零起点学开关电源设计基础篇
零起点学开关电源设计基础篇
开关电源是一种高效、稳定、小型化的电源供应器，广泛应用于现代电子设备中。
想要学习开关电源设计基础知识，需要掌握以下几个方面的内容：
1. 开关电源的基本原理
开关电源是一种能够将交流电转化为直流电的电源供应器。
它通过开关管对输入电压进行开关控制，使交流电的平均值变为直流电。
整个开关电源由输入滤波电容、整流电路、开关变换器、输出滤波电容、稳压电路等部分组成。
2. 开关电源的分类
开关电源可以根据输入电压的不同，分为交流输入型和直流输入型；根据输出功率的不同，分为低功率（小于100W）、中功率（100W-1KW）和高功率（大于1KW）；根据拓扑结构的不同，分为Buck型、Boost型、Buck-Boost型、Cuk型、Sepic型、Flyback型、Forward 型等。
3. 开关电源的主要元器件
开关电源的主要元器件包括开关管、二极管、电感、电容、变压器、稳压管等。
4. 开关电源的设计步骤
开关电源的设计步骤主要包括：计算输入电容、整流电路的设计、选择开关变换器拓扑结构、计算开关变换器元器件参数、稳压电路的设计、确定滤波电容电感的参数、进行仿真和优化。
5. 开关电源的性能指标
开关电源的主要性能指标包括输出电压、输出电流、输出功率、效率、稳定性、负载调整能力、温度特性等。
以上是零起点学开关电源设计基础的一些内容，希望对初学者有所帮助。
开关电源基础讲解
开关电源基础引言电源发展是趋于轻小。
而关键是既要小又要高效。
近几年的优秀半导体、磁材和无源器件，使得功率变换的选择余地越来越大。
线性和开关电压线性电源和开关电压都是把不稳定的输入变换成稳定的输出，但是却是完全不同的技术，它们各有优缺点。
线性电源只能是降压型的。
它们是用双极型晶体管或MOSFET 的线性工作，保持输出电压的稳定。
半导体调整器件上的电压就是输入输出电压差，半导体损耗就是调整器件上的电压乘负载电流，即V dr I o 。
所以，变换效率只在35-65％。
例如，把12V 输入变换成5V 输出，输出电流100mA ，输出功率只有500mW ，而损耗是700mW ，效率是42％。
所以，散热片的体积大成本高。
但是线性电源在输入电压变化范围小的小功率应用场合，也有它的优点，比如电路简单，没有开关电压的开关噪音。
开关电压的开关器件，只工作在截止和饱和导通状态，损耗低，效率可到65-95％。
开关电压即可降压也可升压。
但是，开关电压电路复杂，输出电压包含着开关噪音，必须虑除。
开关电源基础PWM 开关电压有两种基本结构，即正激型和升压型。
正激型变换器正激变换器的输出LC 滤波器给出DC 输出电压。
输出电压为D VV ino(1)降压变换器是最简单的正激型变换器，如图1所示。
图1 基本正激型(降压)变换器及其波形它的工作可以分成两个不同的方式，即开关导通和关断。
当开关导通时，输入电压加到LC滤波器的输入端。
假设变换器工作在稳态，滤波器输出端的电压就是输出电压。
电感电流开始由开关周期开始时的初始值线性上升。
电感电流为ti VVioninit oin Lontt L≤≤+ -=(2)在这个时期里，电感磁芯里存储能量。
当功率开关关断时，磁芯存储的能量传输到负载。
当功率开关关断时，电感输入端的电压被拉到地，被正向偏置的二极管D而箝位。
电感磁芯储能通过续流二极管D传向负载。
电感电流由初始的峰值i pk而减小为t Vi ioff opk Lofftt L≤≤-=(3)关断阶段一直持续到开关在控制电路控制下开启，下一个开关周期开始。
初学者学习开关电源的方式(实例技术和方案分析)
初学者学习和研发开关电源的方式(实例技术和方案分析)关于学习开关电源，大家都很清楚，要学好电路，模数电，自控，工程电磁场这些大学专业课，甚至还要看一些开关电源设计之类的专业书籍，如果能学好以上书籍，电路一类的基本知识就算了解了，但是要学好开关电源，单单有以上理论是不够的，还要深入实践，并且还要有一套行之有效的学习研发方式，也就是说拼命苦干是不会起很大作用的，最重要的是高效的方法。
下面我选择一款简单的电源设计方案，来谈一下怎样去思考，去分析，去设计；要注意什么，要学习那些，要总结那些，也就是“边练边学边讲解”这种思维吧。
现在要设计一款如下规格的开关电源：1.输入电压范围(InputVoltage Range)：90~264Vac （100-240Vac典型输入电压）2.输入频率范围(InputFrequency Range )：47~63Hz (50-60Hz典型输入频率)3.输出电压和电流(OutputVoltage and Current)：+12V,2.5A4.输出电压范围(Output Voltage Rating)：+11.4V~+12.6V（±5%）5.负载调整率(Output Voltage Load Regulation)：5%6. 线性调整率(Output Voltage Line Regulation)：1%7.Rippleand Noise：120mVPk to Pk8.效率：83% （At typical voltage Full Load at least 10 minut）9.平均效率：84.8% （Averageefficiency of 25%, 50%, 75% and 100% load at115Vac /60Hz and 230Vac/50Hz.）10.待机功耗：0.3W (At typical voltage)11.过流保护 (Over Current Protection)：4Amax （1.2~1.5倍输出电流）12.过压保护（Over Voltage Protection）：18Vmax （1.2~1.5倍输出电压）以上规格是一款电源最基本的电气特性（另外还有开机时间，保持时间，上升时间，过温保护等电气特性；Hi-pot, surge, EMI, ESD, EFT 等重要安规管控特性，这些特性我会在下面的设计中提到并作分析），设计之初首要要了解以上基本要求，通过规格找设计元素，这样才能慢慢拿出方案。
从零学起：开关电源设计入门
6.5整理电路原理图 6.6制作高频变压器
6.7设计印制电路板 6.8安装与调试
1
7.1调试仪器 设备的选择
2
7.2调试方法 与步骤
3
7.3关键测试 点的选择
4
7.4调试中的 注意事项
5
7.5测试仪器 设备的选择
7.6开关电源的 性能测试
7.7开关电源的 波形测试
8.1 LM2576的工作 原理
从零学起：开关电源设计入门
读书笔记模板
01 思维导图
03 读书笔记 05 作者介绍
目录
02 内容摘要 04 目录分析 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
设计
技术人员 开关电源
功率 控制电路
电压
电源
开关电 源
电子
实例
原理
调试
开关电源
电路
变压器
工作
设计
第章
测试
内容摘要
本书从实用角度出发，全面系统深入地阐述了开关电源的基础知识、典型开关电源的结构及工作原理、开关 电源的控制电路及各种保护电路的作用、开关电源的设计流程、开关电源的调试与测试方法等，并给出了几种开 关电源的设计实例分析。与本书相关的技术丛书还包括《开关电源设计提高》和《开关电源设计实例详解》。 本书内容丰富，深入浅出，通俗易懂。具有科学性、先进性与很高的实用价值，可供电子和电气工程技术人员， 仪器仪表及家电维修人员，大专院校师生及电子爱好者阅读。
8.2 TOPSwitch系 列的工作原理
8.3 TinySwitch系 列的工作原理
8.4 VIPer系列的工 作原理
9.1 30W通用输入电 压开关电源
9.2手机充电器开关 电源
超详细！开关电源基础知识讲解
超详细！开关电源基础知识讲解一、前言：PC电源知多少个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。
本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。
●线性电源知多少目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。
线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。
最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图配图2：线性电源的波形尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。
对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。
由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。
此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。
由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。
开关电源基础知识学习资料
T = tON + tOFF
volatge, vL(t)
Buck的两个基本的公式
在电感电流连续模式CCM下： Vo=（Ton/T）×Vin=D × Vin
L=（(Vபைடு நூலகம்n-Vout)*Vout） /(ΔI*f*Vin)，这里的ΔI一般 取输出电流的10~30%。
2024/8/31
tON
VIN - VO
➢ 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： 1、认证标志，3C，UL，GS，PSE，2、EMI测试标准。
工作原理： 通市电，经起动电阻R32 R33 R34给电容C8充电到15V-UVLO(OFF)。IC 开始工作， 输出PWM 脉冲，驱动MOSFET Q2导通，由于输出整流二极管D5、D6反偏截止，能 量存储在变压器T2原边电感。当变压器原边电流上升到输出反馈的设定值，无输出脉 冲，MOSFET Q2关断，D5、D6导通，进入反激阶段，能量从变压器原边传递到变压 器次级，经整流滤波给客户负载供电。如此周而复始，直至关机或保护。
开关电源基本概念3--主要技术指标
➢ 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、输入电压跌落 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。
开关电源设计入门培训资料
开关电源的基本原理介紹 开关电源的发展趋势 开关电源主要的元器件选择及应用
基本原理介紹
➢ AC 输入部分 ➢ EMI 滤波 部分 ➢ PFC 部分 ➢ DC-DC转换部分 ➢ 均流技術 ➢ 保護与反馈控制線路
开关电源的基本原理及功能框图
开关电源的基本原理
开关电源的发展趋势
开关电源的发展趋势
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管的输入阻抗及栅极电流
Ciss: C1+C2 C2
Coss: C2+C3
C3
Crss: C2
Q1 C1
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管的输入阻抗及栅极电流 栅源极间的结电容不容忽略，为了快速
地开通和关断漏极电流，需要较大的栅 极电流驱动栅极电压快速 Nhomakorabea上升和下降。
Mosfet的常用类型
D
D
N channel
G
Q1
P channel G
Q2
S
N Mosfet
S
P Mosfet
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管的基本特点 > 开关速度快， ~100ns > 开关频率高，50Khz~400Khz > 输出功率大
功率场效应管 (Mosfet)
开关电源的最新的拓扑
半桥谐振 （LLC） 有源钳位 （Active clamp forward) ZVS 全桥 无桥PFC 跟多的交错式控制方式
主要元器件的选择及应用
开关电源主要元器件的选择及应用
开关电源主要元器件的选择及应用
功率场效应管 (Mosfet) 功率二极管 Fuse （保险丝） 电解电容
详解一步一步设计开关电源
详解一步一步设计开关电源【开篇】针对开关电源很多人觉得难，主要是理论与实践相结合；万事开头难，我在这里只能算抛砖引玉，慢慢讲解如何设计，有任何技术问题可以随时打断，我将尽力来进展解答。
设计一款开关电源并不难，难就难在做精；我也不是一个很精熟的工程师，只能算一个领路人。
希望大家喜欢大家一起努力!!【第一步】开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过；也可以提出来供大家参考，我帮助分析。
我只带大家设计一款宽围输入的，12V2A 的常规隔离开关电源1. 首先确定功率，根据具体要求来选择相应的拓扑构造；这样的一个开关电源多项选择择反激式(flyback) 根本上可以满足要求备注一个，在这里我会更多的选择是经历公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论【第二步】2.当我们确定用flyback 拓扑进展设计以后，我们需要选择相应的PWM IC 和MOS 来进展初步的电路原理图设计(sch)无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。
对里面的计算我还会进展分解分立式：PWM IC 与MOS 是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长〔仅从设计角度来说〕集成式：就是将PWM IC 与MOS 集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境集成式，多是指PWM controller 和power switch 集成在一起的芯片不限定于是PSR 还是SSR【第三步】3. 确定所选择的芯片以后，开场做原理图(sch)，在这里我选用ST VIPer53DIP(集成了MOS) 进展设计，原因为何(因为我们是销售这一颗芯片的).设计之前最好都先看一下相应的datasheet，自己确认一下简单的参数无论是选用PI 的集成，或384x 或OB LD 等分立的都需要参考一下datasheet一般datasheet 里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据【第四步】4. 当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCB Layout当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进展计算一般有芯片厂家提供相关资料【第五步】5. 确定开关频率，选择磁芯确定变压器芯片的频率可以通过外部的RC 来设定，工作频率就等于开关频率，这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源，也可以采取外同步功能。
开关电源设计入门培训资料
肖特基二极管
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒 二极管（Schottky Barrier Diode——SBD），简称为肖特基二极 管20世纪80年代以来，由于工艺的发展得以在电力电子电路中广 泛应用
肖特基二极管的优点 反向恢复时间很短（10~40ns）正向恢复过程中也不会有明显的
1> 最大允许的结温: 80% 2> 栅极最大电压：80% 3> 漏源最大电压: 80%
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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功率二极管
功率二极管的常用类型
1> 肖特基二极管 (<200V) 2> 快恢复二极管 （200V~800V) 3> 普通整流二极管(桥堆)
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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功率二极管
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功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管的输入阻抗及栅极电流
Ciss: C1+C2 Coss: C2+C3 Crss: C2
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管的输入阻抗及栅极电流 栅源极间的结电容不容忽略，为了快速
地开通和关断漏极电流，需要较大的栅 极电流驱动栅极电压快速地上升和下降 。
Mosfet的常用类型
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
N Mosfet
P Mosfet
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功率场效应管 (Mosfet)
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管的基本特点 > 开关速度快， ~100ns > 开关频率高，50Khz~400Khz > 输出功率大
从零学起 开关电源设计入门
目录分析
在电力电子技术快速发展的今天，开关电源设计已成为电子设备的重要组成 部分。为了帮助初学者更好地掌握开关电源设计的基础知识，本书以《从零学起： 开关电源设计入门》这本书的目录为分析对象，探讨其中的知识点和关键技术。
在本书的开篇，首先介绍了开关电源设计的基础知识和基本原理。这部分内 容主要涉及到开关电源的优势和不足，以及如何实现高效能的开关电源设计。作 者详细阐述了开关电源的工作原理，包括其组成结构、工作方式和设计要点，为 后续深入学习奠定了基础。
作者简介
作者简介
这是《从零学起：开关电源设计入门》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
感谢观看
精彩摘录
开关电源设计已经成为现代电子设备的重要组成部分。对于初学者而言，理 解开关电源的基本概念、原理和应用，以及未来的发展趋势，是至关重要的。本 书将通过精彩摘录自《从零学起：开关电源设计入门》一书的内容，为大家详细 解析开关电源的方方面面。
我们来探讨开关电源的基本概念。开关电源是一种将交流电转换为直流电的 装置，它通过开关管的通断来实现能量的转换。相比于传统的模拟电源，开关电 源具有效率高、体积小、重量轻等优势，因此广泛应用于各个领域，如电子设备、 通信设备和交通领域等。
为了帮助读者更好地理解和应用所学知识，本书还通过具体的实践案例，详 细说明了如何在实际设计中运用所学到的理论知识。这些案例涉及多种应用场景， 包括计算机电源、电动汽车充电桩和工业电源等。通过分析这些案例，读者可以 充分了解开关电源设计的难点和问题，并学会如何采取有效的解决方案。
总结本书的内容，可以发现《从零学起：开关电源设计入门》这本书对于初 学者来说具有极高的指导意义。它不仅介绍了开关电源设计的基础知识和基本原 理，还深入分析了其中的关键技术，并通过实践案例加以说明。通过阅读这本书， 读者可以全面了解开关电源设计的理论体系和实际应用，为后续的深入学习和职 业发展打下坚实基础。
开关电源电路入门篇
调试步骤与注意事项
01
注意事项
02 1. 在调试过程中，应遵循安全规范，避免 触电等事故。
03
2. 注意观察电源的异常现象，如过热、噪 声等，及时处理。
04
3. 在调整参数时，应逐步进行，避免大幅 度变化。
优化方法与技巧
01
优化方法
02
1. 优化电路设计，减少损耗，提高效。电容器的计算根据电路需求，计算电容器的容量、耐压和温度系数等参数，以确保其正常工作 。
04
开关电源的调试与优化
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查电源输入是否正常，确保输入电压在规定范围内。
2. 调整电源的输出电压和电流，以满足设计要求。
调试步骤与注意事项
3. 测试电源的各项性能指标，如效 率、纹波等。
二极管的选择与计算
二极管的选择
根据电路需求选择合适的二极管类型，如肖特基二极管、硅整流二极管等，考 虑其正向导通电压、反向恢复时间和额定电流等参数。
二极管的计算
根据电路需求，计算二极管的反向恢复时间、额定电流和电压等参数，以确保 其正常工作。
电容器的选择与计算
电容器的选择
根据电路需求选择合适的电容器类型，如电解电容器、陶瓷电容器等，考虑其容 量、耐压和温度系数等参数。
电磁兼容性设计
电磁干扰抑制
开关电源在工作过程中会产生电磁干 扰，影响周围电子设备的正常工作。 因此，需要采取有效的电磁干扰抑制 措施，如加装滤波器、电容器等。
电磁屏蔽
对于一些高强度电磁辐射的开关电源， 需要进行电磁屏蔽设计，以减小对周 围环境的电磁干扰。
可靠性评估与寿命预测
可靠性评估
对开关电源的可靠性进行评估是确保其安 全和稳定运行的重要环节。评估方法包括 MTBF（平均故障间隔时间）、失效概率 等。