开关电源基础知识

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1、开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止将直流电转化为高频 率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流 电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多.所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义开关电源的工作原理是1. 交流电源输入经整流滤波成直流；2. 通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上3. 开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载；4. 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目交流电源输入

2、时一般要经过厄流圈一类的东西，过滤掉电网上的干扰，同时也过滤掉电源对电网的干扰；在功率相同时，开关频率越高，开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高；开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出；ATX电源的主要组成部分EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低通网络能 滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信

3、号，同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来，构成 了电源抗电磁干扰的第一道防线。二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝，然后再次经过由电感和电容 组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波，然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电 路。保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件，而限流电阻 含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对内部元件的电流冲击。桥式整流器和高压滤波：经过EMI滤波后的市电，再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将输入端的交流电转变为脉冲直流电，目前有两种形式，一种是全 桥就是把四个二极管封装在一起，一种是用4个分立的二极管组成桥式整

4、流电路，作用相同，效果也一样。一般说来，在全桥附近应该有两个或更多的高大桶状元件，即高压电解电容，其作用 是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳的直流电。高压电解电容的使用与开关电路的设计有密切关系，其容量往往是以往电源评测时的焦点，但实际上它的容量和电源的 功率毫无关系，不过增大它的容量会减小电源的纹波干扰，提高电源的电流输出质量。PFC电路：PFC电路称为功率因素校正或补偿电路，功率因素越高，电能利用率就越大。目前PFC电路有两种方式，一种是无源式PFC，又称被动式PFC，一种是有源式 PFC， 又称主动式PFC。无源式PFC是通过一个工频电感来补偿交流输入的基波电流与电压的 相位差，

5、迫使电流与电压相位一致，无源PFC效率较低，一般只有 65%-70% ，且所用的工频电感又大又笨重，但由于成本低，仍有许多ATX电源采用这种方式。有源 PFC是由电子元器件组成的，体积小，重量轻，通过专用的IC去调整电流波形的相位，效率大大提高，达95%以上，但由于成本较高，通常只能在高级应用场合才能看到。开关三极管与开关变压器：开关电源顾名思义其核心就是开关二字。开关三极管和开关变压器是开关电源的核心部件，通过自激式或他激式使开关管工作在饱和、截止（即开、关）状态，从而在开关变压器的副绕组上感应出高频电压，再经过整流、滤波和稳压后输 出各种直流电压。开关三极管和开关变压器是ATX电源的核心部

6、件，其质量直接影响电源的好坏和使用寿命，尤其是开关三极管，工作在高反压状态下，没有足够的保护电路， 很容易击穿烧毁。开关管的品质直接决定了电源的稳定性，它也是电源中主要的发热元件，拆开电源后看到的主散热片上的两个晶体管就是开关管。度，截面积过小的变压器容易产生磁饱和而无法输出较大的功率，各个绕组的匝数直接影 响输出的电压，通常我们无法具体的掌握这些参数，所以无法准确的判断变压器到底能输 出多大的功率，只有通过电子负载机测量才能知道，另外，开关变压器的输出端虽然很多，但其中的某些输出端使用的却是相同的绕组，比如+3.3VDC 和+5VDC 就是这样，所以当+3.3VDC 输出最大电流时+ 5VD

7、C 就无法输出很大的电流了，所以我们不能将电源各个输出端的功率进行简单的累加。除主变压器外，一般电源内还应有两个小变压器，其中一个将开关电路控制信号进行放大以驱动开关管进行工作，同时还可以将开关管工作的高压区和集成电路工作的低压区进行物理隔离。另外一个完全是一套独立的小型开关电源，这就是我们所说的待机电路，其输出的电压为电源的主电路供电，同时通过+5V Sta ndBy端输出到主板来实现唤醒功低压整流滤波电路：经过高频开头变压器降压后的脉动电压同样要使用二极管和电容 进行整流和滤波，只是此时整流时的工作频率很高，必须使用具有快速恢复功能的肖特基 整流二极管，普通的整流二极管难当此任，而整流部分

8、使用的电容也不能有太大的交流阻 抗，否则就无法滤除其中的高频交流成分，因此选择的电容不但容量要大，还要有较低的 交流电阻才行，此外还能见到1、2个体积硕大的带磁心的电感线圈，与滤波电容一起滤除高频的交流成分，保证输出纯净的直流电。由于低压整流端需要输出很大的电流，所以整流二极管同样会产生大量的热量，这些二极管与前面的开关管都需要单独的散热片进行散热，电源中另一个散热片上所固定的就是这些元件。从这些元件输出的就是各种不同电压的输出电流了。稳压和保护电路：稳压电路通常是从电源输出端的输出电压取样出部分电压与标准电压作比较，比较出的差值经过放大后去驱动开关三极管，调节开关管的占空比，从而达到电压的稳

9、定。保护电路的作用是通过检测各端输出电压或电流的变化，当输出端发生短路、过压、过流、过载、欠压等到现象时，保护电路动作，切断开关管的激励信号，使开关管停振，输出电压和电流为零，起到保护作用开关电源输出电压的原因标签：开关电源 明纬电源开关电源厂 分类：综合电源技术更新日期：2009-04-03 16:131 ). 220V交流电压输入和整流滤波电路对开关管提供的工作电压不够，超出脉宽调整电路控制范围。2) 负载电路存在过流引起开关电源负载加重而导致输出电压下降。3) 开/关机切换错误，行扫描电路刚开始工作瞬间，开关电源即处于待机状态,此类故障适用于无预备电源的机器，CPU电源取自同一个电源，非

10、副电源提供。4) 开/关机接口电路末端因故障处于开机与待机之间的状态，从而导致开关电源输出电压低于正常值高于待机值。5 ) 保护电路末端因故障进入导通状态，使电源进入弱振状态，引起开关电源输 出电压下降。6 ).整流输出电路中二极管和滤波电容、限流电阻损坏引起输出电压低。7 ) 脉宽调制电路故障，不能对开关电源输出电压的变化作出正确的响应，对开 关管基极电压调整方向不对，从而造成开关电源输出电压低。8 ) 正反馈电路中的正反馈电阻值变化，续流二极管性能变质或恒流源故障，使正反馈量不足，导致振荡周期变长，振荡频率下降，从而引起开关电源输出电压低。9 ) 它激式开关电源因未得到行逆程脉冲而工作于低

11、频状态，造成输出电压低。2 判断故障的方法与步骤从上述分析的原因看出，引起电压低的原因涉及到了开关电源自身的各个部分和 与开关电源相关的所有电路，在检修时应先缩小故障范围。1 ) 先测开关管c极电压，确认开关管供电正常。2 ) 根据开关电源各个输出端电压判断故障。开关电源有的输出端电压正常,有的低于正常值。故障在输出电压低的这个整流 输出电路，应对电路中的限流电阻、 整流二极管、滤波电容进行检查代换， 若限流电阻发烫, 说明负载过流，查负载。开关电源各路输出均低。这种情况说明负载和整流输出电路均正常，故障在开关电源的正反馈电路、脉宽 调整、开/待机电路、保护电路。输出电压有的下降比例大，有的输

12、出电压下降比例小。测量结果说明故障在输出电压下降比例大的电路。此时可断开此路负载，如果断 开的是行电路，应接假负载。在断开负载后，再测开关电源各输出端电压，若恢复正常，可 判断所断电路的负载有过流现象。若仍不正常，说明故障在该整流滤波电路。3) 断开主负载、接上灯泡，判断是否负载故障。有些收台图闪、带负载后电压不稳的机器，难于鉴别故障是在电源或是负载时，可以采用 借法”用此电源带同等尺寸、相同B+电压的另一台机器行负载，进行判断。4） 保留启动、正反馈、软启动及负反馈电路。逐一一取消各种保护电路、待机控制电路末端三极管。开机观察故障是否消除，来逐步缩小故障范围。注意：兼有稳压作用的电路不能断开

13、（例如光电耦合器）。断开保护电路时，须谨慎，并采取防止电压升高的措施。5 ） 采用替代法、检修脉宽调整电路。用自制取样电路取代原取样电路，判断故障范围。弋换后，电压恢复正常，说明故障在取样电路及光耦电路。电压仍低，则断开原取样电路 B十接入点，如果电压还低，则检查B+滤波电容, 确认良好后，可以圈定故障在热底板部分。先查软启动电路是否对开关管B极分流了。仍不行，查正反馈、负反馈电路。查热底板部分的负反馈方法同检查电压高的方法相近，采用迫使B+输出高的思路（注意改变工作点不能造成B+过高扩大故障）。总之，在电源的维修中，当电压不稳时可采用逆向思维，电压高时使之变低，电压低时使之变高，必要时可采用

14、人为改变工作点电压。以利于查找故障点， 在于维修人员灵活掌握。这里只想为初学人员起抛砖引玉”的作用。开关电源中磁性元器件标签：开关电源 明纬电源开关电源厂 分类：综合电源技术 更新日期：2009-04-02 16:46 几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件电感器或变压器。例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波；在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波电压和电流；在缓冲电路中，用电感限制功率器件电流变化率；在升压式变换器中，储能和 传输能量；有时还用电感限制电路的瞬态电流等。而变压器用来将两个系统之间电气隔离，电压或阻抗变换，或产生相位移（3相Y变换）,存储和传输能量（反激变压器）

15、，以及 电压和电流检测（电压和电流互感器）。可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分 之一。磁性元器件一电感器和变压器与其他电气元件不同，使用者很难采购到符合自己要求 的电感和变压器。对于工业产品，应当有一个在规定范围内通用的规范化的参数，这对磁 性元件来说是非常困难的。而表征磁性元件的大多数参数（电感量，电压，电流，处理能量，频率，匝比，漏感，损耗 ）对制造商是无所适从的。相反，具体设计一个磁性元件在 满足电气性能条件下，可综合考虑成本，体积，重量和制造的困难程度，在一定的条件下 可获得较满意的结果。由于很难从市场上购得标准的磁性元器件，开关电源设计工作的大部分就是磁性元件 的设计。有经

16、验的开关电源设计者深知，开关电源设计的成败在很大程度上取决于磁性元 件的正确设计和制作。高频变压器和电感固有的寄生参数，引起电路中各色各样的问题， 例如高损耗、必须用缓冲或箝位电路处理的高电压尖峰、多路输出之间交叉调节性能差、 输出或输入噪声耦合和占空度范围限制等等，对初步进入开关电源领域的工程师往往感到手足无措。磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多，要直接得到唯一的答案是困难的。因为 要涉及到许多因素，因此设计结果绝不是唯一合理的。例如，不允许超过某一定体积，有 几个用不同材料的设计可以满足要求，但如果进一步要求成本最低，则限制了设计的选择 范围。因此最优问题是多目标的，相对的。或许是最小

17、的体积，最低成本，或是最高效率 等等。最终的解决方案与主观因素、设计者经验和市场供应情况有关。另一方面，正确的 设计不只是一般电路设计意义上的参数计算。还应当包含结构、工艺和散热等设计，而且 是更重要的设计。高频开关电源的很多麻烦是由于磁性元件工艺、结构和制造不合理引起 的。尽管磁性元件设计结果是相对的，不是唯一的。但至少设计结果应当是合理的。因此,开关电源设计者应当有比较好的磁学基础。遗憾的是在现今中等专业学校和高等院校中磁的讲解偏少，尤其是应用于 开关电源的实际磁的概念更少涉及。为此，本书试图在讲清工 程电磁的最基本概念的基础上，介绍磁性材料性能和选用以及高频条件下磁性元件工作的特殊问题、

18、磁性元件设计的一般方法和工艺结构。给初学者初步提供理论依据和经验数据,为进入 黑色艺术殿堂”打下必要的基础，并通过自己的不断实践，也成为开关电源磁性元 件的专家。开关电源标签：开关电源 明纬电源 开关电源厂 分类：综合电源技术更新日期：2009-04-01 16:55开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，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。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，这一点称为成本反转 点。随着电力电子

19、技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，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阔的发展空间。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。 另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源的分类人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术， 两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗 干扰的方向发展。开关电源可分为 AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变

20、换器现已实现模 块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺 制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。2.1DC/DC 变换DC/DC变换是将固定的直流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U0小于输入电压 Ui，极性相同。（2） Boost电路升压斩波器，其输出平均

21、电压U0大于输入电压 Ui，极性相同。（3） Buck Boost电路降压或升压斩波器，其输出平均电压 U0大于或小于输入电压 Ui,极性相反，电感传输。（4 ） Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压 Ui，极性相反，电容传输。当今软开关技术使得 DC/DC发生了质的飞跃，美国 VICOR公司设计制造的多种 ECI软 开关DC/DC 变换器，其最大输出功率有 300W、600W、800W 等，相应的功率密度为（6.2、10、17）W/cm3，效率为（8090 ）%。日本 NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为

22、（200300）kHz ，功率密度已达到27W/cm3 ，采用同步整流器（MOS FET代替肖特基二极管），使整个 电路效率提高到90 %。2.2AC/DC 变换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

23、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工作损耗增大，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。AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单相、 三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。开关电源的选用开关电源在输入抗干扰性能上，由于其自身电路结构的特点（多级串联），一般的输入干扰如浪涌电压很难通过，在输出电压稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势，其

24、输出电压稳定度可达（0.51 ）%。开关电源模块作为一种电力电子集成器件, 在选用中应注意以下几点：3.1输出电流的选择因开关电源工作效率高，一般可达到80 %以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出 计算公式为：ls=Klf式中：Is 开关电源的额定输出电流；If 用电设备的最大吸收电流；K 裕量系数，一般取 1.51.8 ;3.2接地开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，开关电源均采取 EMC电磁兼容措 施，因此开

25、关电源一般应带有 EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的 HA系列开关电 源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。3.3保护电路开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐 备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免 损坏用电设备或开关电源。开关电源技术的发展动向开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电 源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型 高智能化的元器件， 特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn Zn）材料上加

26、大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现 ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅 提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电 流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以 设计成N + 1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关

27、电源运行噪声大这一 缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论 上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故 仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产 业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国 国民经济的高速发展做出贡献。当今开关电源技术四大趋势标签：开关电源 明纬电源开关电源厂 分类：综合电源技术 更新日期：2009-03-31 14:11一、非隔离DC/DC技术迅速发展近年来，非隔离 DC/

28、DC技术发展迅速。目前一套电子设备或电子系统由于负载不同，会要求电源系统提供多个电压挡级。如台式PC机就要求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四种电压以及待机的+5V电压，主机板上则需要 2.5V、1.8V、1.5V甚至1V等。一套AC/DC 中不可能给岀这样多的电压输岀，而大多数低压供电电流都很大，因此开发了很多非隔离的DC/DC，它们基本上可以分成两大类。一类在内部含有功率开关元件，称DC/DC 转换器。另一类不含功率开关，需要外接功率MOSFET，称DC/DC控制器。按照电路功能划分， 有降压的STEP-DOWN 、升压的BOOST，还有能升降压的 BUCK-BOOST 或SEPI

29、C等，以及正 压转成负压的INVERTOR 等。其中品种最多，发展最快的还是降压的STEP-DOWN 。根据输岀电流的大小，分为单相、两相及多相。控制方式上以PWM为主，少部分为 PFM。在非隔离的DC/DC转换技术中，TI公司的预检测栅驱动技术采用数字技术控制同步BUCK，采用这种技术的 DC/DC 转换效率最高可以达到 97%，其中TPS40071 等是其代表 产品。BOOST升压方式也岀现了采用MOSFET代替二极管的同步 BOOST的产品。在低压领域，增加效率的幅度很大，而且正在设法进一步消除MOSFET的体二极管的导通及反向恢复问题。、开关电源吹响数字化号角目前在整个的电子模拟电路系

30、统中，电视、音响设备、照片处理、通讯、网络等都逐步实现了数字化，而最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域了。近年来，数字电源的研究势头不减，成果也越来越多。在电源数字化方面走在前面的公司有TI和Microchip 。TI公司既有DSP方面的优势，又兼并了PWM IC 专业制造商 UNITRODE 公司，该公司已经用TMS320C28F10 制成了通讯用的 48V输岀大功率电源模块，其中 PFC和PWM部分完全为 数字式控制。 现在，TI公司已经研发岀了多款数字式 PWM控制芯片。目前主要是 UCD7000 系列、UCD8000 系列和UCD9000 系列，它们将成为下一代数字电源的探路者。它们总

31、体上既包括硬件部分，还要做软件编程。硬件部分包括PWM的逻辑部分、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处理、驱动，同步整流的检测和处理等。目前在电源领域里的竞争主要还是性能价格的竞争，所以数字电源还有很长的路要走，然 而电源领域的数字化的号角已经吹响了。三、初级PWM控制IC不断优化有源箝位技术历经十余年经久不衰，自从2002年VICOR公司此项专利技术到期解禁之后，各家公司开发的新型有源箝位控制IC如雨后春笋般涌现，给用户提供了充分的选择。控制早期有源箝位控制技术的TI，不仅保持了原有的 UCC3580系列，又新开发了性能更优越的UCC2891-94，它采用电流型控制方式，综合了高边

32、箝位、低边箝位两种控制方案，给岀了全新的控制技巧。On Semi先推岀了低压(100V)有源箝位的NCP1560 控制芯片，随后又推岀了高压应用的控制芯片NCP1280 ，它既解决了 LCD TV等离子TV电源的要求，现在又直指下一代无风扇的PC机电源。美国NS公司的5000系列中专门有一款 LM5025 的有源箝位控制IC，连名不见经传的 Semtech 公司也给岀了有源箝位的控制芯片，型号是SC4910，可见其背后蕴藏着巨大的市场商机。直到最近TI公司又推岀的有源箝位控制ICUCC2897 ，已经将有源箝位的PWM控制做到了完美无缺。而台商飞兆公司则给岀了最廉价的有源箝位控制 IC，即SD

33、7558 和SD7559 。在大功率领域，全桥移相ZVS软开关技术在解决开关电源的效率上功不可没。从TI公司的UC3875至U UCC3895 ，再从Linear 公司的LTC1922 至U LTC3722 增加了自适应检测技 术，使全桥移相技术达到了顶峰。然而，在同步整流技术普遍应用的今天，它却无法实现最佳的ZVS同步整流。因为全桥移相电路在本质上是属于非对称的，它无法实现完全的 ZVS同步整流，由于其开启和关断过程总有一半是硬开关，因而效率比不上对称电路拓扑的ZVS方式的同步整流。最新的科技成果应该是INTERSIL 公司推岀的PWM对称全桥的ZVS控制IC-ISL6752 。它既能控制初

34、级侧的四个MOS开关为ZVS工作状态，又能准确地给岀控制二次侧的同步整流为 ZVS工作状态的驱动信号。采用这颗IC制作的400W 的DC/DC 再加上先进的功率 MOSFET，转换效率可达到 95%。对于小功率的开关电源，则仍旧是反激变换器的PWM控制IC ,但是它必须要能很好地解决二次侧的同步整流的控制方式。On Semi 公司的NCP1207 和NCP1377 是高压 AC/DC领域的佼佼者。若能再配上TI公司的反激变换器的同步整流控制IC-UCC27226 ，则能使它们成为几乎完美无瑕的高效率电源。低压DC/DC领域中的反激变换器控制IC中，Lin ear公司的LTC3806 则是上乘之

35、作。LTC3806 不仅能控制好 PWM，还给岀准确的二次侧同步整流 驱动信号，是低压小功率电源控制IC的杰作。综上所述，开关电源设计时可以选择最佳控制方式和最佳电路拓扑。大功率应该是全桥ZVS加上二次侧ZVS同步整流，典型控制 IC是ISL6752;中等功率到小功率应该是有源箝位正激变换ZVS软开关配上二次侧的预检测栅驱动技术的同步整流；而小功率应该是配好同步整流的反激变换。当然，这里没有绝对的界限，只是不同的条件下应该有相应的最佳选择。四、同步整流技术实现高效从上世纪90年代末期同步整流技术诞生以来，开关电源技术得到了极大的发展，采用IC控制技术的同步整流方案已经为研发工程师普遍接受，现在

36、的同步整流技术都在努力实现ZVS、ZCS方式的同步整流。从2002年美国银河公司发表了ZVS同步整流技术之后，现在已经得到了广泛应用。这种方式的同步整流系巧妙地将二次侧驱动同步整流的脉冲信号调为比一次侧的PWM脉冲信号的上升沿超前，下降沿滞后的方法实现了同步整流MOS的ZVS方式工作。最新问世的双输岀式PWM控制IC几乎都在控制逻辑内增加了对二次侧实现ZVS同步整流的控制端子。 例如:Lin ear 公司的LTC3722、LTC3723 ，INTERSIL 公司的ISL6752 等。这些IC不仅努力解决好初级侧功率MOSFET的软开关，而且着力解决好二次侧的ZVS方式的同步整流，转换效率可达9

37、4%以上。在非对称的 开关电源 电路拓扑中，特别是对于性能良好的正激电路或正激有源箝位电路，在二次侧的同步整流中，为了实现ZVS方式的同步整流， 消除MOSFET体二极管的导通损耗和反向恢复时间带来的损耗，TI公司的专利技术“预检测栅驱动技术“在控制芯片中增加了大量 的数字控制技术，正激电路同步整流的控制芯片UCC27228 的诞生使正激电路的效率达到了前所未有的高效率。再配合好初级侧的有源箝位技术之后，使这种最新的电路模式既做到了初 级侧的软开关ZVS方式工作，又解决了磁芯复位及能量回馈，减轻了功率MOSFET的电压应力，还做到了二次侧的 ZVS最佳状态的同步整流， 综合使用这两项技术的中小

38、功率的DC/DC变换器，其效率都在 94%以上，功率密度也都能达到200W/in 以上。五、专家观点：能源紧缺急需节能政策出台目前中国制造的开关电源占了世界市场的80%，但是高端市场上几乎没有我们的份额。我国目前能源紧缺，而电源行业又是一个与能源消耗密切相关的行业，所以需要政府以及学会 团体应该在几个方面给电源的发展方向作岀指导。首先，彩电电源的空载功耗。在城市里很多家庭晚上看完电视后，采用遥控关断的方法关机，使电力白白消耗。这时彩电的空载损耗多在3.5W 以上，欧洲标准是小于1W，日本标准是小于0.6W。第二，国内各个家电厂商对于电源的效率要求不高，只要求价格。例如，DVD生产商在外配电源适

39、配器时，宁可选择转换效率不足80%，空载损耗1.5W 的49元一台的适配器，却不愿意选择转换效率 90% 以上，空载损耗 V0.6W 的59元一台的适配器。目前，我们国家的石油进口已经超过50%，仍旧是缺油大国，如果私家车再多一些，我们到哪里去弄石油？是否该用法律及政策去鼓励企业和工程师多开发和生产高效率的电源 呢？?开关电源的分类?标签：开关电源明纬电源 开关电源厂 分类：综合电源技术更新日期：2009-03-30 21:23?摘要:开关电源 高频化是发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关

40、电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义关键词：开关电源高频小型1引言随着电力电子技术的告诉发展，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开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，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。开关

41、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， 这一成本反转点。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。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化， 并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。2开关电源的分类人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术， 两

42、者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干 扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。 以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。2.1 DC/DC 变换DC/DC变换是将固定的直流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

43、）。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。当今软开关技术使得 DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种 ECI 软开关DC/DC 变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W 等，相应的功率密度为（6、2

44、、10、17）W/cm3，效率为（80-90 ）%。日本 NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200300 ）kHz，功率密度已达到 27 W/cm3 ，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个 电路效率提高到 90% 。2.2 AC/DC 变换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

45、）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。AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单 项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。3开关电源的选用开关

46、电源在输入抗干扰性能上，由于其自身电路结构的特点（多级串联），一般的输入干扰如浪涌电压很难通过， 在输出电压稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优 势，其输出电压稳定度可达（0.51 ）%。开关电源模块作为一种电力电子集成器件，在 选用中应注意以下几点：3.1输出电流的选择因开关电源工作效率高，一般可达到80%以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为：ls=Klf式中：Is 开关电源的额定输出电流;If 用电设备的最大吸收电流;K 裕量系数，一般取 1.51.83.2接地开关电源比线性电源会产生更多

47、的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000. EN61000. FCC等EMC限制，形状开关电源均采取 EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。3.3保护电路开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块， 并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。4开关电源技术的发展动向开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源 轻、小、薄

48、的关键技术是高频化， 因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智 能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn ）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs ）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置 元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关 电源工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的的

49、可靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N + 1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。 针对开关电源运行噪声大这一缺点， 若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。解决开关电源电磁兼容性的三个

50、方法标签：开关电源 明纬电源开关电源厂 分类：综合电源技术更新日期：2009-03-28 17:43解决开关电源电磁兼容性，可从三个方面入手：1）减小干扰源产生干扰信号2）切断干扰信号传播途径;3 ）增强受干扰体抗干扰能力。解决开关电源内部电磁兼容性时，可以综合运用上述三个方法，以成本效益比及实施难易性为前提。对开关电源产生对外干扰，如电源线谐波电流、电源线传导干扰、电磁场辐射干扰等，只能用减小干扰源方法来解决。，可以增强输入输出滤波电路设计，改善有源功率因数校正（APFC ）电路性能，减小开关电源管及整流续流二极管电压电流变化率，采用各种软开关电路拓扑及控制方式等。另，加强机壳屏蔽效果， 改

51、善机壳缝隙泄漏， 并进行良好接处理。而对外部抗干扰能力，如浪涌、雷击应优化交流输入及直流输出端口防雷能力。通常，对1.2/50 ys开路电压及8/20 ys短路电流组合雷击波形，因能量较小，可采用氧化锌压敏电阻与气体放电管等组合方法来解决。静电放电，通常通信端口及控制端口小信号电路中，采用TVS管及相应接保护、加大小信号电路与机壳等电距离，或选用具有抗静电干 扰器件来解决。快速瞬变信号含有很宽频谱，很容易以共模方式传入控制电路内，采用防静电相同方法并减小共模电感分布电容、加强输入电路共模信号滤波（如加共模电容或插入损耗型铁氧体磁环等）来提高系统抗扰性能。减小开关电源内部干扰，实现其自身电磁兼容

52、性，提高开关电源稳定性及可靠性，应 从以下几个方面入手：注意数字电路与模拟电路PCB布线正确分区、数字电路与模拟电路电源正确去耦；注意数字电路与模拟电路单点接、大电流电路与小电流特别是电流电压取样电路单点接以减小共阻干扰、减小环影响；布线时注意相邻线间间距及信号性质，避免产生串扰；减小线阻抗；减小高压大电流电路特别是变压器原边与开关管、电源滤波电容电路所包围面积；减小输出整流电路及续流二极管电路与直流滤波电路所包围面积；减小变压器漏电感、滤波电感分布电容；采用谐振频率高滤波电容器等。MCU与液晶显示器数据线、 址线工作频率较高， 是产生辐射主要干扰源； 小信号电路 是抗外界干扰最薄弱环节， 适

53、当增加高抗干扰能力 TVS及高频电容、铁氧体磁珠等元器件， 以提高小信号电路抗干扰能力；与机壳距离较近小信号电路， 应加适当绝缘耐压处理等。功率器件散热器、主变压器电磁屏蔽层要适当接，综合考虑各种接措施， 有助于提高整机电磁兼容性。各控制单元间大面积接用接板屏蔽，可以改善开关电源内部工作稳定性。整流器机架上，要考虑各整流器间电磁耦合、整机线布置、交流输入中线、线及直流 线、防雷线间正确关系、电磁兼容量级正确分配等。开关电源对内、外干扰及抗干扰中，共模信号与开关器件工作方式、散热器安装及整 机PCB板与机壳连接有相当复杂关系，共模信号一定条件下又可转变成差模信号。解决共 模干扰最简单方法是解决好

54、各电路单元及整机端口、机壳间问题。整机屏蔽难以实施且成本较高，无可奈何情况下才采用该措施。开关电源的原理和发展趋势标签：开关电源 明纬电源开关电源厂 分类：综合电源技术 更新日期：2009-03-27 15:40 第一节高频开关电源电路原理高频开关电源由以下几个部分组成：一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公 共电网。2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高， 体积、重量与输出功率之比越小。4、输

55、出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对 整机进行各种保护措施。三、检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。四、辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。第二节开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源 E通过开关K和滤波电路提供给负载 RL，在整个开关接通期间，电源 E向负载提供能量；当开关 K断 开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源

56、向负载提供能量是断续的，为使 负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值 EAB可用下式表示：EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期 （即开关接通时间 TON和关断时间TOFF之和）。由式可知，改变开关电源接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平

57、均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压 V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为时间比率控制”（TimeRatioControl,缩写为 TRC ）。按TRC控制原理，有三种方式：一、 脉冲宽度调制（PulseWidthModulation,缩写为 PWM ）开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。二、 脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation,缩写为 PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。三、混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能

58、改变的方式，它是以上二种方式的混合。第三节开关电源的发展和趋势1955年美国罗耶（GH.Roger）发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（JenSen）发明了自激式推挽双变压器，1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了 1 9 6 9年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极 管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了2 5千赫的开关电源。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终 端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息

59、产业飞速发展不可缺少的一种 电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的10 0kHz、用MOS-FET制成的5 0 0 kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频 率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度 提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样,不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开

60、关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌 的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这 种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可 望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。?开关电源的基本原理分析? 标签：开关电源 明纬电源 开关电源厂 分类：综合电源技术 更新日期：2009-03-26 17:39? 开关电源 是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电 子产品。因为开关三极管总是工作在开”和 关”的状态，所以叫开

61、关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它 的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频 干扰，电路复杂不易维修等。在谈开关电源之前，先熟悉一下变压器反馈式振荡电路，能产生有规律的脉冲 电流或电压的电路叫振荡电路，变压器反馈式振荡电路就是能满足这种条件的电路；它于基本放大电路与一个反馈回路组成，其中C2、L1组成一个并联谐振选频电路，在电路通电的瞬间 VT导通，此时在 C2、L1组成的并联谐振电路上产生非常丰富 的谐波，当外加频率和并联谐振电路的固有频率

62、相等时，电路进入振荡状态，并通过L3反馈到VT的基极进一步放大，最终形成有规律的脉冲电流或电压输出到负载 RL上。开关电源就是围绕变压器反馈式振荡电路而设计，只不过在原来的基础上增加了一些保护和控制电路，我们可以用分析振荡电路的方法来分析开关电源。开关电源振按荡方式分， 可以分为自激式和它激式两种，自激式是无须外加信号源能自行振荡，自激式完全可以把它看作是一个变压器反馈式振荡电路，而它激 式则完全依赖于外部维持振荡，在实际应用中自激式应用比较广泛。根据激励信号 结构分类；可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种，脉冲调宽是控制信号的宽度，也就是 频率，脉冲调幅控制信号的幅度，两者的作用相同都是使振荡频率维持在某一范围 内，达到稳定电压的效果，变压器的绕组一般可以分成三种类型，一组是参与振荡 的初级绕组，一组是维持振荡的反馈绕组，还有一组是负载绕组在家用电器中使用 的开关电源，将220V的交流电经过桥式整流，变换成 300V左右的直流电，滤波 后进入变压器后加到开关管的集电极进行高频振荡，反馈绕组反馈到基极维持电路 振荡，负载绕组感应的电信号，经整流、滤波、稳压得到的直流电压给负载提供电 能。负载绕组在提供电能的同时，也肩负起稳定电压的能力，其原理是在电压输出 电路接一个电压取样装置，监测输