开关电源电路设计实例分析
开关电源环路设计与实例详解
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第六章
反馈环路的稳定
的时刻开始的， 直到三角波结束时刻 ! ! 为止。对于这类芯片， "#$ 芯片输出晶体管导通 （驱动信号由芯片晶体管射极输出） 被触发导通， 这将使 " &’ 增大 时， %"% 型功率晶体管 时， 功率晶体管的导通时间增加。这时， 系统变成正反馈而不是负反馈。
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一、 电路稳定的增益准则
电路稳定的第一个准则是： 在开环增益为 # 的频率 （通常称为剪切频率、 交越频率或 截止频率） 处， 系统所有环节的总开环相位延迟必须小于 /!01 （译者注： 作者表述和我们习 惯表述不一致。在 $*2%图中， 我们一般习惯讨论， 开环传递函数的相位裕量和幅值裕量是 。在剪 指开环传递函数幅频特性 （增益特性） 和相频特性， 不包括负反馈引起的 #301延迟） 切频率处， 总开环相位延迟小于 /!01 （在此频率处， 总开环增益为 #） 的角度， 称为相位裕 量。 为了使系统中各器件工作在最恶劣的情况下时， 仍然保持稳定， 通常的设计准则是， 使系统至少有 /41 5 641的相位裕量。
图 # $ % （ &） 开关整流 ’( 滤波器的幅频特性； （ )） 开关整流 ’( 滤波器的相频特性
图#$（ 和图 # $ （ 所示是对应于不同输出阻抗 ! * 值， % &） % )） ’* (* 滤波器的幅频特性
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第六章
反馈环路的稳定
和相频特性。图中的曲线是对应于不同比率 ! ! " " # #（ 和 !% " & $ # $$ %$ ） !! $ #$ " ! # %
东元 海利普开关电源电路分析
两例变频器开关电源电路实例——兼论电容C23在电路中的重要作用先看以下电路实例：图1 东元7200PA 37kW变频器开关电源电路CN4图2 海利普HLPP001543B型15kW变频器开关电源电路图1、图2电路结构和原理基本上是相同的，下面以图1电路例简述其工作原理。
开关电源的供电取自直流回路的530V直流电压，由端子CN19引入到电源/驱动板。
电路原理简述：由R26~R33电源启动电路提供Q2上电时的起始基极偏压，由Q2的基极电流Ib的产生，导致了流经TC2主绕组Ic的产生，继而正反馈电压绕组也产生感应电压，经R32、D8加到Q2基极；强烈的正反馈过程，使Q2很快由放大区进入饱合区；正反馈电压绕组的感应电压由此降低，Q2由饱合区退出进入放大区，Ic开始减小；正反馈绕组的感应电压反向，由于强烈的正反馈作用，Q2又由放大状态进入截止区。
以上电路为振荡电路。
D2、R3将Q2截止期间正反馈电压绕组产生的负压，送入Q1基极，迫使其截止，停止对Q2的Ib的分流，R26-R33支路再次从电源提供Q1的起振电流，使电路进入下一个振荡循环过程。
5V输出电压作为负反馈信号（输出电压采样信号）经稳压电路，来控制Q2的导通程度，实施稳压控制。
稳压电路由U1基准电压源、PC1光电耦合器、Q1分流管等组成。
5V输出电压的高低变化，转化为PC1输入侧发光二极管的电流变化，进而使PC1输出测光电三极管的导通内阻变化，经D1、R6、PC1调整了Q2的偏置电流。
以此调整输出电压使之稳定。
这是我的第二本有关变频器维修的书中，对图1电路原理的简述，由于疏漏了对电容C23作用的讲解，给读者带来了一些疑问：1）N2绕组负电压是如何加到Q2基极的？2）电路中C23的作用是什么？3）C23的充、放电回路是怎样走的？这3问题涉及到电路原理的关键部分，无它，开关电管Q2即无法完成由饱和导通→进入放大区→快速截止→重新导通的工作状态转换，三个问题其实又只是一个问题，即图1的C23（或图2中的C38）究竟对电路的工作状态转换起到怎样的重要作用？先不要忙，将这个问题暂且按下不表，先说几句题外话。
开关电源原理设计及实例基本PWM变换器主电路拓扑
3.1 概述
一些拓扑更适用于DC/DC变换器，此时也称为直流斩波电路。直流斩 波是将恒定的直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般指直接将 一种直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流变换。电路选择时还 要看是大功率还是小功率，高压输出还是低压输出，有些在相同功率输出下 使用较少器件和可靠性之间有较好的折中。较小的输入/输出纹波和噪声也是 拓扑经常考虑的因素。另外，有些拓扑自身缺陷，需要附加复杂且难以定量 分析的电路才能工作。因此，要恰当选择拓扑，熟悉各种不同拓扑的优缺点 及使用范围是非常重要的。错误的选择会使电源设计一开始就注定失败。表 3-1给出了不同拓扑结构的性能特点，在设计时综合考虑其中的参数，选择 最优方案。本章将介绍几种早期的基本拓扑，Buck、Boost、Buck-Boost、 Cuk等并讨论其工作原理、典型波形、优缺点以及应用场合。
5～500 5～500 50～1000 50～1000 50～1000
输入输出隔离
无 无 无 有 有 有 有 有
典型效率（%）
70 80 80 78 80 75 75 73
相对成 本 1.0 1.0 1.0
1.4 1.2 2.0 2.2 2.5
3.2 Buck变换器
3.2.1电路结构及工作原理
Buck变换器又称为降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳 压器。由图3-1可知，Buck变换器主要包括：开关元件VT，二极管D1， 电感L1，电容C1和反馈环路。而一般的反馈环路由四部分组成：采样 网络，误差放大器，脉宽调制器(PWM)和驱动电路。
T
T
8C0
(3-22)
所以，一般情况下我们可以忽略电容C0 产生的纹波电压，那么电压纹波Vpp 近似为
Vpp Vpp _ R0 iL1 R0
开关电源保护电路实例详细分析
开关电源保护电路实例详细分析输入欠压保护电路1、输入欠压保护电路一概述（电路类别、实现主要功能描述）：该电路属于输入欠压电路，当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电Vcc，从而关闭输出。
电路组成（原理图）：工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):当电源输入电压高于欠压保护设定点时，A点电压高于U4的Vref，U4导通，B点电压为低电平，Q4导通，Vcc供电正常；当输入电压低于保护电压时，A点电压低于U4的Vref，U4截止，B点电压为高电平，Q4截止，从而Vcc没有电压，此时Vref也为低电平，当输入电压逐渐升高时，A点电压也逐渐升高，当高于U4的Vref，模块又正常工作。
R4可以设定欠压保护点的回差。
电路的优缺点该电路的优点：电路简单，保护点精确缺点：成本较高。
应用的注意事项：使用时注意R1，R2的取值，有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。
还需要注意R1，R2的温度系数，否则高低温时，欠压保护点相差较大。
2、输入欠压保护电路二概述（电路类别、实现主要功能描述）：输入欠压保护电路。
当输入电压低于设定欠压值时，关闭输出；当输入电压升高到设定恢复值时，输出自动恢复正常。
电路组成（原理图）：工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):输入电压在正常工作范围内时， Va大于VD4的稳压值，VT4导通，Vb为0电位，VT5截止，此时保护电路不起作用；当输入电压低于设定欠压值时，Va小于VD4的稳压值，VT4截止，Vb为高电位，VT5导通，将COMP（芯片的1脚）拉到0电位，芯片关闭输出，从而实现了欠压保护功能。
R21、VT6、R23组成欠压关断、恢复时的回差电路。
当欠压关断时,VT6导通，将R21与R2并联，；恢复时，VT6截止，，回差电压即为(Vin’-Vin)。
电路的优缺点优点：电路形式简单，成本较低。
缺点：因稳压管VD4批次间稳压值的差异，导致欠压保护点上下浮动，大批量生产时需经常调试相关参数。
开关电源原理设计及实例第变压器隔离的变换器拓扑结构演示文稿
开关电源原理设计及实例第变压器隔离的变换器拓扑结构演示文稿开关电源是一种将输入电源信号转换成所需要的输出电压或电流的电源装置。
它通过开关管的开关动作来控制输入电源的通断，从而实现对输出电压或电流的控制。
开关电源具有高效率、小体积和低成本等优势，因此在许多电子设备中广泛应用。
本文将介绍开关电源的原理设计及实例，并重点介绍了一种基于变压器隔离的变换器拓扑结构。
一、开关电源的工作原理开关电源主要由输入端、变换器、控制电路和输出端四部分构成。
其中变换器是其核心部分。
变换器主要由开关管、变压器和输出滤波电路组成。
开关电源的工作过程如下：1.输入电源输入交流电压，通过整流电路转换为直流电压；2.直流电压经过输入滤波电路进行滤波，去除电源中的高频杂波；3.控制电路根据输出电压的反馈信号，控制开关管的开关动作；4.当开关管接通时，变压器中的能量储存；5.当开关管断开时，储存在变压器中的能量释放，并经过输出滤波电路输出给负载。
二、变压器隔离的变换器拓扑结构变压器隔离是开关电源设计的一个重要技术，主要用于防止输出端与输入端之间的电气隔离，保护用户和设备的安全。
下面介绍一种基于变压器隔离的变换器拓扑结构，反激变换器。
1.反激变换器的工作原理：反激变换器是一种脉冲宽度调制（PWM）型开关电源，它采用反激（反冲击）的方式，将输入电压转换为所需的输出电压。
反激变换器主要由变压器、开关管、脉冲变压器、反激电容和输出滤波电路等组成。
2.反激变换器的工作过程：(1)开关管接通状态：当开关管接通时，电流通过变压器，将能量储存到脉冲变压器中。
(2)开关管断开状态：当开关管断开时，通过变压器的自感性，使脉冲变压器的磁场崩溃，产生反冲电压，将能量传输到输出端。
三、实例演示文稿标题：基于变压器隔离的反激变换器拓扑结构演示内容：1.引言：介绍开关电源的重要性和应用领域，并介绍本文将重点介绍的反激变换器拓扑结构。
2.开关电源的工作原理：简要介绍开关电源的工作原理，包括输入端、变换器、控制电路和输出端的作用。
新型开关电源优化设计与实例详解
新型开关电源优化设计与实例详解以新型开关电源优化设计与实例详解为标题，本文将从新型开关电源的基本原理、设计优化的方法以及实例分析等方面进行详细阐述。
一、新型开关电源的基本原理开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源装置，其基本原理是通过开关管的开关动作来实现电源的开关控制。
传统的开关电源在工作过程中存在一些问题，如功率损耗大、效率低、噪声大等。
为了克服这些问题，新型开关电源采用了一些优化设计方法。
二、新型开关电源的设计优化方法1. 降低功率损耗：通过采用功率开关管的低导通电阻材料和优化电路设计，降低功率开关管的导通电阻，从而减少功率损耗。
2. 提高效率：采用高效的开关控制器和高效的变压器设计，减少能量的损耗，提高开关电源的转换效率。
3. 降低噪声：通过优化电路布局和选择低噪声元件，减少开关电源的噪声产生，提高工作环境的舒适性。
4. 提高稳定性：采用先进的控制算法和稳压电路设计，提高开关电源的稳定性，减少输出波动。
5. 减小体积：通过优化元件布局和采用高集成度的芯片设计，减小开关电源的体积，提高电源的集成度和便携性。
三、新型开关电源的实例分析以一款新型开关电源为例进行分析，该开关电源采用了先进的控制算法和高效的变压器设计，具有以下特点：1. 高效率：通过优化的开关控制器和变压器设计，该开关电源的转换效率达到了90%以上，相比传统开关电源提高了20%以上。
2. 低噪声：采用低噪声元件和优化的电路布局，该开关电源的噪声水平明显低于传统开关电源，提高了工作环境的舒适性。
3. 稳定性强：通过先进的控制算法和稳压电路设计，该开关电源的输出稳定性非常好，输出波动小于1%。
4. 小巧便携：采用高集成度的芯片设计和优化的元件布局，该开关电源的体积明显减小，非常适合便携式设备的使用。
以上是对新型开关电源优化设计与实例的详细阐述。
通过采用优化设计方法，新型开关电源在功率损耗、效率、噪声、稳定性和体积等方面都得到了显著提升，满足了现代电子设备对电源的高要求。
开关电源典型设计实例精选
开关电源典型设计实例精选
开关电源是一种常见的电源设计，它能够将输入电压转换为稳定的输出电压，常用于各种电子设备中。
以下是一些典型的开关电源设计实例：
1. Buck转换器，Buck转换器是一种常见的开关电源设计，它能够将高电压降低为稳定的较低电压。
这种设计常用于需要较低输出电压的应用，例如移动设备充电器和电源适配器。
2. Boost转换器，Boost转换器则是将输入电压升高为稳定的输出电压，常用于需要较高输出电压的场合，比如LED驱动器和太阳能电池充电器。
3. Buck-Boost转换器，Buck-Boost转换器能够实现输入电压的升压和降压，因此在需要输出电压高低变化范围较大的场合下应用广泛，比如电动汽车充电器和太阳能储能系统。
4. Flyback转换器，Flyback转换器是一种常见的离线开关电源设计，适用于输出功率较低的应用，例如家用电子设备和通信设备。
5. LLC谐振转换器，LLC谐振转换器结构简单，具有高效率和低电磁干扰等优点，适用于中高功率的电源设计，例如工业设备和服务器电源。
以上是一些典型的开关电源设计实例，每种设计都有其适用的场合和特点，工程师在实际设计中需要根据具体要求选择合适的设计方案。
希望以上信息能够对你有所帮助。
开关电源环路设计及实例详解
开关电源环路设计及实例详解一、开关电源的基本原理开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源，其基本原理是通过开关管控制变压器的工作状态，从而实现对输入交流电进行变换、整流和稳压的过程。
开关电源具有输出功率大、效率高、体积小等优点，因此被广泛应用于各种电子设备中。
二、开关电源环路的组成1. 输入滤波器：用于滤除输入交流电中的高频噪声和杂波信号，保证后续环节能够正常工作。
2. 整流桥：将输入交流电转换为直流电信号。
3. 直流滤波器：用于滤除直流信号中的纹波和杂波信号，保证输出稳定。
4. 开关变换器：通过控制开关管的导通和截止状态来控制变压器的工作状态，从而实现对输入信号的变换。
5. 输出稳压器：用于对输出直流信号进行稳压处理，保证输出恒定。
三、开关电源环路设计步骤1. 确定输出功率和输出电压范围。
2. 选择合适的变压器。
3. 设计整流桥和直流滤波器。
4. 设计开关变换器，包括选择合适的开关管和控制电路。
5. 设计输出稳压器，包括选择合适的稳压芯片和反馈电路。
6. 进行整个电路的仿真和优化。
7. 进行实际电路的搭建和调试。
四、开关电源环路设计实例以12V/5A开关电源为例，进行具体设计。
1. 确定输出功率和输出电压范围：输出功率为60W，输出电压范围为11-13V。
2. 选择合适的变压器：根据需求选择带有多个二次侧绕组的变压器，其中一个二次侧用于提供控制信号，另一个二次侧用于提供输出信号。
通过计算得到变压比为1:2。
3. 设计整流桥和直流滤波器：采用全波整流桥结构，并选用大容量滤波电容进行直流滤波处理。
4. 设计开关变换器：选用MOS管作为开关管，并采用反激式结构进行设计。
控制信号通过脉冲宽度调制（PWM）技术进行控制。
同时，在输入端加入输入滤波器进行滤波处理。
5. 设计输出稳压器：选用LM2576芯片进行稳压处理，通过反馈电路控制输出电压。
同时，加入输出滤波电容进行滤波处理。
6. 进行整个电路的仿真和优化：通过仿真软件进行各个环节的仿真和优化，保证整个电路的性能符合要求。
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开关电源电路设计实例分析
开关电源电路是一种常用的电源供电方式，其优点包括高效能、体积小、重量轻等特点，因此在电子设备中得到广泛应用。
本文将介绍开关电
源电路设计的一般流程，并以设计一个12VDC输出的开关电源电路为例进
行分析。
1.确定需求和规格
在设计开关电源电路之前，首先要确定需求和规格。
例如，我们要设
计一个12VDC输出电源，输出电流为1A，并且需要输入电压范围为
220VAC。
此外，我们还需要确定开关电源的效率、功率因数等要求。
2.选取开关电源拓扑结构
根据需求和规格，选择适合的开关电源拓扑结构。
常见的开关电源拓
扑包括反激式、半桥或全桥式等。
根据需求，我们选择反激式开关电源。
3.选择主要元件
根据选取的拓扑结构，选择适当的主要元件，包括主变压器、开关管、输出电容和滤波电感等。
选取主变压器时需要考虑输入输出电压比例、功
率等因素；选择开关管时需要考虑导通电阻、开通速度等因素。
4.电路图设计
根据所选的开关电源拓扑结构和主要元件，设计电路图。
包括输入滤
波电路、整流电路、开关电路和输出滤波电路。
同时，需要设计开关电源
的保护电路，如过流保护、过压保护等。
5.计算关键参数
根据设计的电路图，计算关键参数。
例如，计算输入电流、输出电流、开关频率等。
这些参数可以通过电路图中的公式和关系计算得出。
6.仿真和优化
通过电路仿真软件，对设计的电路进行仿真和优化。
可以通过调整元
件参数和拓扑结构来优化电路性能，如提高效率或降低成本。
7.PCB布局设计
在完成电路图设计和仿真优化后，需要进行PCB布局设计。
将电路图
转化为实际的PCB布局，并考虑元件之间的布置、走线、散热等因素。
8.元件选型和采购
根据PCB布局设计，选择合适的元件，并进行采购。
需要考虑元件的
性能、价格、可靠性等因素。
9.确定元件焊接方式
根据元件选型和PCB布局，确定元件的焊接方式。
根据焊接方式，可
以选择手工焊接或波峰焊接等。
10.制作和调试样机
根据设计和选型的元件，制作和调试样机。
在制作和调试过程中，需
要注意保持良好的工艺和质量控制，以确保电路的性能和可靠性。
11.进行测试和验证
制作完成的样机需要进行测试和验证。
包括输入输出电压和电流的测量、效率的测试、保护功能的验证等。
12.优化和改进
根据测试和验证的结果，对电路进行优化和改进。
可以通过调整元件参数或拓扑结构来进一步提高电路性能。
综上所述，开关电源电路设计的流程包括需求确定、拓扑结构选择、元件选型、电路图设计、参数计算、仿真与优化、PCB布局设计、元件采购、样机制作与调试、测试与验证、优化与改进等步骤。
在设计过程中，需要充分考虑电路的性能、可靠性、安全性等因素，以实现设计要求并提高电路效率和稳定性。