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1、开关电源基础（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）分类与原理开关电源分为,隔离与非隔离两种形式,在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式,在下文中,非特别说明,均指隔离电源。隔离电源按照结构形式不同,可分为两大类:正激式和反激式。反激式指在变压器原边导通时副边截止,变压器储能。截止是通过次级绕组的感应电动势与次级整流管反相达到的。原边截止时,副边导通,能量释放到负载的工作状态,一般常规反激式电源单管多,双管的不常见。正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载,能量通过变压器直接传递。按规格又可分为常规正激,包括单管正激,双管正激。半桥、桥式电路都属于
2、正激电路。一般在小功率场合可选用反激式。稍微大一些可采用单管正激电路,中等功率可采用双管正激电路或半桥电路,低电压时采用推挽电路,与半桥工作状态相同。大功率输出,一般采用桥式电路,低压也可采用推挽电路。反激式电源因其结构简单,省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感,而在中小功率电源中得到广泛的应用。一般介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦,输出功率超过100瓦就没有优势. 少数利用芯片可以达到300W。输出功率大小与输出电压高低有关。反激式电源占空比由变压器原副边匝数比确定,做反激的看法是,可以先确定反射电压(输出电压通过变压器耦合反映到原边的电压值。在一定电压范围内输出电压升高,使反射电压
3、提高则工作占空比增大,开关管损耗降低。反射电压降低则工作占空比减小,开关管损耗增大。当然这也是有前提条件,当占空比增大,则意味着输出二极管导通时间缩短,为保持输出稳定,更多的时候将由输出电容放电电流来保证,输出电容将承受更大的高频纹波电流冲刷,而使其发热加剧,这在许多条件下是不允许的。占空比增大,改变变压器匝数比,会使变压器漏感加大 (?,使其整体性能变差,当漏感能量大到一定程度,可充分抵消掉开关管大占空带来的低损耗,时就没有再增大占空比的意义了,甚至可能会因为漏感反峰值电压过高而击穿开关管。由于漏感大,可能使输出纹波,及其他一些电磁指标变差。当占空比小时,开关管通过电流有效值高,变压器初级电
4、流有效值大,降低变换器效率,但可改善输出电容的工作条件,降低发热。实践证明600V管子反射电压不要大于100V,650V管子反射电压不要大于120V,把漏感尖峰电压值钳位在50V时管子还有50V的工作余量。现在由于MOS管制造工艺水平的提高,一般反激电源都采用700V或750V 甚至 800-900V的开关管。像这种电路,抗过压的能力强一些开关变压器反射电压也可以做得比较高一些,最大反射电压在150V比较合适,能够获得较好的综合性能。反激电源的反射电压还与一个参数有关,那就是输出电压,输出电压越低则变压器匝数比越大,变压器漏感越大,开关管承受电压越高,有可能击穿开关管、吸收电路消耗功率越大,有
5、可能使吸收回路功率器件永久失效(特别是采用瞬变电压抑制二极管的电路。在设计低压输出小功率反激电源的优化过程中必须小心处理,其处理方法有几个:1、采用大一个功率等级的磁芯降低漏感,这样可提高低压反激电源的转换效率,降低损耗,减小输出纹波,提高多路输出电源的交差调整率,一般常见于家电用开关电源,如光碟机、DVB机顶盒等。2、如果条件不允许加大磁芯,只能降低反射电压,减小占空比。降低反射电压可减小漏感但有可能使电源转换效率降低,这两者是一个矛盾,必须要有一个替代过程才能找到一个合适的点,在变压器替代实验过程中,可以检测变压器原边的反峰电压,尽量降低反峰电压脉冲的宽度,和幅度,可增加变换器的工作安全裕
6、度。一般反射电压在110V时比较合适。3、增强耦合,降低损耗,采用新的技术,和绕线工艺,变压器为满足安全规范会在原边和副边间采取绝缘措施,如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感性能,现实生产中可采用初级绕组包绕次级的绕法。或者次级用三重绝缘线绕制,取消初次级间的绝缘物,可以增强耦合,甚至可采用宽铜皮绕制。文中低压输出指小于或等于5V的输出,像这一类小功率电源,本人的经验是,功率输出大于20W输出可采用正激式,可获得最佳性价比,当然这也不是决对的,与个人的习惯,应用的环境有关系关于反激电源用磁性芯,磁路开气隙反激电源变压器磁芯在工作在单向磁化状态,所以磁路需要开气隙. 两个作用。其一
7、是传递更多能量,其二防止磁芯进入饱和状态。气隙的处理需要非常小心,气隙太大可使漏感变大,磁滞损耗增加,铁损、铜损增大,影响电源的整机性能。气隙太小有可能使变压器磁芯饱和,导致电源损坏。反激式变换器一般有两种工作方式:完全能量转换(电感电流不连续和不完全能量转换(电感电流连续。这两种工作方式的小信号传递函数是截然不同的,动态分析时要做不同的处理。实际上当变换器输入电压在一个较大范围发生变化,和(或者负载电流在较大范围内变化时,必然跨越两种工作方式,因此,常要求反激式变换器在完全能量和不完全能量转换方式下都能稳定工作。开关式稳压电源的工作原理日期:2007-01-29随着全球对能源问题的重视,电子
8、产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源虽然电路结构 简单、工作可靠,但它存在着效率低(只有40% -50%、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。为了提高效率,人们研制出了开关式稳压电源,它的效率可达85% 以上,稳压范围宽,除此之外,还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点,是一种较理想的稳压电源。正因为如此,开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备 中,本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和
9、使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算,即Uo=UmT1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。从上式可以看出,当Um 与T 不变时,直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路 图二 开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基
10、本电路框图如图二所示。交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。2.单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为
11、上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。 单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。3.单端正激式开关电源单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,
12、VD2也导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。 在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50-200 W的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。4.自激式开关稳压电源自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也
13、是目前广泛使用的基本电源之一。 当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2 中感应出使VT1 基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1 很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,致使VT1退出饱和区,Ic 开始减小,在L2 中感应出使VT1 基极为负、发射极为正的电压,使VT1 迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输人电压又经R1给C1反向充 电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,
14、电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负 载输出所需要的电压。自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。5.推挽式开关电源推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外 激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。 这种电路的优点是两个开关管容易驱动
15、,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100-500 W范围内。6.降压式开关电源降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1 导通时,二极管VD1 截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管 VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。 这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。7.升压式开关电源升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管
16、 VT1 导通时,电感L储存能量。当开关管 VT1 截止时，电感感应出左负右正的电压，该电压叠加在输人电压上，经二极管 VD1 向负载供电，使输出电压大于输人电压，形成升压式开关电源。 反转式开关电源 反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关 管 VT1 之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压，电路均能正常工作。 当开关管 VT1 导通时，电感 L 储存能量，二极管 VD1 截止，负载 RL 靠电容 C 上次的 充电电荷供电。当开关管 VT1 截止时，电感中的电流继续流通，并感应出上负下正的电压， 经二极管 VD1 向负载供电，同时给电容充电。 以上介
17、绍了脉冲宽度调制式开关稳压电源的基本工作原理和各种电路类型，在实际应 用中，会有各种各样的实际控制电路，但无论怎样，也都是在这些基础上发展出来的。 单端反激 RCC 原理详解 RCC(RINGING CHOKE CONVERTER是一种非定频电源. 如图为一个简单的 RCC 原理图。V?为输入电源，R2、R3 串联构成启动电阻，L2、L3、L4 构成变压器，其 中 L2 为初级绕组，L3 为次级绕组，L4 为反馈绕组，R14 为输出电容的 ESR，Dz、R6 和光耦构成反馈电路来稳 压。 工作过程如下：上电以后，输入电压通过启动电阻 R2、R3 给电容 C15 充电，当 C15 上的电压达到开
18、关管的开 启电压时， 开关管开始导通，电流随 C15 上的电压增加而增大， 于是初级绕组上跟着产生一个电压， 大小为 L2*di/dt， 根据变压器原理可知反馈绕组 L4 上也会产生一个与匝数成正比的反馈电压，这里的极性是正反馈，所以反馈电压 与 C15 上的电压叠加形成更高的栅极电压， 使开关管导通电阻迅速减小， 初级绕组上的电压迅速变大， 这样反馈 电 压又迅速增大，如此循环，最终导致开关管迅速进入饱和导通状态。开关管饱和导通以后，输入电压全部加在初级 绕组 L2 两端，L2 的电流线性增大，增大的速 度为 Vin/L2。这个电流流过采样电阻 R13，在其两端产生一个电压， 这个电压达到
19、0.7V 时，三极管 Q2 开始导通，于是开始释放开关管栅极的电荷，栅极电压开始下降，当下降到足 够低时，开关管开始退出饱和导通状态，进入线性工作区，于是开始了另一个正反馈，这个正反馈使开关管迅速进 入截止状态而关断。在开关管饱和导通期间，初级产生了一个电流，设为 Ipp，因此变压器磁芯及气隙里建立了相 应的一个磁场，我们知道磁场是存有能量的，所以变压器就存储了一定的能量，用电赣量和电流表达为 0.5*L2*Ipp*Ipp. 当开关管关断以后，这个能量会通过次级绕组及反馈绕组释放出来，反馈绕组功率很小，忽略不 计，我们认为能量全部通过次级释放。根据能量守恒可计算出初次级 峰值电流之间的关系：
20、0.5*L2*Ipp*Ipp = 0.5*L3*Ips*Ips Ips/Ipp =(L2/L1= 匝比 Ipp 为初级峰值电流，Ips 为次级峰值电流 释放能量期间，次级绕组电流下降的速度为 Vo/L3，当电流下降至 0 时，磁场储能释放完毕。但是，由于开关管的 寄生电容储存了电场能，于是这个电 容将和初级电感产生正弦振荡，频率因开关管和变压器电感量而定，小功率 的一般在 1MHz 左右，当开关管电压 Vds 振荡到足够低时，反馈绕组则振荡到足够 高，以至开关管栅极电压达到 开启电压，于是进入了下一个导通周期 ?，如此周而复始，便使得开关管不断地导通-关断-导通-关断-.，形成了 一个自 激振
21、荡转换器。这便是 RCC 工作过程的分析。 然后，我们来看看怎么稳压的。这里采用了简单的稳压管方式来稳压。稳压管串上光电耦合器。电压达到输出 电压时，稳压管和光耦导通，占空比被稳定在合适的值从而稳定输出电压。 最后，来看看一些比较关键的元器件。 1，启动电阻 R2,R3，刚开始上电的瞬间，开关管的驱动信号依靠这两个启动电阻。由于电压很高，所以采用两 个串联，以保证功率降额和电 压降额，保证可靠性。此电阻大小也有讲究。他们会对短路功率和空载功耗起关键 作用。对于 MOS 开关管，此电阻可以取得很大，2M 以上都没问题。电阻值越 大，短路功率和空载功耗也将越小。 2，C15， 此电容为隔直电容，但
22、其作用可不只隔直，对短路功耗也有影响。取值大小应合适，太大了影响正 反馈强弱，可能不起振，太小了也可能导致短路时不打嗝，徒增短路功耗。 3，其他功率器件选择和一般反激一样，不再赘述。 另一介绍: 220V 市电压整流滤波电路产生的 300V 直流电压分两路输出：一路通过开关压器 T1 初级绕组加到开 关管 Q2 的漏极（D 极）；另一路通过启动电阻 R1 加到开关管 Q2 栅极（G 极），使 Q2 导通。 开关管 Q2 导通后，其集成电极流在开关变压器 T1 初级组上产生1 正、2 负的感应电动势。由于互感， T1 正反馈绕组相应产生3 正、4 负的感应电动势。于是 T13 脚上的正脉冲电压通
23、过 C5、R8 加到 Q2 的 G 极与源极（S 极）之间，使 Q2 漏极电流进一步增大，于是开关管 Q2 在正反馈雪崩过程的作用 下，迅速进入饱和状态。 开关管 Q2 在饱和期间，开关变压器 T1 次级绕组所接的整流滤波电路因感应电动势反相而截止，于是 电能便以磁能的方式存储在 T1 初级绕组内部。由于正反馈雪崩过程时间极短，定时电容 C5 来不及充 电（等效于短路）。在 Q2 进入饱和状态后，正反馈绕组上的感应电压对 C5 充电，随着 C5 充电的不 断进行，其两端电位差升高。于是 Q2 以导通回路被切断，使 Q2 退出饱和状态。 开关管 Q2 退出饱和状态后，其内阻增大，导致漏极电流进一
24、步下降。由于电感中的电流不能突变，于是开关变压 器 T1 各个绕组的感应电动势反相，正反馈绕组3 端负的脉冲电压与定时电容 C5 所充 的电压叠加后，使 Q2 迅速截止。 开关管 Q2 在截止期间，定时电容 C5 放电，以便为下一个正反馈电压（驱动电压）提供电路，保证开关管 Q2 能够再次进入饱和状态。同时，开关变压器 T1 初级绕组存储的 能量耦合到次级绕组并通过整流管整流后，向滤波电容提供能量。 当初级绕组的能量下降到一定值时，根据电感中的电流不能突变的原理，初级绕组便产生一个反铅电动势，以 抵抗电流的下降，该电流在 T1 初级绕组产生1 正、 2 负的感应电动势。T13 脚感生和正脉冲电
25、压通过正反馈 回路，使开关管 Q2 又重新导通 ?。因此，开关电源电路便工作在自激振荡状态。 通过以上介绍可知，在自激振荡状态，开关管的导通时间由定时电容 C5 充电时间决定；开关管截 止时间，由 C5 放电时间决定。 在开关管 Q2 截止期间，开关变压器 T1 初级绕组存储的能量经次级绕组的耦合，二极管整流供负载。 开关电源基础知识介绍 电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff,幅度为0的脉冲电压。这样,4 反激变换器 正激变换器 反激框图2021-3-14 PFC简介二合一电源板框图2021-3-14 思考与讨论？ 为什么一般情况下交流低压输入时器件温升更高？ 为什么交流高压输入时待机功耗与
26、漏电流更高？ 整机绝缘耐压测试NG，主要问题可能是？ 整机接地电阻测试NG，主要问题可能是？ 整机开机无24V输出，24V输出线材拔除后重启电 源，24V输出正常，能否说明电源板无异常？ 2021-3-14 21 谢谢 2021-3-14 22 开关电源工作原理是什么？开关电源原理图分析开关电源工作原理是什么？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
27、频那开关电源就没有意开关电源的工作流程是：电源输入滤波器全桥整流直流滤波开关管（振荡逆变）开关变压器输出整流与滤波。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的 交流电源输入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,
28、以得到需要的输出; 一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源. 主要用于工业以及一些家用电器上，如电视机，电脑等 开关电源原理图分析1、正激电路 电路的工作过程：a 开关S开通后,变压器绕组N1两端的电压为上正下负,与其耦合的N2绕组两端的电压也是上正下负.因此VD1处于通态,VD2为断态,电感L的电流逐渐增长; b S关断后,电感L通过VD2续流,VD1关断.S关断后变压器的激磁电流经N3绕组和VD3流回电源,所以S关断后承受的电压为 . c 变压器的磁心复位:开关S开通后,变压器的激磁电流由零开始,随着时间的增加而线性的增长,直到S关断.为防止变压器的激磁电
29、感饱和,必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的一段时间内降回零,这一过程称为变压器的磁心复位.正激电路的理想化波形: 变压器的磁心复位时间为: Tist=N3*Ton/N1 输出电压:输出滤波电感电流连续的情况下: Uo/Ui=N2*Ton/N1*T 磁心复位过程: 2、反激电路 反激电路原理图 反激电路中的变压器起着储能元件的作用,可以看作是一对相互耦合的电感. 工作过程: S开通后,VD处于断态,N1绕组的电流线性增长,电感储能增加; S关断后,N1绕组的电流被切断,变压器中的磁场能量通过N2绕组和VD向输出端释放.S关断后的电压为:us=Ui+N1*Uo/N2 反激电路的工作模式:
30、 电流连续模式:当S开通时,N2绕组中的电流尚未下降到零. 输出电压关系:Uo/Ui=N2*ton/N1*toff 电流断续模式:S开通前,N2绕组中的电流已经下降到零. 输出电压高于上式的计算值,并随负载减小而升高,在负载为零的极限情况下, ,因此反激电路不应工作于负载开路状态. 反激电路的理想化波形 开关电源百科名片 开关电源开关电源1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
31、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目录用途与简介 1. 用途 2. 简介分类与发展方向 1. 开关电源的分类 2. 自激式 3. 微型低功率开关电源 4. 它激式 5. 产品发展方向 6. 技术发展动向 7. 开关电源的发展和趋势工作原理 1. 原理简介 2. 电路原理 3. 开关条件 4. 高频条件 5. 直流条件功能 1. DC/DC变换 2. Buck电路 3. Boost电路 4. BuckBoost电路 5. Cuk电路 6. 隔离型电路 7.
32、 AC/DC变换使用指南 1. 提高待机效率的方法 2. 输出计算 3. 接地 4. 保护电路产品特点 1. 特点介绍 2. 开关电源的三个条件产品测试 1. 耐压测试 2. 纹波测试 3. 漏电流测试 4. 温度测试 5. 输入电压调节率测试 6. 负载调节率测试成套开关柜 1. 简介 2. 开关柜常见种类 3. 相关标准用途与简介 1. 用途 2. 简介分类与发展方向 1. 开关电源的分类 2. 自激式 3. 微型低功率开关电源 4. 它激式 5. 产品发展方向 6. 技术发展动向 7. 开关电源的发展和趋势工作原理 1. 原理简介 2. 电路原理 3. 开关条件 4. 高频条件 5. 直
33、流条件功能 1. DC/DC变换 2. Buck电路 3. Boost电路 4. BuckBoost电路 5. Cuk电路 6. 隔离型电路 7. AC/DC变换使用指南 1. 提高待机效率的方法 2. 输出计算 3. 接地 4. 保护电路产品特点 1. 特点介绍 2. 开关电源的三个条件产品测试 1. 耐压测试 2. 纹波测试 3. 漏电流测试 4. 温度测试 5. 输入电压调节率测试 6. 负载调节率测试成套开关柜 1. 简介 2. 开关柜常见种类 3. 相关标准展开编辑本段用途与简介用途开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪
34、器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。 简介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
35、，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。 编辑本段分类与发展方向开关电源的分类 开关电源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
36、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，也有AC/AC DC/AC 如逆变器 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。 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。 微型低功率开关电源 320W单组开关电源开关电源正在走向大众化，微型化。开关电源将逐步取代变压器在生活中的所有应用，低功率微型开
37、关电源的应用要首先体现在，数显表、智能电表、 充电器等方面。现阶段国家在大力推广智能电网建设，对电能表的要求大幅提高，开关电源将逐步取代变压器在电能表上面的应用。 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。比如在家用电器中使用的上海正艺科技生产的开关电源，将220V的交流电经过桥式整流，变换
38、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，监测输出电压的变化情况，及时反馈给振荡电路调整振荡频率，从而达到稳定电压的目的，为了避免电路的干扰，反馈回振荡电路的电压会用光电耦合器隔离。 产品发展方向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，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小
39、、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。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。 开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT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，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。 技术发展动向开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、
40、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
41、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N1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。 开关电
42、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（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，年美国 开关电源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
43、极性晶体管制成的kHz、用制成的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
44、。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。 编辑本段工作原理原理简介开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。 与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程
45、是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。 控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。 开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的
46、布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。 电路原理所谓开关电源，顾名思义，就是这里有一扇门，一开门电源就通过，一关门电源就停止通过，那么什么是门呢，开关电源里有的采用可控硅，有的采用开关管，这两个元器件性能差不多，都是靠基极、（开关管）控制极（可控硅）上加上脉冲信号来完成导通和截止的，脉冲信号正半周到来，控制极上电压升高，开关管或可控硅就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，通过开关变压器传到次级，再通过变压比将电压升高或降低，供各个电路工作。振荡脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电源被关断
47、，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的工作频率高于50HZ低频。那么推动开关管或可控硅的脉冲如何获得呢，这就需要有个振荡电路产生，我们知道，晶体三极管有个特性，就是基极对发射极电压是0.65-0.7V是放大状态，0.7V以上就是饱和导通状态， -0.1V- -0.3V就工作在振荡状态，那么其工作点调好后，就靠较深的负反馈来产生负压，使振荡管起振，振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定，振荡频率高输出脉冲幅度就大，反之就小，这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端获得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后通过光电耦合器，将这个基准电压返回振荡管的基极，来调整震荡频率的高低，如果变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，通过光电耦合器获得的正反馈电压也升高，这个电压加到振荡管基极上，就使振荡频率降低，起到了稳定次级输出电压的稳定，太细的工作情况就不必细讲了，也没必要了解的那么细的，这样大功率的电压由