开关电源基础讲义

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1、路华科技（深圳）有限公司RooferTechnology(Shenzhen)CO.,LTD路华科技(深圳)有限公司RooferTechnology(Shenzhen)CO.,LTD开关电源基础讲义核准:审核:确认:起草:刘明良日期:2006-11-29文件版本:A/09/9路华科技（深圳）有限公司RooferTechnology(Shenzhen)CO.,LTD第一部分：开关电源基础一、什么是开关电源电源有如人体心脏，是所有电设备的动力。但电源却不像心脏那样形式单一。因为标志电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声等等；在同一参数要求下，又有体积、重时、形态

2、、功率、可靠性等指标，人可按此去“塑造”和完美电源，因此电源的形式是极多的。一般电力（如市电）要经过转换才能符合使用的需要。转换例子有：交流转换为直流，高电压变为低电压，大功率中取小功率等等。这一过程有人形象地说成：粗电炼为精电。炼为精电后才好使用。按电力电子的习惯称谓，AC-DC（理解成AC转换为DC，其中AC表示交流电，DC表示直流电）称为整流（包括整流及离线式转换），DC-AC称为逆变，AC-AC称为交流-交流直接变频（同时也变压），DC-DC称为直流-直流交换。为达到转换目的，手段是多样的。六十年代前，研发了半导体器件，并用此器件为主实现此转换。电

3、力电子学科从此形成并有了近三十年的迅速发展。所以，广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一种形态的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（SwitchingPowerSupply）。开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，因为它是转换的核心，涉及频率变换，目前DC-DC变换中所用的频率提高最快。它要提高频率中碰到的开关过程、损失机制，为提高效率而采用的方法，也可为其它转换方法参考。值得指出，常见到离线式开关变换器（off-lineSwitchingConverter）名称，是AC-DC变换，

4、也常称开关整流器；它不单是整流的意义，而且整流后又作了DC-DC变换。所以说离线并不是变换器与市电线路无关的意思，只是变换器中因有高频变压器隔离，故称离线。二、开关电源设计总原则及总要求：1.设计总原则：产品的设计和结构必须符合适用国家适用类别的安规及EMC。2.设计总要求：产品的设计和结构必须能够保证在正常使用和可能的失败条件下，不会对使用者产生触电和其它危险,及不会对周围环境产生危害,如火灾等.3.设计具体要求：满足客户的需求（如电气、安规、价格及其它特殊需求）。三、开关电源分类：1.按控制方式可分为三类A.PWM变换器：脉宽调制B.PFM变换器：频率

5、调制C.脉宽与频率调制变换器：两者结合此三类中因调频系统不如PWM开关易控，且调频时谐振电压（电流）峰值高，开关管所受应力大，故一般常用的控制方式为PWM方式。每类从输入与输出之间是否有变压器隔离，可分为有隔离，无隔离两种。每一种又有四种结构：Buck，Boost，Buck-Boost，Cuk2.按激励形式不同，可分为自激式与他激式两种自激式：单管式与推挽式（开关晶体管的激励信号如来自本身输出负载藕合而得，称之为自激）他激式：调频，调宽，调幅，谐振文件版本:A/09/9路华科技（深圳）有限公司RooferTechnology(Shenzhen)CO.,LT

6、D目前应用较广的为调宽型，它又包括正激，反激，半桥，全桥四种。3.以应用线路分类：顺向式(Forward)---60W~600W返驰式(Flyback)---100W~半桥式(Half-Bridge)---200W~500W全桥式(Full-Bridge)---500W~推挽式(Push-Pull)---500W~铃流扼制式(RingingChokeConverter)---20W~CUK式---无输出连波(OutputRipple-less)SEPIC式---无输入连波(InputRipple-less)共振式(Resonant)---低损失(Loss-

7、less)四．开关电源中的常用术语效率：电源的输出功率和输入功率的百分比。ESR：等效串联电阻，作为电解电容的指标之一，在选择输出滤波电容时会考量。一般来说，ESR越低，电容性能越好。输出电压保持时间：指在开关电源的输入电压撤消以后，开关电源依然保持其额定输出电压的时间。启动浪涌电流限制电路：属于保护线路。对电源启动时产生的尖峰电流起限制作用。隔离电压：电源电路中的任何一部分与电源基板地（一般称之为保护地或大地）之间的最大电压。或者能够加在开关电源的输入端与输出端之间的最大电压。电压调整率：也称之为线性调整率，指输出电压随输入电压变化而变化的百分率，条件是

8、负载和环境温度保持恒定。负载调整率：指输出电压随负载变化而变化的百