开关电源的控制方式综述
开关电源的控制方式综述
开关电源控制方式综述：
1. 磁力调节控制：利用外加磁场对调节量进行控制，在变压装置的内部产生一个变化的磁场。此方式能够根据系统需要和环境变化而变更功率，由于控制简单方便，因此得到了广泛的应用。
2. 继电器控制：工作方式是控制负载输入是否有电入继电器，就能控制开关电源的输出是否开启。
3. 控制电压变化：通过对开关电源的电压输入进行控制，从而达到控制输出电压的目的。
4. 变频控制：变频技术可以使电机的转速根据需要进行变化，从而控制开关电源的输出。
5. 智能PID控制：采用微处理器技术，计算器获取实时输出数据，再综合考虑负载等，然后决定输出功率参数以及输出电压。它有很好的控制稳定性，肯定能达到所需要的效果。
6. 端子控制：在控制制面，通常需要多个档位，所以可以通过改变电源线路的端子数量来改变输出功率，从而达到控制的目的，如改变全部端子的端子数量，将改变输出功率和电压。
7. 固定频率继电控制：其基本原理是通过控制一个固定的频率继电器，改变输出电压，从而控制开关电源的输出能力，达到控制的目的。
8. 微型控制器控制：可以利用智能电路，搭配传感器，实现对开关电源输出的控制。此种控制方式具有效率高、响应快、精度高以及省电等优点。
9. 模拟型控制：可以利用与负载电流相反的电流来控制，当两个电流相等时表示控制完成，从而达到控制的效果。这种方式的控制准确度较高，但是操作繁琐重复性高，控制速度较慢。
10. 档位控制：简单易操作，可以根据负载改变功率以及电压，因此是目前比较常用的控制方式之一。
单片机控制开关电源
单片机控制开关电源 单片机控制开关电源,单从对电源输出的控制来说,可以有几种控制方式. 其一是单片机输出一个电压(经DA芯片或PWM方式),用作电源的基准电压.这种方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压,可以用按键输入电源的输出电压值,单片机并没有加入电源的反馈环,电源电路并没有什么改动.这种方式最简单. 其二是单片机扩展AD,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,调整DA的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作.这种方式单片机已加入到电源的反馈环中,代替原来的比较放大环节,单片机的程序要采用比较复杂的PID算法. 其三是单片机扩展AD,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,输出PWM波,直接控制电源的工作.这种方式单片机介入电源工作最多. 第三种方式是最彻底的单片机控制开关电源,但对单片机的要求也最高.要求单片机运算速度快,而且能够输出足够高频率的PWM波.这样的单片机显然价格也高. DSP类单片机速度够高,但目前价格也很高,从成本考虑,占电源成本的比例太大,不宜采用.
廉价单片机中,AVR系列最快,具有PWM输出,可以考虑采用.但AVR单片机的工作频率仍不够高,只能是勉强使用.下面我们具体计算一下AVR单片机直接控制开关电源工作可以达到什么水平. AVR单片机中,时钟频率最高为16MHz.如果PWM分辨率为10位,那么PWM波的频率也就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625(Hz),开关电源工作在这个频率下显然不够(在音频范围内).那么取PWM分辨率为9位,这次开关电源的工作频率为16000000/512=32768(Hz),在音频范围外,可以用,但距离现代开关电源的工作频率还有一定距离. 不过必须注意,9位分辨率是说功率管导通-关断这个周期中,可以分成512份,单就导通而言,假定占空比为0.5,则只能分成256份.考虑到脉冲宽度与电源的输出并非线性关系,需要至少再打个对折,也就是说,电源输出最多只能控制到1/128,无论负载变化还是网电源电压变化,控制的程度只能到此为止. 还要注意,上面所述只有一个PWM波,是单端工作.如果要推挽工作(包括半桥),那就需要两个PWM波,上述控制精度还要减半,只能控制到约1/64.对要求不高的电源例如电池充电,可以满足使用要求,但对要求输出精度较高的电源,这就不够了.
开关电源控制原理
开关电源控制原理 开关电源是一种非常常见的电源类型，它通过开关管的开关控制来实 现电压或电流的调节。开关电源的控制原理涉及到多个方面，主要包 括以下几个方面： 一、开关管的控制 开关电源的基本原理就是通过开关管的开关来实现电压或电流的调节。因此控制开关管的开关是非常关键的一环。对于这方面，通常使用PWM 控制方式。PWM（Pulse Width Modulation）是一种脉冲宽度调制技术，它通过改变开关管的开合时间来控制电源输出的电压或电流。 二、参考电压的产生 在开关电源中，通常需要使用参考电压来作为基准电压，对电源输出 进行调节。参考电压的产生主要有两种方式：一种是通过基准电路产生，另一种是通过反馈电路产生。其中反馈电路产生的参考电压更为 常见。 三、反馈电路的设计 反馈电路是开关电源中一个非常重要的部分。它通过比较参考电压和 输出电压之间的差异来控制开关管的开合。反馈电路的设计需要考虑 很多因素，如误差、抗干扰能力、响应速度等。 四、过流保护 开关电源在使用过程中，可能会出现过流现象，导致电源损坏或电路 失效。因此在设计开关电源的控制原理时，需要考虑到过流保护机制
的设计。开关电源的过流保护通常采用限流或短路保护的方式，通过检测电流大小来实现。 五、过压保护 在开关电源输出电压过高时，可能会对电路产生损害，甚至可能对使用者造成危害。因此，需要在开关电源控制原理设计中，考虑到过压保护。过压保护可以通过输入过滤、过压保护电路等多种方式实现。 综上所述，开关电源的控制原理是一个涉及多个方面的复杂问题，需要进行全面的考虑和设计。在设计过程中，需要根据实际情况综合考虑各种因素，确保电源能够稳定可靠的工作。
开关电源电流控制原理
开关电源电流控制原理 开关电源电流控制原理 1. 引言 在现代电子设备的设计和应用中，开关电源是一种常见的电源供应方案。相比传统的线性电源，开关电源具有高效率、小体积、低成本等优点，因此被广泛应用于各个领域。在开关电源中，电流控制是一个关键的技术，通过合理的电流控制手段可以实现电源的稳定工作和优化性能。本文将从开关电源电流控制的原理出发，深入探讨其深度和广度。 2. 开关电源的基本原理 开关电源主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等几个基本部分组成。其中，变压器起到了电压变换的作用，整流电路将交流电转换为直流电，滤波电路用于去除直流电中的纹波，稳压电路则确保输出电压的稳定。这些部分协同工作，实现了开关电源的正常运行。 3. 开关电源电流控制的基本原理
在开关电源中，电流控制的基本原理是通过控制开关管的导通和截止时间来实现的。电流控制的主要手段有三种：固定频率恒定占空比控制、固定占空比变频控制和边界控制。固定频率恒定占空比控制是最常用的一种方法，通过调节开关管的导通时间和截止时间来控制输出电流的大小。固定占空比变频控制则是在保持占空比不变的情况下改变开关频率来控制电流。而边界控制是根据输入电压和输出电流的边界条件来控制开关管的导通和截止时间。 4. 开关电源电流控制的影响因素 在进行开关电源电流控制时，有一些关键因素需要考虑。首先是开关管的导通电流和截止电流。导通电流的大小决定了输出电流的上限，而截止电流的大小决定了输出电流的下限。其次是开关管的导通和截止时间。导通时间的长短决定了输出电流的持续时间，截止时间的长短决定了输出电流的间断时间。输入电压和负载变化也会对电流控制产生影响。 5. 开关电源电流控制的优化策略 为了实现更好的电流控制效果，可以采取一些优化策略。首先是采用合适的控制算法来控制开关管的导通和截止时间。常见的控制算法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。其次是使用合适的电感和电容进行滤波，以减小输出电流的纹波。可以考虑借助外部反馈电路来
试论开关电源的控制方式
试论开关电源的控制方式 摘要：开关电源作为电能转换装置，是用电设备顺利使用的根本保障。随着电 力电子技术的创新发展与普及应用，开关电源应用范围、应用要求不断提升，呈 现出高频化、数字化等发展态势。本文以开关电源控制方法为研究对象，在阐述 开关电源基本原理的基础上，就PWM控制、PFM控制等控制方法进行了简要分析，以供参考。 关键词：开关电源；电源控制；控制方式 引言：开关电源以其体积小、重量轻、灵活性强、能耗低、成本低、效率高 等特征，在众多领域的用电设备、用电系统中得到广泛应用，成为用电设备、系 统运行过程中，电能资源应用的重要转换与控制装置。因此，开关电源控制水平 的高低直接影响用电设备与系统应用质量。对此，有必要加强开关电源控制方式 的研究，提升开关电源控制能力，助力开关电源自动控制、智能控制的优化发展。 1开关电源 开关电源（Switching Mode Power Supply）又被称之为“开关变换器”、“交换 式电源”，是一种以电力电子技术为核心，通过不同架构形式，进行电能转换，以满足用户端用电需求的电器设备[1]。具有效力高、功耗低、体积小、重量轻、稳 压效果好、应用灵活性强等优势。目前已被广泛应用于军工设备、电子设备、医 疗卫生设备、数字仪表、数码产品、家用电器、照明系统、电力设备等众多领域，成为用电设备与系统动力供应不可或缺的装置。通常情况下，开关电源主要由主 电路、控制电路、辅助电源、检测电路等几部分构成（如图1所示）。 图1开关电源结构简图 其中主电路是交流电网输入与直流输出的重要路径，由开关管、滤波器、高 频变压器等组成；控制电路则是通过在输出端进行取样，对比设计值，通过脉宽 调整维护输出的稳定与安全，侧重于在开关电源电路的保护下，提升开关电源运 行的稳定、安全与可靠；辅助电源侧重于电路供电与电路保护，可实现开关电源 的远程操控；检测电路是开关电源实施电路保护的重要举措，能够在过热、过电压、过电流等检测中，进行开关电源电路的过热保护、过压保护、过电流保护， 与此同时具备自动重启功能与隔绝电路故障干扰能力。 2开关电源控制方法 随着开关电源技术的不断创新，以及开关电源应用要求的不断提升，开关电 源控制方式呈现出多样化发展态势。对现有开关电源控制方法进行归类，大致可 分为模拟控制与数字控制两种，具体分析如下。 2.1模拟控制 模拟控制是以模拟量为基础的控制方法。在开关电源控制中，模拟控制方法 应用更早，也更广泛，目前已经形成相对完善的控制体系。对开关电源模拟控制 方法进行细分，又可分PWM控制技术、PFM控制技术以及PWM与PFM混合控 制技术。 2.1.1 PWM控制 PWM控制（Pulse Width Modulation，一种脉冲宽度调制方式）主要是根据开关电源输入电压、开关电源参数等与开关电源相关的相应载荷变化，实现对脉冲 宽度的控制，进行开关电源输出电压的控制，达到稳压目的。PWM控制具有噪 音低、成本低、效率高、性能好等特征。以开关电源中PWM整流控制为例，在
开关电源综述
开关电源综述 一前言 开关电源是采用功率半导体器件作为开关，控制开关的开通和关断的比率，以维持稳 定输出电压的一种电源。开关电源的基本拓扑机构如图1-1. 图1-1 开关电源的基本机构 随着电子技术的快速发展，电子设备的种类也越来越多。任何电子设备都离不开电源。传统的稳压电源是采用线性电源，这种电源技术比较成熟，具有稳定性好，可靠性高。但是线性电源功耗大，转换效率低，为了稳定输出电压，常常需要大体积的变压器和 散热装置，根本不能满足现代电子设备的要求。与线性电源相比，开关电源一般由脉 冲宽度调制(PWM)控制功率器件的构成,让功率器件工作在导通和关断两种状态,开关电源通过/斩波0,把输入电压斩成等于输入电压幅值的脉冲电压,输入电压被斩成交流方 波后,其幅值可以通过变压器升高或降低,再经过整流!滤波后就可以得到直流输出电压" 由于功率器件导通时,电流很大,电压很小;关断时,电流很小,电压很大,功率器件的伏一 安乘积很小,其功耗也就很小,散热器也随之减小,效率能到达70%以上"。 二正文 1.开关电源的发展
2.开关电源的分类 开关电源的种类很多，可分为交流开关电源（AC/DC）和直流开关电源（DC/DC）. 2.1交流开关电源 交流开关电源也叫开关整流器,核心是AC/DC变换器,是将交流变换为直流,整流后又做了DC/DC变换"AC/DC变换器的功率电流是双向的,功率电流从电源流向负载称为“整流“,从负载流向电源称为“逆变"由于AC/DC变换器输入的是交流电,所以必须通过整流!滤波才能将电能进行转换,这就需要有一定规模的整流电路和滤波电路,由于整流和滤波元件要符合电磁兼容(EMC)的相关标准,使得AC/DC变换器的体积较大，因此 AC/DC变换器在模块化的进程中,遇到了较为复杂的技术和工艺制造问题。同时,AC/DC 变换器的电压，电流较大,电磁干扰(EMI)严重,使得开关电源的能耗较大,必须在开关电源上面附加比较复杂的控制电路,或者采用电源系统优化设计,才能使效率有所提高" 2.2直流开关电源 直流开关电源的核心是DC/DC变换器，DC/DC变换器的技术已经相当成熟，目前已经模块化。DC/DC转化器按输入与输出之间有木有电气隔离分为非隔离式DC/DC变换器和隔离式DC/DC变换器。而非隔离式DC/DC分为以下6种。 （1）Buck(降压)变换器 Buck变化器又称降压变换器，串联开关稳压电源，三端开关型降压稳压器，其输出的电压小于输入电压，输入输出极性相同，电路如图2-1。
开关电源中的电流型控制模式
开关电源中的电流型控制模式 摘要：讨论了开关电源中电流反馈控制模式的工作原理、优缺点，以及与之有关的斜波补偿技术。 关键词：开关电源；电流型控制；斜波补偿 1引言 PWM型开关稳压电源是一个闭环控制系统,其基本工作原理就是在输入电压、内部元器件参数、外接负载等因素发生变化时，通过检测被控制信号与基准信号的差值，利用差值调节主电路功率开关器件的导通脉冲宽度，从而改变输出电压的平均值，使得开关电源的输出电压保持稳定。 以开关电源中的降压型变换为例（其它类型如正激型、推挽型等，均可由降压型派生得到），图1表示了该变换器的主电路的基本拓扑结构。 图1降压型开关电源 根据选用不同的PWM控制模式，图1电路中的输入电压Uin、输出电压Uo、开关功率器件电流(可从A点采样)、输出电感电流(可从B或C点采样)均可作为控制信号，用于完成稳压调节过程。目前在开关电源中广泛使用的控制方式是通过对输出电压或电流(功率开关器件或输出电感上流过的电流)进行采样，即形成2类控制方式：电压控制模式与电流控制模式。 2电流控制模式的工作原理 图2为检测输出电感电流的电流型控制的基本原理框图。它的主要特点是：将采样得到的电感电流直接反馈去控制功率开关的占空比，使功率开关的峰值电流直接跟随电压反馈电路中误差放大器输出的信号。从图2中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统，外环由输出电压反馈电路形成，内环由互感器采样输出电感电流形成。在该双环控制中，由电压外环控制电流内环，即内环电流在每一开关周期内上升，直至达到电压外环设定的误差电压阈值。电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的，并且监测输出电感电流的动态变化，电压外环只负责控制输出电压。因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽。
开关电源三种控制技术全面解析
开关电源三种控制技术全面解析开关电源的控制技术主要有三种：(1)脉冲宽度调制(PWM);(2)脉冲频率调制(PFM);(3)脉冲宽度频率调制(PWM-PFM). PWM：(pulse width modulation)脉冲宽度调制 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 PFM：(Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制 一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FMPWM是频率的宽和窄的变化,PFM是频率的有和无的变化, PWM是利用波脉冲宽度控制输出,PFM是利用脉冲的有无控制输出. 其中PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式，它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式，现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片，如UCl842/2842/3842、TDAl6846、TL494、SGl525/2525/3525等;PFM具有静态功耗小的优点，但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式，具有PFM功能的集成芯片有MAX641、TL497等;PWM-PFM兼有PWM和PFM的优点。 DC/DC变换器是通过与内部频率同步开关进行升压或降压，通过变化开关次数进行控制，从而得到与设定电压相同的输出电压。PFM控制时，当输出电压达到在设定电压以上时即会停止开关，在下降到设定电压前，DC/DC变换器不会进行任何操作。但如果输出电压下降到设定电压以下，DC/DC变换器会再次开始开关，使输出电压达到设定电压。PWM 控制也是与频率同步进行开关，但是它会在达到升压设定值时，尽量减少流入线圈的电流，调整升压使其与设定电压保持一致。 与PWM相比，PFM的输出电流小，但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作，所以消耗的电流就会变得很小。因此，消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色，但是因其纹波电压小，且开关频率固定，所以杂讯滤波器设计比较容易，消除杂讯也较简单。 若需同时具备PFM与PWM的优点的话，可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。此功能是在重负荷时由PWM控制，低负荷时自动切换到PFM控制，即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点。在备有待机模式的系统中，采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率。 就DC-DC变换器而言目前业界PFM只有Single Phase，且以Ripple Mode的模式来实现，故需求输出端的Ripple较大。没有负向电感电流，故可提高轻载效率。由於是看输出Ripple，所以Transient很好，在做Dynamic的时候没有under-shoot。PWM有Single Phase & Multi-phase，多以Voltage Mode or Current Mode来实现，对输出Ripple没有要求，轻载时存在电感负向电流，故轻载效率较差，Compensation较Ripple相比较慢。将PWM于PFM结合使用，当侦测到电感负电流的时候，变出现Pulse Skipping，而不再受内部Clock控制。此时，controller will turn off both h-mos & l-mos，Coss & L会出现阻尼振荡。
开关电源工作模式介绍
开关电源工作模式介绍 顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)，通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。 开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作方式多用于开关稳压电源。 根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中，变压器式开关电源(后面简称变压器开关电源)还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种;如果从用途上来分，还可以分成更多种类。 下面我们先对串联式、并联式、变压器式等三种最基本的模块电源模块电源工作原理进行简单介绍，其它种类的开关电源也将逐步进行详细分析。 串联式开关电源
串联式开关电源的工作原理 当控制开关K接通的时候，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton，幅度为Ui的脉冲电压Up;当控制开关K关断的时候，又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff，幅度为0的脉冲电压。这样，控制开关K不停地“接通”和“关断”，在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压uo 。 控制开关K输出电压uo是一个脉冲调制方波，脉冲幅度Up等于输入电压Ui，脉冲宽度等于控制开关K的接通时间Ton，由此可求得串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为： 式中Ton为控制开关K接通的时间，T为控制开关K的工作周期。改变控制开关K接通时间Ton与关断时间Toff的比例，就可以改变输出电压uo的平均值Ua 。一般人们都把称为占空比(Duty)，用D来表示，即： 串联式开关电源输出电压uo的幅值Up等于输入电压Ui，其输出电压uo的平均值Ua总是小于输入电压Ui，因此，串联式开关电源一般都是以平均值Ua为变量输出电压。所以，串联式模块电源属于降压型开关电源。 串联式开关电源也有人称它为斩波器，由于它工作原理简单，工作效率很高，因此其在输出功率控制方面应用很广。例如，电动摩托车速度控制器以及灯光电源控制器电源控制器等，都是属于串联式开关电源的应用。如果串联式开关电源只单纯用于功率输出控制，电压
开关电源电压和电流两种控制类型
开关电源电压和电流两种控制类型开关电源有两种控制类型，一种是电压控制（Voltage Mode Control），另一种是电流控制（Current Mode Control）。二者有各自的优缺点，很难讲某种控制类型对所有应用都是最优化的，应根据实际情况加以选择。 1、电压控制型开关电源的基本原理是什么？ 电压控制是开关电源最常用的一种控制类型。以降压式开关稳压器（即Buck变换器）为例，电压控制型的基本原理及工作波形分别如图2-2-2（a）、（b）所示。电压控制型的特点是首先通过对输出电压进行取样（必要时还可增加取样电阻分压器），所得到的取样电压UQ就作为控制环路的输入信号；然后对取样电压UQ和基准电压UREF进行比较，并将比较结果放大成误差电压Ur，再将Ur送至PWM 比较器与锯齿波电压UJ进行比较，获得脉冲宽度与误差电压成正比的调制信号。图中的振荡器有两路输出，一路输出为时钟信号（方波或矩形波），另一路为锯齿波信号，CT为锯齿波振荡器的定时电容。T为高频变压器，VT为功率开关管。降压式输出电路由整流管VD1、续流二极管VD2、储能电感L和滤波电容CO组成。PWM锁存器的R 为复位端，S为置位端，Q为锁存器输出端，输出波形如图2-2-2（b）所示。
图2-2-2电压控制型开关电源的基本原理及工作波形 （a）基本原理；（b）工作波形 2、电压控制型开关电源有哪些优点？ 电压控制型开关电源具有以下优点： （1）它属于闭环控制系统，且只有一个电压反馈回路（即电压控制环），电路设计比较简单。 （2）在调制过程中工作稳定。 （3）输出阻抗低，可采用多路电源给同一个负载供电。 3、电压控制型开关电源有哪些缺点？ 电压控制型开关电源的主要缺点如下： （1）响应速度较慢。虽然在电压控制型电路中使用了电流检测电阻RS，但RS并未接入控制环路。因此，当输入电压发生变化时，必须等输出电压发生变化之后，才能对脉冲宽度进行调节。由于滤波电路存在滞后时间，输出电压的变化要经过多个周期后才能表现出来。
高压开关电源及控制技术研究现状
高压开关电源及控制技术研究现状 一、引言 随着科技的不断发展和应用领域的不断扩大，高压开关电源及其控制技术在各个领域中的应用也日益广泛。从通信设备到医疗器械，从工业设备到电力系统，高压开关电源及其控制技术都扮演着不可或缺的角色。在这个背景下，关于高压开关电源及其控制技术的研究也变得愈发重要。 本文将对高压开关电源及其控制技术的研究现状进行综述，首先介绍高压开关电源的概念和分类，然后探讨高压开关电源控制技术的发展和应用，最后对未来的研究方向进行展望。 二、高压开关电源的概念及分类 高压开关电源是指输入交流电源并通过开关变换技术，将其转换成输出直流高压电源的设备。它主要由输入滤波电路、整流电路、能量存储电路、开关功率器件、变压器、输出滤波电路等组成。根据其输出电压的不同，高压开关电源可以分为直流高压电源和交流高压电源。 在实际应用中，高压开关电源主要用于医疗设备、通信基站、工业设备、电力系统等领域。医疗设备中的X射线机、通信基站中的高压直流电源、工业设备中的电喷涂设备和电磁锤等都需要高压开关电源来提供稳定的电源支持。 三、高压开关电源控制技术的发展和应用 1. PWM控制技术 脉宽调制（PWM）是目前应用最广泛的高压开关电源控制技术之一。通过调节开关器件的工作周期和占空比，可以实现对输出电压的精确调节。PWM控制技术具有高效性、稳定性和响应速度快的特点，适用于各种高压开关电源的控制应用。 调谐控制技术是一种基于开关频率的控制方法，通过调整开关频率以实现对输出电压的调节。与PWM控制技术相比，调谐控制技术在高压开关电源中应用更为广泛，特别适用于输入电压变化范围大的场合。 谐振控制技术是一种将电路的谐振特性与开关控制相结合的技术。它可以有效地降低开关损耗和输出波纹，并且在高功率、大电流的高压开关电源中有着重要的应用价值。 1. 高效节能
开关电源多路输出技术控制方法综述
开关电源多路输出技术控制方法综述 引言 多路输出技术中一个重要性能指标就是负载交叉调整率的问题，我们通常采用变压器副边多个绕组的方法来实现多路输出。但是这种方法一般只采样一路主输出进行反馈调节控制，因此交叉调整性能较差。改善多路输出开关电源交叉调整率的方法可分为无源和有源两类。本文首先介绍了几种传统的多路输出技术，并对其进行了简单的分析和总结。重点介绍了两种新的多路输出技术：恒流源实现多路输出和PWM—PD多路输出技术。结合典型拓扑探讨了PWM—PD技术的应用前景。 1 传统的多路输出方法 1)无源调节 无源调节通过在次级增加一些简单的无源器件可以使负载交叉调整率得到一定的改善。无源调节包括耦合电感调节控制和加权电压反馈调节控制两种，如图1所示。前者通过将输出电感L1、L2绕在同一磁芯上，相当于增大了滤波电感，使辅输出稳压，从而使负载交错性能得到一定改善。加权电压反馈调节同时检测反馈几路输出电压加权和到控制电路中，通过合理设计各路输出反馈电压的加权因子，调整各路输出电压。这两种方法都存在调节误差。但它们实现起来比较简单，不增加电路的复杂性，适用于对输出电压精度要求较低的场合。
2)有源调节 有源调节也可称为次级后置装置调节，即通过在变压器副边加入一级有源调节装置对次级整流电路进行调整来实现对辅输出电压的调整。以正激电路为例，图2给出了五种不同类型的次级后置装置调节方式，他们具有各自的优缺点。表l给出了不同类型调节方式在电路结构、效率、性价比、调整率以及应用场合等方面的特性比较。
2 新颖的多路输出技术 1)恒流源实现多路输出技术 传统的多路输出技术存在交叉调整率较差或者电路过于复杂等问题，恒流源多路输出技术通过对几个控制开关的简单控制可很好的实现对不同负载的供电。 (1)工作原理 图3给出了恒流源实现多路输出的基本工作原理。如图所示，多个平行负载分别通过一个输出控制开关接在恒流源的后级，采用分时复用(TM)的方法，每个输出开关在一个开关周期内只有一段间隔时间与电流源连接，通过控制开关的开通和关断时间可以控制每路输出电容上的电压值，实现多路输出电压。该恒流源可以用平均电流控制型Buck，Buck—Boost，SEPIC，反激等单电感PWM DC—DC变换器来实现，如果输入输出需要电气隔离则可用正激变换器拓扑。根据不同的电路拓扑，电路可工作在断续(DCM)模式，也可工作在连续(CCM)模式，还能实现输出的双极性。
开关电源技术发展综述
开关电源技术发展综述 引言 开关电源技术作为一种高效、稳定的电源供应方案，在现代电子设备中得到广泛应用。本文将全面、详细、完整地探讨开关电源技术的发展历程、现状和未来趋势。 开关电源的基本原理 开关电源是通过周期性开关和断开来实现电源输出的一种电源供应方式。其基本原理是利用开关管的导通和截止，控制输入电源与负载之间的有效连接和断开。 开关电源的发展历程 1.第一代开关电源：早期的开关电源技术主要采用线性稳压方式，效率低下， 体积庞大。 2.第二代开关电源：20世纪70年代，随着微电子技术的进步，开关电源逐渐 发展为直流-直流转换器（DC-DC Converter），提高了效率和功率密度。3.第三代开关电源：21世纪初，高频开关电源得到快速发展，采用谐振技术、 软开关等新技术，进一步提高了效率和可靠性。 4.当前开关电源技术：当前，开关电源技术已广泛应用于电子设备、通信设备、 工业控制等领域，并在功率密度、效率和可靠性方面实现了显著的进步。 开关电源技术的应用领域 1.电子设备：开关电源广泛应用于计算机、手机、平板电脑等消费电子产品的 电源模块中，提供稳定、高效的电源供应。 2.通信设备：移动通信基站、通信交换设备等通信设备对电源稳定性和效率要 求高，开关电源成为首选。 3.工业控制：工业设备对电源的要求较高，开关电源可以提供稳定的电源输出， 并具有较强的抗干扰能力。 4.其他领域：医疗设备、航空航天、车载设备等领域也都广泛应用了开关电源 技术。
开关电源技术的优势和挑战 优势 1.高效率：开关电源相比线性稳压方式，具有更高的能量转换效率，减少能源 浪费。 2.小体积：开关电源可以实现更小的体积和重量，有利于提高设备的便携性和 集成度。 3.稳定性好：开关电源能够提供稳定的输出电压和电流，对电源波动和负载变 化具有较强的适应性。 4.可靠性高：现代开关电源技术采用先进的保护电路和故障检测机制，提高了 系统的可靠性和稳定性。 挑战 1.电磁干扰：开关电源在切换过程中产生较大的电磁干扰，需要采取措施进行 抑制，以免影响设备的正常工作。 2.效率损耗：开关电源在切换过程中会有能量损耗，需要采取一些改进措施， 提高功率转换效率。 3.成本压力：高性能的开关电源需要采用高质量的元器件，成本较高，对制造 商提出了一定的要求。 开关电源技术的未来趋势 1.高功率密度：随着电子设备的小型化和便携化趋势，开关电源需要实现更高 的功率密度，以满足设备的需求。 2.高效率：节能环保是当今社会的要求，开关电源技术需要不断提高转换效率， 减少能源浪费。 3.智能化：开关电源技术将向着智能化方向发展，通过智能控制、自适应调节 等技术，提高系统的稳定性和可靠性。 4.绿色设计：在开关电源的设计中，注重环境友好型，采用无铅焊接、低功耗 等措施，减少对环境的影响。 结论 开关电源技术经过多年的发展，已成为现代电子设备中不可或缺的一部分。在未来，开关电源将继续朝着高功率密度、高效率、智能化和绿色设计的方向发展，为电子设备提供更稳定、高效的电源供应。
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式 摘要根据实际设计工作经验及有关参考文献，比较详细地依据基本工作原理图说明了电压模式、峰值电流模式、平均电流模式、滞环电流模式、相加模式等PWM反馈控制模式的基本工作原理、发展过程、关键波形、性能特点及应用要点。 关键词脉冲宽度调制反馈控制模式开关电源 1 引言 PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。 PWM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。现在主要有五种PWM反馈控制模式。下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。 2 开关电源PWM的五种反馈控制模式
一般来讲，正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug 表示控制电路的PWM输出驱动信号。根据选用不同的PWM反馈控制模式，电路中的输入电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。输出电压Uout 在作为控制取样信号时，通常经过图2所示的电路进行处理，得到电压信号Ue，Ue再经处理或直接送入PWM 控制器。图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三：①将输出电压与给定电压Uref的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。因为开关噪声的频率较高，幅值较大，高频开关噪声衰减不够的话，稳态反馈不稳；高频开关噪声衰减过大的话，动态响应较慢。虽然互相矛盾，但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是“低频增益要高，高频增益要低”。 ③对整个闭环系统进行校正，使得闭环系统稳定工作 输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时，大多也需经过处理。由于处理方式不同，下面介绍不同控制模式时再分别说明。
开关电源的冲击电流控制方法概要
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图3.通信系统的最大冲击电流限值（AC/DC电源） 图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值（DC/DC电源） 欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定，图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4]，图4为通信系统在DC/DC电源供电，标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。图中It为冲击电流的瞬态值，Im为稳态工作电流。 冲击电流的大小由很多因素决定，如输入电压大小，输入电线阻抗，电源内部输入电感及等效阻抗，输入电容等效串连阻抗等。这些参数根据不同的电源系统和布局不同而不同，很难进行估算，最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。在测量冲击电流时，不
能因引入传感器而改变冲击电流的大小，推荐用的传感器为霍尔传感器。 2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法 2.1 串连电阻法 对于小功率开关电源，可以用象图5的串连电阻法。如果电阻选得大，冲击电流就小，但在电阻上的功耗就大，所以必须选择折衷的电阻值，使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。 图5. 串连电阻法冲击电流控制电路（适用于桥式整流和倍压电路，其冲击电流相同）串连在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流，大额定电流的电阻在这种应用中比较适合，常用的为线绕电阻，但在高湿度的环境下，则不要用线绕电阻。因线绕电阻在高湿度环境下，瞬态热应力和绕线的膨胀会降低保护层的作用，会因湿气入侵而引起电阻损坏。 图5所示为冲击电流限制电阻的通常位置，对于110V、220V双电压输入电路，应该在R1和R2位置放两个电阻，这样在110V输入连接线连接时和220V输入连接线断开时的冲击电流一样大。对于单输入电压电路，应该在R3位置放电阻。 2.2 热敏电阻法 在小功率开关电源中，负温度系数热敏电阻（NTC）常用在图5中R1，R2，R3位置。在开关电源第一次启动时，NTC的电阻值很大，可限制冲击电流，随着NTC的自身发热，其电阻值变小，使其在工作状态时的功耗减小。 用热敏电阻法也由缺点，当第一次启动后，热敏电阻要过一会儿才到达其工作状态电阻值，如果这时的输入电压在电源可以工作的最小值附近，刚启动时由于热敏电阻阻值还较大，它的压降较大，电源就可能工作在打嗝状态。另外，当开关电源关掉后，热敏电阻需要一段冷却时间来将阻值升高到常温态以备下一次启动，冷却时间根据器件、安装方式、环境温度的不同而不同，一般为1分钟。如果开关电源关掉后马上开启，热敏电阻还没有变冷，这时