开关电源是隔离电源吗

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转换器效率和损耗
“损耗” = 任何从输入吸收而未传送至输出的能量
MOSFET • 开关损耗 • 栅极驱动损耗 • 传导损耗
无源组件 • L：绕组和磁芯损耗 • 阻性损耗 • 电容器 ESR 损耗
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反激式转换器特性
缺点：
• 高输出纹波电流。 • 高输入纹波电流。 • 环路带宽可能受限于右半平面 (RHP) 零点。
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反激式的优点及应用
采用最简单的隔离式拓扑，因而具有最低的成本 使用了数量最少的功率组件：4 个 最为人们所了解、 实现的数量最多而且得到最广泛支持 的拓扑之一
由于上述原因，对于功率范围 <150W 的应用而言 反激式转换器是一种上佳的选择
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将脉冲输出电压转换为稳定的电压
需要某种将在开关接通期间存储能量而在开关切断 时提供此能量的手段 在电子行业中有两种主要储能器件：电容器和电感 器
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实例：简化的降压开关电源
S1 L1 输出 输入 C1
控制器
D1
C2
RL
VO = VIN · DC
输入电容器 (C1) 用于使输入电压平稳 输出电容器 (C2) 负责使输出电压平稳 箝位二极管 (D1) 在开关开路时为电感器提供一条电流通路 电感器 (L1) 用于存储即将传送至负载的能量
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滞环模式控制
FET 的接通和关断基于输出电压的检测
开关式 (Bang-Bang) 控制：输出电压始终恰好高于或低于理想设定点 比较器迟滞用于保持可预测的操作并避免开关“跳动”。
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脉冲跳跃 / 省电模式
在轻负载时，PWM 转换器能自动切换至一种“低功耗”模 式以最大限度地减少电池电流消耗 该模式有时被称为“PFM”– 但实际上是一个间歇式地接通 和关断的固定频率 (PWM) 转换器

光耦合器在开关电源中的作用
光耦合器在开关电源中的作用主要是隔离、提供反馈信号和开关。

1. 隔离作用：光耦合器能很好地隔离输入信号和输出信号，使其不受彼此的干扰。

在单片开关电源中，应用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，以实现精密稳压。

2. 提供反馈信号：光耦合器在开关电源中还可以为各种电路提供反馈信号。

当输出电压低于齐纳管电压时，光耦会打开，增加占空比以增加输出电压；反之，当输出电压过高时，光耦会关闭，降低占空比，导致输出电压下降。

3. 开关作用：在开关电源电路中，光耦的电源由高频变压器的二次电压提供。

当高频变压器二次负载过载或开关电路故障时，没有光耦电源，光耦控制开关电路不振动，以保护开关管不被烧毁。

此外，光耦合器还具有单向传输、抗干扰能力强、工作稳定、无触点、应用寿命长和传输效率高等优点。

开关电源光耦工作原理开关电源光耦是一种将输入和输出电路进行电气隔离的器件。

它由一个发光二极管（LED）和一个光敏二极管（光控三极管或光控二极管）组成。

当输入电流加在LED上时，LED会发出一定的光强，这个光强会被光敏二极管检测到，并转化为电流或电压信号，从而完成输入和输出回路之间的电气隔离。

开关电源光耦的工作原理如下：1. 发光二极管（LED）工作原理：当输入电流加在LED上时，由于LED是一种固体半导体器件，其内部有一个pn 结。

当向LED施加逆偏压（正极接在n 区，负极接在p 区）时，电子从n 区向p 区移动，空穴从p 区向n 区移动，当二者在pn 结相遇时，会发生复合，释放出能量，这部分能量会以光的形式辐射出去。

因此，当LED正常工作时，会发出可见光。

2. 光敏二极管的工作原理：光敏二极管（光控三极管或光控二极管）是一种特殊的二极管，其基本结构与普通二极管相似，只是其np 结处引入了光敏材料。

当外界有光照射到光敏二极管时，光敏材料会吸收光能并释放电子，电子会向np 结移动，形成电流。

所以，当光敏二极管收到光照时，就会在它的引线上产生电流或电压信号。

开关电源光耦的工作原理如下所示：1. 输入端（LED端）：在开关电源电路中，输入端与输出端是通过光传输来进行电气隔离的。

当输入端的电流作用于LED时，LED会发出一定的光强，并且这个光强与输入电流有很强的相关性，即光强与输入电流成正比。

因此，通过控制输入电流的大小，可以控制LED发出的光信号的强弱。

2. 输出端（光敏二极管端）：当LED发出光信号时，光敏二极管会将这个信号转化为电流或电压信号。

当光敏二极管感受到光照射时，光敏材料会吸收光能产生电流。

这个电流或电压信号实际上就是输出端的信号，它与输入端的光信号强度成正比，并且在一定程度上可以反映出输入信号的变化。

通过输入端和输出端之间的光传输，开关电源光耦实现了输入和输出电路之间的电气隔离。

这种电气隔离可以有效地阻断输入端的干扰信号或高电压对输出端的影响，提高系统的安全性和可靠性。

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