开关电源基础知识学习资料

开关电源基础知识培训资料

工程技术研发中心何爱平2010.5.12

目录

一、开关电源的基本概念

二、开关电源最常用的三种拓朴电路三、典型反激式开关电源的电路分析四、开关的电源的工程设计五、开关电源常见的故障分析六、有关开关电源的概念问题七、开关电源的发展方向

2012-9-14

开关电源的基本概念1--什么是开关电源

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什是开关源什么是开关电源？

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加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某输出功率点上，反而高加而增长，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。

开关电源中应用的电力电子器件主要为快速恢复二极管、肖特基二极管和MOSFET，SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用。开关电源的三大特征

1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态；2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频；高频电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流。

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开关电源的种类

分类方法多种多样。分为分类方法多种多样分为AC/DC和DC/DC两大类，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。又可分为离线式非离线式，反激式、正激式半桥式全桥式Adaptor/内置式开关电源open open frame正激式、半桥式全桥式，openopenframe等。等

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我们公司常用的是AC/DC开关电源，都是离线反激式，2W~120W，有Adapter也有内置式。都由以下几部分组成：输入滤波器、整流、逆变器、输出整流器及输出滤波电路，控制电路保护电路等。

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开关电源基本概念2--线性电源PK开关电源

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线性电源：

整电路使输出稳定度很高、纹波很小，基本无干扰及噪声，技术成熟，在一定功率范围内有成本优势；

缺点：调整管工作在线性状态，调整管上的压差，导致损耗大，效率低35~60%，很难满足能效指令；体积大笨重；当电源功率达到一低，很难满足能效指令体积大笨重当电功率达到定程度（10~15W）时，其与开关电源相比已无成本优势；输入电压范围受限，只能用在降压条件下。开关电源：

优点：体积小重量轻(线性电源的20~30%)；效率高70~95%,易满足各国的能效要求；输入输出电压范围宽，模块化。

缺点电路复杂开发制程难度较大由于工作在高频缺点：电路复杂、开发、制程难度较大，由于工作在高频（50K~300K），干扰大、EMC难解决。

总而言之开关电源正逐渐取代线性电源应用领域越来越广泛总而言之，开关电源正逐渐取代线性电源，应用领域越来越广泛。

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开关电源基本概念3--主要技术指标要技术指标

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输入要求；

1、输入电压范围，2、输入电压频率，3、额定输入电流，4及瞬间停电，5、浪涌冲击电流，6、静态功耗效率，能效标准，7、输入单相或三相制，单相分两线制或三线制（classⅠ，classⅡ)，8、保险管。输出要求：

1、额定输出电压，2、额定输出电流，3、稳压精度：电压调整率，负载调整率，纹波及噪声；4、瞬态特性：启动时间，保持时间，输出电压的上升时间、下降时间、过冲、欠冲。保护功能及附属功能保护功能及附属功能：

1、OCP，OVP，OTP，欠压保护，限功率；2、绝缘电阻、绝缘电压、漏电流。结构求结构要求：

1、外形尺寸，2、外包装，3、安装条件，4、冷却方式，5、接口方式，6、重量，7、名牌。

安规标准及EMC标准：标准

1、认证标志，3C，UL，GS，PSE，2、EMI测试标准。使用环境条件：温度，湿度，耐震动冲击

寿命：。MTBF，MIL-STD-217F，XXXX小时

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开关电源基本概念4—专业术语

SMPS-switch mode power supply 开关电源开关电源PCB-Print circuit board 印刷电路板

PFC-power factor correction 功率因素校正p功率因素校正PWM-Pulse width modulation 脉宽调制FET-Field effect transistor 场效应管MTBFMTBF-Meantime between failure 平均无故障时间Mtibtfil平均无故障时间NTC-Negative temperature coefficient 负温度系数SOA-Safe operating area 安全工作区UVLO-under voltage lockout 欠压锁定OCP-Over current protection 过流保护OVPOVP-Over voltage protection 过压保护Overvoltageprotection过压保护OTP-Over temperature protection 过温保护

Irms. Iavg, Ir, Ip 电流的有效值，平均值，纹波值，峰值EMC=EMI+EMS，电磁兼容

RFI-Radio frequency interference 射频干扰100KHZ~300GHZROHS-RestrictionROHSRestriction of hazardous substanceofhazardoussubstance

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开关电源最常用的三种拓朴电路1—BUCK Converter 工作原理

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降压电路（Buck）其主要原件为：开关管SW、续流流二级管D电感L、电容电容C和负载电阻RL。

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ON-Stage:当SW导通时，电流经S、L到负载，能量同时储存在电感中，输出平均直流电压Vo；

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开关电源最常用的三种拓朴电路2—BUCK Converter 2

BUCKCt工作原理

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Off Stage:OffStage:当SW SWL电流方向不变，IL是下降的。感应电压使D上负下正导通续流，电容平滑输出电压；

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开关电源最常用的三种拓朴电路4—Boost Converter 工作原理

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升压电路（Boost）其主要元件：压控开关Q、二极管D、电感L容C和负载电阻RL。

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开关电源最常用的三种拓朴电路5—Boost Converter 工作原理

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On Stage：Q导通时，输入电压Vin全部加在电感上，同时在L上储存能量，负载的电流全来自C放电；

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Off StageOffStage：Q截止时，电感L电流方向不变，电压反向，这时L上的电压为左负右正，L上的自感电压和Vin相加为输出电压Vo，所以Vo高于Vin，这个高电压经D一部分为R供电，另一部分为C充电。这里的D是阻碍C的输出电压给Q短路烧坏Q，这里的C在设计时要求大点，用CLC滤波，纹波更小。

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开关电源最常用的三种拓朴电路7—Buck-Boost Converter 工作原理

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其主要元件：开关Q、二极管D、电感L、电容C2电阻。

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开关电源最常用的三种拓朴电路8—Buck-Boost Converter 工作原理

工作原理

1、当开关管Q导通Ton时，输入的直流电压Vi全部加在电感L两端，电感上的电压是上正下负，电感中的电流方向是由上向下流的，在原来的基础上线性增加，此时的电感储存能量；2、当开关管当开关管Q截止Toff时，电感中的磁能变成电能，电感时电感中的磁能变成电能电感L两端 …… 此处隐藏：3032字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……