开关电源的分类及运用
(完整版)开关电源的用途
开关电源的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、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域开关电源的主要类型和分类开关电源的主要类型现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。
这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。
直流开关电源的核心是DC/DC转换器。
因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。
也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC 转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。
直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。
单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。
双管DC/DC转换器有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter）和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。
四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。
非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。
单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。
开关电源设计(精通型)
开关电源设计（精通型）一、开关电源基本原理及分类1. 基本原理开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。
它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。
在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。
2. 分类（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。
（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。
二、开关电源关键技术与设计要点1. 高频变压器设计（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。
（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。
（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。
2. 开关器件的选择与应用（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。
（2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。
（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。
（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。
3. 控制电路设计（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。
（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。
（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。
三、开关电源设计实例分析1. 确定设计指标输入电压：AC 85265V输出电压：DC 24V输出电流：4.17A效率：≥90%2. 高频变压器设计选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。
3. 开关器件选择根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。
4. 控制电路设计采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。
5. 实验验证搭建实验平台，对设计的开关电源进行测试，验证其性能指标是否符合要求。
开关电源技术与典型应用
开关电源技术与典型应用
开关电源技术是一种通过开关元件（如晶体管或MOSFET）
周期性地开关来实现能量转换的技术。
它主要使用高频开关来实现电源的高效率转换，使电能以低电压、高电流的形式供应给负载。
典型的应用包括：
1. 计算机和服务器电源：开关电源可以提供高效率的直流电压给计算机和服务器，使其能够正常运行。
同时，开关电源的小体积和低噪声特性也符合计算机和服务器的需求。
2. 通信设备电源：开关电源可为通信设备提供稳定的电源，使其能够正常通信。
在移动通信设备如手机和无线路由器中，开关电源的小尺寸和高效率对于延长电池寿命非常重要。
3. 工业设备电源：开关电源广泛应用于工业自动化领域，如机床、电焊机、工业机器人等。
开关电源具有高效率和可靠性，能够满足工业设备对电源的高要求。
4. LED照明电源：开关电源可驱动LED照明设备，通过调整
开关频率和占空比来控制LED的亮度。
开关电源还可以提供
高功率因素校正和电流稳定性，提高LED照明的效果和寿命。
5. 高速电源：开关电源可用于提供高速开关的电源，如高速列车、高速电梯等。
开关电源可以快速响应负载变化，提供稳定的电源给要求高速响应的设备。
总的来说，开关电源技术的优点包括高效率、小尺寸、低噪声，适用于各种不同的应用领域。
开关电源分类及原理
开关电源分类及原理开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。
根据其工作原理和特点，可以将开关电源分为多种类型。
本文将介绍几种常见的开关电源分类及其原理。
一、开关电源的分类1. 基于工作方式的分类开关电源可以根据其工作方式进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关模式电源：开关模式电源是一种常见的开关电源类型，其工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
开关模式电源具有高效率、稳定性好等特点，广泛应用于计算机、通信设备等领域。
（2）开关逆变器电源：开关逆变器电源是一种将直流电转换为交流电的开关电源。
它通过开关管的开关动作，将直流电源转换为高频交流电，再通过滤波电路得到稳定的交流电输出。
开关逆变器电源在太阳能发电、电动汽车等领域有着广泛的应用。
（3）开关稳压电源：开关稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的开关电源。
它通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有输出电压稳定、响应速度快等特点，常用于精密仪器、医疗设备等领域。
2. 基于拓扑结构的分类开关电源还可以根据其拓扑结构进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关电源的原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
当开关管导通时，电源输出电压；当开关管关断时，电源停止输出。
通过不断地开关动作，可以控制输出电压的大小和稳定性。
（2）开关电源的优点开关电源相比传统的线性电源具有以下优点：- 高效率：开关电源采用开关管进行开关动作，能够实现高效率的能量转换，减少能量损耗。
- 小体积：开关电源采用高频开关动作，可以减小变压器和滤波电容的体积，使整个电源模块更加紧凑。
- 宽输入电压范围：开关电源能够适应较宽的输入电压范围，具有较好的电网适应性。
- 稳定性好：开关电源通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有较好的稳定性和响应速度。
（3）开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。
开关电源常用知识
开关电源常用知识大家都知道，通信设备一般采用直流电源供电（那么，直流电是怎样得来的呢？它与交流电有什么关系）。
目前，应用最广泛的、提供直流电的设备是开关电源。
高频开关电源与相控整流器相比较，具有效率高、可靠性高、精度高、具有智能化管理功能、体积小重量轻和更换扩容方便等优点。
开关电源种类繁多、特点各异，我们公司使用的开关电源有艾默生、中达、中兴等。
一、开关电源的分类：按开关电源容量大小分为大、中、小系统；按开关电源系统组成分为三柜、两柜、独立架系统，其中三柜系统由交流配电柜、直流配电柜和整流架组成，两柜系统的交流和直流配电集成在一个柜子中，独立架系统即交流、直流、整流三者集成于一个柜子中。
诸位所接触到的开关电源一般为独立架系统。
独立架开关电源系统的组成：交流配电单元、整流单元（高频整流模块）、直流配电单元、监控模块。
二、开关电源系统组成1．交流配电单元：一般由交流开关、交流供电线路、交流防雷器件等组成。
作用是引入一路或两路三相交流电或单相交流电（接入网点基本上是使用单相电，模块局有的采用三相电<如安庄子、西花园、棉纺厂>、有的采用单相电）。
经交流输入空开（过流、短路保护）、交流侧防雷器（抑制雷击冲击电压或浪涌过电压），分配给整流模块。
2．整流模块：进行AC/DC变换，输出稳定的直流电。
3．直流配电单元：一般由正负铜排、保险<熔断器>、直流空开、保护地、工作地、直流防雷组成，作用是向负载供电及电池充放电。
4．监控模块：一般由电源板、信号采样电路板、（信号）控制电路板、CPU板、通讯板、显示板、信号指示灯等组成。
蓄电池组1蓄电池组2直流负载1直流负载2直流负载3直流负载4三、开关电源的工作过程将工频交流电压滤波后整流升压变为直流高压，再以一定的开关频率调制成特定的高频交流，然后整流滤波为所需直流电压。
（通过控制器调整占空比使输出电压保持稳定。
）逆变控制电路线路滤波的作用：将交流电源中的尖峰等杂波过滤，给开关电源提供良好的交流电；防止本机产生的尖峰等杂音进入电网。
开关电源的9种分类方式
开关电源的9种分类方式
（1）按技术、开关管的连接方式、电源技术划分，开关电源可分为串联型开关电源和并联型开关电源。
串联型开关电源的开关管是串联在输入电压和输出负载之间，属于降压式稳压电路；而并联型开关电源的开关管是在输入电压和输出负载之间并联的，类似于冗余电源一类的属于升压式稳压电路。
（2）按激励方式，开关电源可分为自激式和他激式。
在自激式开关电源中，由开关管和变压器技术'>高频变压器构成正反馈环路，来完成自激振荡，类似于间歇振荡器；而他激式开关电源必须附加一个振荡器，振荡器产生的开关脉冲加在开关管上，控制开关管的导通和截止，使开关电路工作并有直流电压输出。
（3）按调制方式，像服务器电源的开关电源可分为脉宽调制（PWM）方式和脉频调制（PFM）方式。
PWM是通过改变开关脉冲宽度来控制输出电压稳定的方式，而PFM是当输出电压变化时，通过取样比较，将误差值放大后去控制开关脉冲周期（即频率），使输出电压稳定。
（4）按输出直流值的大小，开关电源可分为升压式开关电源和降压式开关电源，也可分为高压开关技术'>高压开关电源和低压开关电源。
（5）按输出波形，开关电源可分为矩形波和正弦波电路。
（6）按输出性能，开关电源可分为恒压恒频和变压变频电路。
（7）按开关管的个数及连接方式又可将开关电源分为单端式、推挽式、半桥式
和全桥式等。
单端式仅用一只开关管，推挽式和半桥式采用两只开关管，全桥式则采用四只开关管。
（8）开关电源按能量传递方式又可分为正激式和反激式。
（9）按软开关方式分，开关电源有电流谐振型、电压谐振型、E类与准E类谐振型和部分谐振型等。
开关种类用途
开关种类用途开关是一种电气元件，广泛应用于各种电路中。
根据不同的分类方式，开关可以分为多种种类，包括物理开关、电子开关、软件开关等。
下面将详细介绍几种常见的开关及其用途。
1. 物理开关物理开关是一种通过机械方式实现开关功能的开关。
常见的物理开关有触点开关和刀开关。
触点开关是通过金属触点的接触和分离来切换电路的通断。
触点开关具有结构简单、可靠性高的特点，广泛应用于家电、电力系统等领域。
例如，常见的墙壁开关就是一种触点开关，用于控制室内照明的开关。
刀开关是一种通过刀片的接触和分离来切换电路的通断。
刀开关具有带载能力强、分断能力高等特点，主要用于高压电力系统中。
例如，在变电站中，刀开关常用于切换不同的电源和回路，保证供电的可靠性和安全性。
2. 电子开关电子开关是一种通过电子元件实现开关功能的开关。
常见的电子开关包括二极管、晶体管、继电器等。
二极管是一种具有单向导电性的电子元件，可以将电流限制在一个方向上流动。
二极管可以用作开关，通过控制施加在其上的正/负电压来实现通断功能。
在电子电路中，二极管常用作整流器、开关等。
晶体管是一种具有放大功能的电子元件，也可以用作开关。
晶体管一般分为NPN 型和PNP型，通过对其基、发、集三个端口的控制，可以实现电路的通断。
晶体管开关广泛应用于数字电路、模拟电路、功率电路等领域。
继电器是一种通过电磁驱动实现开关功能的电子元件。
继电器由电磁绕组和触点组成，当电磁绕组激励时，触点会闭合或断开电路。
继电器具有分断能力强、带载能力大的特点，被广泛应用于电动机控制、电力传输等领域。
3. 软件开关软件开关是一种通过控制软件信号来实现开关功能的开关。
软件开关广泛应用于计算机网络、通信系统等领域，用于实现对数据流的控制和管理。
在计算机网络中，软件开关被广泛应用于虚拟化技术中。
通过软件开关，可以实现对网络资源的虚拟化和划分，提高网络的灵活性和利用率。
例如，软件定义网络（SDN）中的流量控制器就是一种软件开关，负责管理和分发网络流量。
开关电源的分类标准
开关电源的分类标准
开关电源可以按照多种标准进行分类，下面是一些常见的分类标准：
1. 按输入电压类型分类：
-直流输入开关电源：输入电压为直流电。
-交流输入开关电源：输入电压为交流电。
2. 按输出电压类型分类：
-单路输出开关电源：只有一个输出电压。
-多路输出开关电源：具有多个输出电压，可同时提供不同电压的输出。
3. 按输出功率大小分类：
-小功率开关电源：输出功率在几瓦特以下。
-中功率开关电源：输出功率在数十瓦特到几百瓦特之间。
-大功率开关电源：输出功率在数百瓦特到几千瓦特以上。
4. 按工作方式分类：
-开环开关电源：没有反馈控制回路，输出电压不受监
控和调整。
-闭环开关电源：采用反馈控制回路，能够对输出电压进行监测和调整。
5. 按应用领域分类：
-工业开关电源：用于工业自动化设备、仪器仪表等领域。
-通信开关电源：适用于通信设备、网络设备和数据中心等领域。
-汽车开关电源：专门设计用于汽车电子系统供电。
这些分类标准并不是绝对的，开关电源还可以根据其他特定要求进行更详细的分类。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
开关电源的分类及运用
1．开关电源的分类
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。
1.1DC/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、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（200~300）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），是整个电路效率提高到90%。
1.2AC/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。
2．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，其输出电压稳定度可达（0.5~1）%。
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：
2.1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：
Is=KIf
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1.5~1.8；
2.2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，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。
2.3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。
3．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。