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1、1. 开关电源的定义：输入交流电压（AC）经由整流滤波以后可获得一高压的直流电压 （DC=1.4AC）,此电压接入交换元件当做开关使用在20KHZ100KHZ的高频状态。这 时直流高压会被切割成高频的方波信号，这个方波信号经由功率隔离变压器，在二次侧 可以获得事先所设定的电压值，然后再经由整流与滤波就可以获得所需的直流输出电 压。开关电源的方框图如下：稳流电源方框图AC2. 开关电源的分类：开关电源按照输入电压与输出电压的类型可以分为四类，即DC-DC, AC-DC, DC-AC，AC-AC。其中DC-AC, AC-AC在实际应用中很少见到，本文叙述从略。2.1 DC/DC变换 是将固定的直流
2、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电路一一降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,极性相同。（2）Boost电路一一升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui,极性相同。（3）Buck-Boost电路一一降压或升压斩波器，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电路一一降压或升压斩波器，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。2.2 AC/DC 变
3、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
4、 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。2.3 DC/AC 变换；2.4 AC/AC 变换。3. 常用的拓扑结构：3.1单端反激变换器3.1.1、电路拓扑图3.1.2、电路原理其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即在开关管Q开通时Np储存能量，开关 管Q关断时Np向Ns释放能量。在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成一个低通滤波 器，变压器初级需有Cr、Rr和Dr组成的RCD漏感尖峰吸收电路。输出回路需有一个整流 二极管D1。由于其变压器使用有气隙的磁芯，故其铜损较大，变压器温相对较高。并且其 输出的纹波
5、电压比较大。但其优点就是电路结构简单，适用于200W以下的电源且多路输出 交调特性相对较好。3.2双管反激变换器3.2.2、电路原理其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即在开关管QI、Q2开通时Np储存能量， 开关管QI、Q2关断时Np向Ns释放能量，同时Np的漏感将通过D2、D3返回给输入，可省 去RCD漏感尖峰吸收电路。在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成一个低通滤波器。 输出回路需有一个整流二极管D1 （最好使用恢复时间快的整流管）。3.2.3、工作特点a、在任何工作条件下，为使两个调整管所承受的电压不会超过Vs+Vd （Vs：输入电压； Vd:D2、D3的正向压降，），D2、D
6、3必须是快恢复管（当然用超快恢复管更好）。b、在反激开始时，储存在原边Np的漏电感的能量会经D2、D3反馈回输入，系统能量 损失会小，效率高。c、在与单端反激变换器相比，无需RCD吸收电路；功率器件可选择较低的耐压值；功 率等级也会很大。d、在轻载时，如果在“开通”周期储存在变压器的原边绕组显得过多的能量，那么在 “关断”周期会将过多的能量能量反馈到输入。3.3单端正激变换器3.3.2、电路原理其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器Lo （续流电感）起能量的 储存及传递作用，变压器初级需有复位绕组Nr （此点上我对一些参考书籍存疑，当然有是 最好，实际应用中考虑到变压器脚位的问
7、题）。在实际使用中，我也发现此绕组也用RCD吸 收电路取代亦可，如果芯片的辅助电源用反激供给则也可削去调整管的部分峰值电压（相 当一部份复位绕组）。输出回路需有一个整流二极管D1和一个续流二极管D2。由于其变压 器使用无气隙的磁芯，故其铜损较小，变压器温升较低。并且其输出的纹波电压较小。3.4双管正激变换器3.4.1、电路拓扑图3.4.2、电路原理其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器Lo （续流电感）起能量的 储存及传递作用，变压器初级无需再有复位绕组，因为D1、D2的导通限制了两个调整管关 断时所承受的电压。输出回路需有一个整流二极管D3和一个续流二极管D4 （其中D3、D
8、4 均最好选用恢复时间快的整流管）。输出滤波电容Co应选择低ESR（等效电阻）大容量，有 利于降低纹波电压（当然这对于其它拓扑结构的也是这样要求）。3.4.3、工作特点a、在任何工作条件下，为使两个调整管所承受的电压不会超过Vs+Vd （Vs：输入电 压；Vd:Dl、D2的正向压降，），DI、D2必须是快恢复管b、在与单端正激变换器相比，无需复位电路，有利于简化电路和变压器设计；功率器 件可选择较低的耐压值；功率等级也会很大，据我所知现在很多大功率等级的通信 电源及电力操作电源都选用了这种电路。c、两个调整管工作状态一致，同时处通态或断态。我个人建议在大功率等级电源中选 用此种电路，主要是调整
9、管好选。3.5推挽式变换器3.5.1、电路拓扑图3.5.2、电路原理其变压器T1起隔离和传递能量的作用。在开关管Q1开通时，变压器T1的Np1绕组工 作并耦合到付边Ns1绕组，开关管Q关断时Np向Ns释放能量；反之亦然。在输出端由续 流电感器Lo和D1、D2付边整流电路。开关管两端应加一RC组成的开关管关断时所产生的 尖峰吸收电路。3.5.3、工作特点a、在任何工作条件下，调整管都承受的两倍的输入电压。所以此电路多用于大功率等 级的DC/DC电源中，这样才有利于选材料。b、两个调整管都是相互交替打开的，所以两组驱动波形相位差要大于180（ 般书 上说差等于180）,因为要存在一定死区时间。3.6半桥变换器 3.6.1、电路拓扑图3.6.2、电路原理其变压器T1起隔离和传递能量的作用。开关管Q1导通时，Np绕组上承受一半的输入 电压，付边绕组电压使D1导通；反之亦然。输出回路D1、D2、L。、Co共同组成了整流滤 波电路。此电路减小了原边调整管的电压应力，所以是目前比较成熟和常见的电路；如PC Power 70%以上、电子镇流器60%都使用此电路。3.7全桥变换器3.7.1、电路拓扑图2、电路原理此电路多用于大功率等级电源中，目前国内许多研究机构都在此电路是做改造，但对 于多数的电源生产厂商来说此电路成熟的产品市场占有率很低，自身设计投入开发成本会 很高。
