高频开关电源的设计(最新整理)

新型开关电源设计与应用一、开关电源的基本原理开关电源是一种将电能转换成直流电的电源供应器，其工作原理主要是通过控制开关管来调节输出电压的高低。

开关管在脉冲信号的控制下快速地开启和关闭，使得变压器初级线圈上产生一个交变的电压。

这个交变的电压经过变压器耦合后，再通过整流滤波电路将输出直流电压。

二、开关电源的分类与特点根据工作原理、电路结构和输出性质的不同，开关电源可以分为很多种类型，如恒压型、恒流型、稳压型等。

各类开关电源都有其独特的优缺点，适用于不同的应用场景。

三、开关电源的设计流程设计新型开关电源一般需要遵循以下步骤：首先确定电源的规格和要求，然后选择合适的电路拓扑结构，接着进行各部分电路设计，包括输入滤波器和整流电路、开关管和高频变压器、输出整流和滤波电路、反馈控制环路等。

最后进行性能测试和优化。

四、输入滤波器和整流电路设计输入滤波器的主要作用是抑制电磁干扰，保护电源设备免受电网的干扰。

整流电路则将交流电转换成直流电，为开关管提供工作电压。

在设计输入滤波器和整流电路时，需要考虑其对电网的影响和抗干扰能力。

五、开关管和高频变压器设计开关管和高频变压器是开关电源的核心元件，其性能直接影响到电源的效率、电压和电流的调节范围。

在设计开关管和高频变压器时，需要考虑到其电气性能、机械尺寸和散热性能等。

六、输出整流和滤波电路设计输出整流和滤波电路的主要作用是将高频变压器传递的脉冲电压转换成稳定的直流电压。

在设计输出整流和滤波电路时，需要考虑其整流效率、滤波效果和稳定性等。

七、反馈控制环路设计反馈控制环路是开关电源的重要组成部分，其主要作用是维持输出电压或电流的稳定。

在设计反馈控制环路时，需要考虑到其稳定性、响应速度和精度等。

八、保护电路和异常处理为了确保开关电源的安全运行，需要设计保护电路和异常处理措施。

例如过流保护、过压保护、欠压保护等。

这些保护措施可以在电源发生异常时及时切断电源或采取其他处理措施，避免对电源设备造成损坏。

要制造好高频变压器要注意两点：一是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的实习是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。

选用多股细铜线并在一同绕,实习便是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。

二是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的是削减高频漏感和降低分布电容。

1、次级绕组：初级绕组绕完，要加绕(3~5层绝缘垫衬再绕制次级绕组。

这样可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量，也增大了初级和次级之间的绝缘强度，契合绝缘耐压的需求。

减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。

若是开关电源的次级有多路输出，而且输出之间是不共地的为了减小漏感，让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。

若是这个次级绕组只要相对较少几匝，则为了改善耦合状况，仍是应当设法将它布满完好的一层，如能够选用多根导线并联的方法，有助于改善次级绕组的填充系数。

其他次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。

当开关电源多路输出选用共地技能时，处置方法简略一些。

次级能够选用变压器抽头方式输出，次级绕组间不需要采用绝缘阻隔，从而使变压器的绕制愈加紧凑，变压器的磁耦合得到加强，能够改善轻载时的稳压功能。

2、初级绕组：初级绕组应放在最里层，这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短，从而使整个绕组的用线为最少，这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。

通常状况下，变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组，可使变压器的漏感为最小。

初级绕组放在最里边，使初级绕组得到其他绕组的屏蔽，有助于减小变压器初级绕组和附近器材之间电磁噪声的相互耦合。

初级绕组放在最里边，使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端，可削减变压器初级对开关电源其他有些电磁打扰的耦合。

3、偏压绕组：偏压绕组绕在初级和次级之间，仍是绕在最外层，和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。

开关电源设计（精通型）一、开关电源基本原理及分类1. 基本原理开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。

它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。

在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。

2. 分类（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。

（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。

二、开关电源关键技术与设计要点1. 高频变压器设计（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。

（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。

（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。

2. 开关器件的选择与应用（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。

（2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。

（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。

（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。

3. 控制电路设计（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。

（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。

（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。

三、开关电源设计实例分析1. 确定设计指标输入电压：AC 85265V输出电压：DC 24V输出电流：4.17A效率：≥90%2. 高频变压器设计选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。

3. 开关器件选择根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。

4. 控制电路设计采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。

5. 实验验证搭建实验平台，对设计的开关电源进行测试，验证其性能指标是否符合要求。

T O P223Y开关电源设计多路输出式单片开关电源的电路设计（单片开关电源技术讲座之三）河北科学大学沙占友庞志锋武卫东（石家庄050054）摘要：单片开关电源是国际上90年代才开始流行的新型开关电源芯片。

本文阐述其多路输出式电路设计方法。

关键词：单片开关电源多路输出电路设计中图法分类号：TN86文献标识码：A文章编号：0219－2713(2000)10－545－04许多家电产品（如电视机、机顶盒解码器、录像机）都需要由多路稳压电源来供电。

在电子仪器、自控装置中也要给各种模拟与数字电路提供多路电源。

利用单片开关电源可实现多路电压输出。

下面通过一个典型实例来详细介绍多路输出式开关电源的优化设计。

1电路设计方案1．1确定多路输出的技术指标假定要设计的开关电源具有三路输出：主输出UO1（5V，2A，10W）,辅助输出为UO2（12V，1.2A，14.4W）和UO3（30V，20mA，0.6W）。

总输出功率为25W。

技术指标详见表1。

各路输出的稳压性能对于电路结构和高频变压器的设计至关重要。

通常，主输出的稳定性要高于辅助输出。

现将＋5V作为主输出，专门供CMOS，TTL数字电路使用，其负载调整率SI≤±1％，其余两路优于±5％。

1．2确定反馈电路多路输出的反馈电路有四种类型：基本反馈电路；改进型基本反馈电路；配稳压管的光耦反馈电路；配TL431的光耦反馈电路。

以第四种电路的稳压性能为最佳。

利用表2可选定反馈电路。

需要指出，多路输出要比单路输出的SI值高，并且主输出指标优行辅助输出。

表2可供多路输出选择的四种反馈电路馈电路 配TL431的光耦反馈电路±1％≤5％由TL431提供高稳定度的参考电压，主输出作为主要反馈信号，其余各路输出按一定比例反馈。

（1）基本反馈电路是利用反馈绕组间接获取输出电压的变化信号，因此不需要使用光耦合器。

该方案的电路最为简单，但开关电源的稳定性不高，难于把负载调整率SI 降至±5％以下。

高频开关电源变压器的优化设计及其应用研究摘要：在开关电源当中，变压器是实现核心性能的关键技术组件，因此要把控合理设计与应用。

本文通过分析高频开关电源变压器的构成及发展现况，进一步分析了变压器的优化设计方向与实际应用。

关键词：优化设计；变压器；高频开关电源引言：目前的开关电源正不断向高频化的方向发展，因此其相应的变压器装置也开始采用高频形式，基于此，本文主要围绕着高频开关电源变压器的内部设计展开的研究，希望能够对高频开关电源变压器的实际应用有所帮助。

1.高频开关电源变压器的构成及发展现况1.1高频开关电源变压器的构成与分类高频开关电源变压器中，其开关器件是基于半导体功率，因此也可称之为开关管，而控制开关管在高频下进行关闭与开通操作，从而实现将某种电能的形态转换为其他类型电能形态，这种性能的装置就叫做开关转换器。

以开关转换器为关键部件，再利用闭环自动控制方式对输出电压进行稳定处理，同时，整个电路中还配有相应的保护电源，这种情况下的电源就叫做开关电源，而使用高频的转换器做电源开关工作的转换装置，就被称作高频开关电源，其一般是采用高频DC 转换器。

在高频开关电源当中，其运行的最基本路线包括整流滤波电路、开关型的功率变换装置、控制电路以及交流直线转换电路，而其相应的变压器装置可采用以下几种分类方式。

一是基于不同的驱动方式来划分为自激式驱动变压器以及他激式驱动变压器；二是根据电路的拓扑结构来划分变压器类型，具体可分为两类，包括隔离式变压器与非隔离式变压器，其中隔离式变压器装置还可划分为半桥式变压器、全桥式变压器、反激式变压器、正激式变压器以及推挽式变压器，非隔离式变压器则包括升压型变压器与降压型变压器；三是基于输入与输出之间是否存在电器隔离来划分变压器类型，有电器隔离则为隔离式变压器，无电器隔离则为非隔离式变压器；四是基于DC的开关条件或DC转换器类型来划分，可分为软开关型变压器与硬开关型变压器[1]。

1.2开关电源技术的发展现况电源从上世纪60年代开始就得到使用，一开始大部分使用电源的电子产品都是线性电源结构，这种电源在原理上存在许多局限，且电源本身的体积大、重量高，还具有损耗大的缺点，随后，一种基于开关调节器的直流稳压电源逐渐将其取代，对于开关电源技术的集中化研究开始于上世纪90年代，当时使用的开关电源是基于DC/DC转换器，并采用脉冲宽度调制方式来实现功能，随后还有许多新型电源材料逐渐问世，包括高频磁性材料以及半导体材料，这些材料的应用也使得开关电源的频率得到进一步增长，当前，国内外的开关电源技术都已经实现市场化发展，国内自主研发的开关电源变压器装置也逐渐变多，但大部分变压器的频率较小，高频开关电源变压器的研究还有待加强，近年来，随着对高频开关电源变压器的研究力度加大，该项技术的发展也得到了跨越式的进步[2]。

一种大功率可调开关电源的设计方案早晨的阳光透过窗帘洒在书桌上，一杯热咖啡散发着诱人的香气。

我坐在电脑前，开始构思这个大功率可调开关电源的设计方案。

这个方案可是我积累了十年经验的心血结晶，让我来一步步分解这个想法吧。

电源设计得满足高效率、高稳定性和可调性这三个核心需求。

想象一下，这个电源就像一位全能的厨师，不管你给它什么“食材”，它都能快速、高效地“烹饪”出你想要的“菜肴”。

那么，我们从哪里开始呢？一、拓扑结构选择电源的拓扑结构就像是建筑的基础框架，选择合适的拓扑结构，电源的性能才能得到保障。

考虑到大功率和可调性，我决定采用全桥LLC谐振变换器。

这种拓扑结构具有开关频率固定、效率高、输出电压可调等优点，就像是电源界的“瑞士军刀”，功能全面，可靠性强。

二、主电路设计主电路是电源的心脏，它负责将输入的电能转化为输出的电能。

在这个设计中，我选择了高性能的MOSFET和IGBT作为开关器件，它们就像是电源的“发动机”，提供强劲的动力。

同时，为了提高效率和减小开关损耗，我还采用了软开关技术，让开关过程更加平滑，就像是给发动机加了“润滑剂”。

三、控制策略控制策略就像是电源的“大脑”，它决定了电源的工作方式和性能。

在这个方案中，我采用了PID控制算法，它可以根据输出电压和电流的变化，自动调整开关器件的导通和关断时间，确保输出电压的稳定性和可调性。

PID控制算法就像是电源的“自动驾驶系统”，让电源在复杂环境下也能稳定运行。

四、保护措施电源的安全性能是至关重要的，就像汽车的安全气囊一样，关键时刻能救命。

在这个设计中，我增加了过压保护、过流保护、短路保护等多种保护措施，确保电源在各种异常情况下都能迅速做出响应，保护电路不受损害。

五、散热设计大功率电源在运行过程中会产生大量的热量，就像高性能的跑车在高速行驶时会产生热量一样。

为了防止电源过热，我采用了散热器加风扇的散热方式，确保电源在长时间运行过程中，温度始终保持在合理范围内。

待求参数项详细公式1副边电压VsVs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

3临界输出电感LsoLso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4实际工作占空比θon如果输出电感Ls≥Lso：θon=θonmax否则：θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5导通时间TonTon =θon /f6最小副边电流IsminIsmin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7副边电流增量ΔIsΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8副边电流峰值IsmaxIsmax = Ismin+ΔIs9副边有效电流IsIs = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10副边电流直流分量IsdcIsdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11副边电流交流分量IsacIsac = √(Is2- Isdc2)12副边绕组需用线径DsDs = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213原边励磁电流IcIc = Vp*Ton / Lp14最小原边电流IpminIpmin = Ismin*Ns/Np15原边电流增量ΔIpΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16原边电流峰值IpmaxIpmax = Ipmin+ΔIp17原边有效电流IpIp = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18原边电流直流分量IpdcIpdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19原边电流交流分量IpacIpac = √(Ip2- Ipdc2)20原边绕组需用线径DpDp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221最大励磁释放圈数Np′Np′=η*Np*(1-θon) /θon22磁感应强度增量ΔBΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23剩磁BrBr = 0.1T24最大磁感应强度BmBm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗PFe (100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30：PFe = 600磁芯材质PC40：PFe = 45026选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* PFe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27磁芯损耗PcPc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228气隙导磁截面积Sg方形中心柱：Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc圆形中心柱：Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29有效磁芯气隙δ′δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有：H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp式中：lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量；μo为空气中的磁导率，其值为4π×10-7H/m；2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，μe的推导过程如下：由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得：μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得：Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005：δ=δ′如果δ′/lc＞0.03：δ=μo*Np2*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31穿透直径ΔDΔD = 132.2/√f32开关管反压UceoUceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33输出整流管反压UdUd = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34副边续流二极管反压Ud′Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器：No待求参数项详细公式1副边电压Vs如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np)否则： Vs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

高频电源技术方案引言高频电源技术是一种用于转换电力的关键技术，广泛应用于各种电子设备和系统中。

本文将介绍高频电源技术的基本原理、常见的方案以及其在不同领域的应用。

高频电源技术原理高频电源技术通过将输入电压转换为高频交流电，并通过变压器和滤波器进一步转换为所需的输出电压。

其主要原理包括以下几个方面：1.变频器：高频电源技术使用变频器将输入电压转换为高频交流电。

变频器通常采用开关电源技术，通过控制开关管的通断来实现电压的转换。

常见的变频器包括升压变频器和降压变频器。

2.变压器：高频交流电经过变频器转换后，需要进一步通过变压器进行电压的转换。

变压器是高频电源技术中的关键组件之一，通过变压器的绕组比例可以实现输入电压到输出电压的转换。

3.滤波器：高频电源技术通过滤波器对输出电压进行滤波，以去除高频噪声和杂波。

滤波器通常采用电容器和电感器组成的LC滤波网络，可以有效地滤波输出电压。

高频电源技术方案高频电源技术有多种方案可供选择，具体方案的选择取决于应用需求以及系统的功率和效率要求。

以下是几种常见的高频电源技术方案：1.开关电源：开关电源是一种常见的高频电源技术方案，它通过开关管的通断控制来实现电压转换。

开关电源具有体积小、效率高、输出电压稳定等优点，广泛应用于各种电子设备中。

2.谐振变换器：谐振变换器是一种利用电感和电容的谐振作用来进行能量转换的高频电源技术方案。

谐振变换器具有高效率、高频率、低噪声等特点，在电池充电、电焊等领域得到广泛应用。

3.逆变器：逆变器是一种将直流电转换为交流电的高频电源技术方案。

逆变器通过采用高频开关电路和逆变电路，将直流电转换为高频交流电，并通过变压器将交流电输出。

4.共振变换器：共振变换器是一种利用共振电路来实现能量转换的高频电源技术方案。

共振变换器具有高效率、低杂散、高频率等特点，适用于高频电源和电力转换。

高频电源技术在不同领域的应用高频电源技术在各个领域中都有广泛应用。

以下是几个典型的应用领域：1.通信设备：高频电源技术在通信设备中起到关键作用。

开关电源PCB设计规则1. 概述开关电源是一种能将电能从一种形式转换为另一种形式的电源，广泛应用于电子设备中。

PCB（Printed Circuit Board）设计是开关电源设计中的核心环节之一，合理的PCB设计可以提高开关电源的性能和可靠性。

本文将详细介绍开关电源PCB设计的规则和注意事项。

2. PCB尺寸和层数2.1 尺寸PCB尺寸的选择应根据实际应用需求来确定，同时要考虑到安装空间和成本因素。

一般情况下，尽量选择较小的尺寸，以减小电磁干扰和噪声。

2.2 层数开关电源PCB的层数一般选择2到4层，根据电路复杂度和成本因素进行选择。

较复杂的开关电源电路可以选择4层，以提高信号完整性和电磁兼容性。

3. 元件布局3.1 输入和输出电源布局输入和输出电源应尽量分开布局，避免相互干扰。

输入电源和输出电源之间应设置隔离区域，以减小噪声的传导。

3.2 元件布局原则元件的布局应遵循以下原则： - 尽量缩短信号和电源线的长度，减小电磁干扰。

- 尽量减小元件之间的距离，减小电路的阻抗。

- 保持元件的对称布局，提高电路的稳定性。

- 避免元件之间的交叉布线，减小串扰。

3.3 热点元件布局对于发热较大的元件（如功率管、变压器等），应考虑合理的散热布局。

将这些元件放置在PCB的边缘位置，便于散热和维护。

4. 线路布线4.1 信号和电源线的布线信号线和电源线应分开布线，避免相互干扰。

尽量使用直线布线，减小电磁辐射。

对于高频信号线，应尽量采用短而粗的线路，以降低阻抗。

4.2 地线布线地线是开关电源PCB设计中非常重要的一部分。

地线应尽量宽且短，以减小地线的阻抗。

在布线时，要避免地线与信号线、电源线交叉，减小串扰。

4.3 电源线布线电源线应尽量宽，以降低线路的阻抗。

在布线时，要避免电源线与信号线、地线交叉，减小干扰。

4.4 传输线布线对于高速传输线，应采用差分线布线，以提高抗干扰能力。

差分线应保持相等的长度，并且布线要避免与其他线路交叉。

开关电源设计印制板的设计。

开关电源工作在高频率，高脉冲状态，属于模拟电路中的一个比较特殊种类。

布板时须遵循高频电路布线原则。

1、布局：脉冲电压连线尽可能短，其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。

脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。

输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端，输入线应避免与其他电路平行，应避开。

Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。

共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合。

如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。

输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。

发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口。

控制部分要注意：高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧，现以3843电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管，可提高开关管工作可靠性，这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。

印制板布线的一些原则。

线间距：随着印制线路板制造工艺的不断完善和提高，一般加工厂制造出线间距等于甚至小于0.1mm已经不存在什么问题，完全能够满足大多数应用场合。

考虑到开关电源所采用的元器件及生产工艺，一般双面板最小线间距设为0.3mm，单面板最小线间距设为0.5mm，焊盘与焊盘、焊盘与过孔或过孔与过孔，最小间距设为0.5mm，可避免在焊接操作过程中出现“桥接”现象。

开关电源设计摘要：随着20世纪末全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。

为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它是一种较理想的稳压电源。

正因为如此，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。

本文对开关电源进行了设计。

关键词：开关电源；设计；主电路；控制电路引言开关电源是指通过控制开关晶体管开通和关断时间的比率，维持稳定输出电压的一种电源。

开关电源被人们誉为十分高效节能的电源，它代表稳压电源发展的方向，现已经是稳压电源主流产品。

开关电源的内部重要元器件均运行在高频开关的状态，本身消耗很低的能量，其电源的效率可以达到百分之八十到九十，是普通的线性稳压电源效率的将近两倍。

开关电源也被叫做无工频的变压器电源，它利用体积很小高频的变压器以实现电压的转变和电网隔离，不仅可以去掉十分笨重的工频变压器，而且可使用体积很小的滤波元件以及散热器，这就为研究和开发的高效率、高可靠性、高精度、体积小、重量轻的开关电源打下了坚实的基础。

一、开关电源的性质有以下几点：1.1宽电压工作范围开关电源适用的交流电源范围很宽，当输入的交流电压在85~265V 之间变化时，均可正常稳定地输出设备所需要的直流电压，输出电压的变化小于 2%。

因此，开关电源特别适用于电网电压不稳定、波动较大的地区。

1.2功率损耗小由于开关电源工作频率高，一般都在20kHz以上，因此滤波元件的数值大大减小，从而减小功耗，特别是开关管工作在开关状态，不需要加很大面积的散热片，目前空载功耗可以做到小于 0.3W，甚至更小，较小的功率消耗使机内温升较低，机内电子元器件可以长期稳定工作，因此采用开关电源，极大地提高了整机设备的稳定性和可靠性。

1.3 体积小且重量轻开关电源适配器使用的元器件虽多，但没有使用体积大、比较重的线性电源变压器，节省大量的漆包线和硅钢片，故实际体积和重量比低频线性电源适配器小得多，且轻得多。

高频开关电源工作原理高频开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源，正在被广泛应用于各种电子设备中。

它的工作原理是将交流电压转换为高频脉冲信号后，在经过滤波、调整和反馈等电路处理之后，输出直流电压，从而为各种电子设备提供稳定的电力支持。

一、高频开关电源的基本构造高频开关电源的基本构造包括变压器、开关管、滤波电容、调整电路和反馈电路等五个部分。

1.变压器：变压器是高频开关电源的核心部件，它能够将输入的交流电压转换为高频脉冲信号，输出到开关管上。

因此，变压器的质量和性能是影响高频开关电源输出效果的关键因素之一。

2.开关管：高频开关电源采用晶体管或MOS管作为开关管，通过控制其导通和截止时间来实现电流的开断和转换。

由于开关管的开关频率很高，达到几十千赫，因此它的响应速度、频响特性和损耗情况对高频开关电源的性能有很大的影响。

3.滤波电容：滤波电容用于过滤高频干扰和跨越电压，将输出脉冲信号转换为直流电压。

它的作用是保证高频开关电源的输出稳定性和纹波电压小，也就是电源的纹波系数小。

4.调整电路：调整电路用于调整输出电压或电流，使高频开关电源能够满足不同的电子设备工作要求。

调整电路采用稳压器进行调整，可以通过电压分压器、电流限制器等方式实现输出电压或电流的稳定控制。

5.反馈电路：反馈电路也是高频开关电源关键部分之一，它通过检测输出电压或电流大小并输出反馈信号，控制开关管的工作状态，从而实现高频开关电源的自动稳压、限流和保护等功能。

二、高频开关电源的工作原理高频开关电源的工作原理可以分为三个步骤：输入、转换和输出。

1.输入阶段：高频开关电源的输入电源是交流电源，经过整流电路转换为直流电压，输入到变压器端口。

2.转换阶段：通过变压器将输入的电压转换为高频脉冲信号，输出到开关管上。

当开关管闭合时，电流会通过变压器和地线形成电磁场，从而将变压器中的能量存储在磁场中；当开关管断开时，电磁场就会将这些能量释放出来，形成一个脉冲信号输出到滤波电容上。

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。

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。

唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。

第一节高频开关电源的基本原理一、高频开关电源的组成高频开关整流器通常由工频滤波电路、工频整流电路、功率因数校正电路、直流-直流变换器和输出滤波器等部分组成，其组成方框图如图1-3-1所示。

图1-3-1高频开关整流器组成方框图图中输入回路的作用是将交流输入电压整流滤波变为平滑的高压直流电压；功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉冲电压；整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压；开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，来控制功率开关器件的驱动脉冲的宽度，从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。

从框图中可见，由于高频变压器取代了笨重的工频（50HZ）变压器，从而使稳压电源的体积和重量大小减小。

开关整流器的特点：①重量轻，体积小采用高频技术，去掉了工频变压器，与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况下，开关整流器的体积只上相控整流器的1/10，重量也接近1/10。

②功率因数高相控整流器的功率因数随可控硅导通角的变化而变化，一般在全导通时，可接近0.7以上，而小负载时，仅为0.3左右。

经过校正的开磁电源功率因数一般在0.93以上，并且基本不受负载变化的影响（对20%以上负载）。

③可闻噪音低在相控整流设备中，工频变压器及滤波电感工作时产生的可闻噪声较大，一般大于60dB。

而开关电源在无风扇的情况下可闻噪声仅为45dB左右。

④效率高开关电源采用的功率器件一般功耗较小，带功率因数补偿的开关电源其整机效率可达88%以上，较好的可做到91%以上。

⑤冲击电流小开机冲击电流可限制的额定输入电流的水平。

⑥模块式结构由于体积不，重量轻，可设计为模块式结构，目前的水平是一个2m高的19英寸（in）机架容量可达48V/1000A以上，输出功率约为60KW。

二、高频开关电源的分类（二）开关整流器分类1、按激励方式可分为自激式和他激式。

自激式开关电源在接通电源后功率变换电路就自行产生振荡，即该电路是靠电路本身的正反馈过程来实现功率变换的。