头。 （2）开关电源的“热地”和“冷地”
一般而言，并联式开关电源的地有两个，即“热地”和“冷地”。以图1 所示的电路为例，图中的“◇”表示“热地”，这个地是开关电源一次侧的地，和市电地相连，与“热地”相连的底板称为“热底板”；图中的“上”表示 “冷地”，这个地是开关电源二次侧的地，和负载相连，与“冷地”相连的底 板称为“冷底板”。 “热地”与“冷地”的根本区别，在于机器底板零电位参考点与市电电网 有没有“直接的电的联系”。有直接联系的地是“热地”，机内的“热地”对 大地存在约一百多伏的电压，假如误触了机内的“热地”以及与“热地”相连 的元件，极有可能遭受电击，甚至发生生命危险；相反，“冷地”与市电电网 没有“直接的电的联系”，用手触摸“冷地”以及与“冷地”相连的元器件， 一般不会触电。 对于串联式开关电源，只有一个“热地”，也就是说，串联式开关电源的 一次侧与二次侧是同一个地，都为“热地”。由于液晶显示器通过电缆信号直 接与计算机主机相连，因此，液晶显示器的开关电源不能采用串联式开关电源，否则，会使计算机主机带电，这是不答应的。 （3）隔离变压器的应用 从以上分析可知道，液晶显示器开关电源的一次侧“热地”是带电的，因此，在用示波器维修开关电源时，为确保职员、显示器和仪器的安全，建议采 用隔离变压器。
开关电源的用途 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域 开关电源的主要类型和分类 开关电源的主要类型 现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC 转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。
直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器 隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter）和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。 非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种单管DC/DC 转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。
开关电源中的光耦的作用 开关电源的光耦主要是隔离、提供反馈信号和开关作用。开关电源电路中光耦的电源是从高频变压器次级电压提供的，当输出电压低于稳压管电压是给信号光耦接通，加大占空比，使得输出电压升高；反之则关断光耦减小占空比，使得输出电压降低。旦高频变压器次级负载超载或开关电路有故障，就没有光耦电源提供，光耦就控制着开关电路不能起振，从而保护开关管不至被击穿烧毁。 通常光耦与TL431一起使用。下面是led电源驱动芯片(开关电源芯 片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG03655的部分电路。两电阻串联取样到431R端与内部比较器进行比较.然后根据比出的信号再控制431K端(阳极接光耦那一端)对地的电阻,然后达到控制光耦内部发光二极管的亮度.(光耦内部一边是一发光二极管,一边是一光敏三极管)通过发光的强度.控制另一端三极管的CE端的电阻也就是改变了led电源驱动芯片(开关电源芯 片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365检测脚的电流（1脚：电压反馈引脚，通过连接光耦到地来调整占控比）.根据电流的大小，led电源驱动芯片(开关电源芯 片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365就会自动调整输出信号的占空比,达到稳压的目的 TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365芯片是一款高集成度、高性能的PWM＋MOSFET 管二合一的电流型离线式开关电源控制器。适用于充电器、电源适配器、LED驱动电源等各类小功率的开关电源。采用DIP8 封装，无需加散热器可输出0～36W 的功率（加散热可以做到更大）。电路结构简单，成本低。具有完善的保护功能，包括过压、欠压、过温、过载及短路等保护。固定振荡频率及抖频功能，可以降低EMI。待机功率低，在待机时进入跳周期模式，符合“能源之星”等待机功耗标准要求。 光耦在开关电源中有两个作用。 1；隔离，把进线220V的强电和电路板电路隔离开来，也就是常说的…冷底板?。 2；同时把后面工作电路中变化的电压信号通过光耦的原端发光二极管转变成光信号照射到次端的光敏二极管从而改变光敏二极管的电阻，在通过这个电阻的变化去控制开关电源，完成了隔离和反馈控制的作用。
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 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C5 容量变小，输出的交流纹波将增大。
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。 三、功率变换电路： 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导 体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量
开关电源实验报告 一、开关电源电路图及清单 1.1 60W-12V开关电源电路图 图1-1开关电源电路原理1.2.60W-12V开关电源电清单
二、开关电源介绍 开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED 灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国
开关电源入门必读：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（Sw itching Mode P ow er 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（sw itching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V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/W ii/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。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。 事实上，终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案：闭回路系统（closed loop system）——负责控制开关管的电路，从电源的输出获得反馈信号，然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器（这个方法称作PW M，Pulse W idth Modulation，脉冲宽度调制）。所以说，开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整，从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量，而且降低发热量。 反观线性电源，它的设计理念就是功率至上，即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下，结果产生高很多的热量。 第2页：看图说话：图解开关电源 下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction，功率因素校正)电路的廉价电源，图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。 图3：没有PFC电路的电源 图4：有PFC电路的电源 通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处：一个具备主动式PFC电路而另一个不具备，前者没有110/220V转换器，而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。