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1、TI-开关电源基础作为电源行业的技术编辑，每天编写及整理出一篇篇技术文章便是我们工作的乐趣与重心。在常人眼里，编辑工作似乎既繁琐又枯燥无味。但是身为编辑的 我却可以深刻地体会到：虽然工作非常辛苦，但却异常幸福。因为这是一个可以不停地思考、不停地接触新知识、不停地读书、不停地将 灵感转化为现实的工作；同时，把自己编辑过程中的点滴努力都体现在文章中， 留下一个个实实在在的印记。而今天我有幸将这些我所了解的知识变成一本小小 的电子书，这一份强烈的欣喜感油然而生。熟悉我们网站的网友都知道，一直以来，TI 在技术培训上面投入了很大的 人力物力，而作为行业门户网站的我们也不停在思考，以何种方式给网友提供更
2、 好的培训课程。一直以来，我们联合 TI 进行在线课程的培训讲解，为的就是能 够让大家不受地域、时间的限制的了解自己需要的知识。开关电源基础知识是电源网的第一本电子书，之后我们联合 TI 还会继 续推出更多更好的培训及相应电子书。我们希望可以将视频中最有参考与学习价 值的东西以电子书的形式呈现给大家。所以，也恳请广大读者以及工程师批评指 正，以便在以后的版本中及时修正。在此也想对部分已经观看过培训视频、并给 出很多积极反馈的工程师朋友表示感谢。希望更多工程师朋友加入到与我们互动 的行列中，分享你的学习经验。Jealy 兔子 电源网技术编辑开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时
3、间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关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。随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日 益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入 80 年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入 90 年代开关电源相继进入各种 电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等 都已广泛地使用了
4、开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二 者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着 电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点 日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源基础知识( Switcher-Fundamentals)培训课程共计五个章节：本拓 扑类型、效率与输入输出及占空比的关系 、同步与非同步的定义、隔离与非隔 离、脉宽调制与变频各类控制方式特点。其深入浅出的说明了基础概念，建立电 源设计沟通的平台。 学习开关 电源基 础知识 课程更
5、多 TI 培 训课程 第一章开关电源基础知识1.1 开关电源的类型 11.2 什么是开关稳压器 31.3 脉宽调试方式(PWM)31.4 实例：简化的降压开关电源41.5 开关电源的类型（非隔离式）51.6 降压转换器（降压型开关稳压器）的工作模型51.7 降压转换器基础（电流和电压波形）51.8 降压转换器拓扑 61.9 升压转换器（升压型开关稳压器）61.10 升压转换器（电流和电压波形）71.11 升压转换器拓扑和电路示例71.12 降压-升压转换器（电流和电压波形）81.13 降压-升压转换器拓扑 81.14 控制器与稳压器91.15 开关稳压器总结 10第二章效率与 Vout 的关系
6、效率与 Vout 的关系11第三章同步于非同步3.1 什么是同步与非同步133.2 区分同步、非同步133.3 同步，非同步的优缺点143.4 同步于非同步的选择15第四章隔离式与非隔离式4.1 非隔离式拓扑结构174.2 隔离式拓扑结构18第五章脉宽调制与脉冲频率调制5.1 概述255.2 典型便携式电源应用实例255.3 定义PWM 和 PFM 255.4PWM 控制架构 265.5 滞环模式控制265.6 脉冲跳跃/ 省电模式 Burst Mode 275.7PWM 模式和跳跃模式波形图 275.8 转换器效率和损耗275.9 双模式降压转换器285.10 输出纹波差异 295.11 省
7、电模式与强制 PWM 模式的对比295.12 多种省电模式 305.13 概要/ 结论（可变频率转换器） 31附录一：编委信息与后记 附录二：版权说明 学习开关 电源基 础知识 课程更多 TI 培 训课程 第一章开关电源基础知识1.1 开关电源的类型1.1.1 线性稳压器，所谓线性稳压器，也就是我们俗话说的 LDO，一般有这么两种特点：l传输元件工作在线性区，它没有开关的跳变；l仅限于降压转换，很少会看到升压的应用。 1.1.2 开关稳压器l传输器件开关(场效应管)，在每个周期完全接通和完全切断的状态；l里面至少包括一个电能储能的元件，如：电感器或者电容器；l多种拓扑（降压、升压、降压-升压等
8、） 1.1.3 充电泵，一般在一些小电流的应用l传输器件开关(如：场效应管、三极管)，有些完全导通，而有些则工作在线性区；l在电能转换或者储能的过程中，仅限使用了电容器，如一些倍压电路。 答疑：有些情况为什么要使用开关稳压器？为什么不用 LDO 和充电泵？我们知道，所有的能量都不会凭空消失，损耗的能量最终会以热的形式传递出去， 这样，工程师在设计中就会产生很大的挑战，比如说，损耗最终以热的形式传递，那么 电路中就需要增加更大的散热片，结果电源的体积就变大了，而且整机的效率也很低。 如果在开关模式的开关电源，不仅可以提高效率，还可以降低了热管理的设计难度。我们可以举一个例子来对比线性电源和开关电
9、源的效率和体积：线性稳压器：根据上图我们可以算出它的最大输出效率为：h = Pout 100%Pin它的功率损耗为：Pd = (Vin -Vout) I开关稳压器：根据上图我们可算出它的最大输出效率为：h = Pout 100%Pin它的功率损耗为：Pd = Pin (1-h)从它们的效率来看，一个 12V 输入，3.3V/2A 输出的电源，如果用线性稳压器来实现的话，它输出效率只有 28%，而用开关电源来做的话，它的输出效率能达到 90%以上。所以 线性电源在高输入电压，低输出电压的情况下的效率是非常的低，它只适用于一些输入和输 出的压差比较低的场合。像这些情况下使用开关电源的优势是显而易见
10、的。线性稳压器的损 耗为 17.4W，开关稳压器的损耗只有 0.73W，这些损耗最终会以热量的形式传递出去，器件 的工作温度=器件温升+环境温度，温升=热阻 损耗的情况下：假如器件的热阻 =35/W 来计算，LDO 的温升=35 17.4W =609，开关稳压器温升=35 0.73W =25.55。 可见，开关稳压器可以工作在 6070的环境温度也是没问题的，而 LDO 在这种情况下， 发热非常严重，必须得降低它的热阻，而热阻的大小就取决于散热面积，散热面积越大，热 阻就越小，所以 LDO 需要很大的散热面积(如下图)，来减少它的热阻以获得较低的温升。1.1.4 下图为线性电源和开关电源体积的
11、比较上图红色标注地方分别是一个 2.5W 的 LDO 和一个 6W 的开关电源，两者功率相差 2.4倍，但开关电源的面积仅是 LDO 的 1/4 不到，也就是说开关电源的损耗大大减少了，能够 承受更高的热阻，减少散热的面积。再次强调一遍，如果说输入与输出之间压差较低的情况下，可以使用 LDO，但压差较 大的情况下，建议使用开关电源。当然，开关电源也有它的劣势，它的输出会有噪声、振铃、 跳变，而 LDO 则不会。某些场合的负载对电源的电压是很敏感的话，可以在开关电源后面 载加一级 LDO。例如我们要把 5V 转为 1.2V ， 如果直接有 LDO 的话，效率可能只有 20%， 但我们可以把 5V 用开关电源变为 1.5V，再用 LDO 把 1.5V 转为 1.2V，这样，效率就会高， 是一个比较优化的设计。1.1.5 总结：开关电源 VS 线性稳压器（1）开关电源能够提升电压（升压）以及使电压减低（降压）甚至反相具有较高的效率和功率密度（2）线性稳压器只能实现降压输出电压相对更稳定1.2 什么是开关稳压器？开关稳压器，英文(regulatior)，有人叫它调节器、稳压源。实现稳压，就是需要控制系 统(负反馈)，从自动控制理论中我们知道，当电压上升的时候通过负反馈把它降低，当电压 下降的时候就把它升上去，这样形成了一个控制
