开关电源具备的知识
TI_开关电源基础知识
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转换器效率和损耗
“损耗” = 任何从输入吸收而未传送至输出的能量
MOSFET • 开关损耗 • 栅极驱动损耗 • 传导损耗
无源组件 • L：绕组和磁芯损耗 • 阻性损耗 • 电容器 ESR 损耗
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反激式转换器特性
缺点：
• 高输出纹波电流。 • 高输入纹波电流。 • 环路带宽可能受限于右半平面 (RHP) 零点。
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反激式的优点及应用
采用最简单的隔离式拓扑，因而具有最低的成本 使用了数量最少的功率组件：4 个 最为人们所了解、 实现的数量最多而且得到最广泛支持 的拓扑之一
由于上述原因，对于功率范围 <150W 的应用而言 反激式转换器是一种上佳的选择
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将脉冲输出电压转换为稳定的电压
需要某种将在开关接通期间存储能量而在开关切断 时提供此能量的手段 在电子行业中有两种主要储能器件：电容器和电感 器
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实例：简化的降压开关电源
S1 L1 输出 输入 C1
控制器
D1
C2
RL
VO = VIN · DC
输入电容器 (C1) 用于使输入电压平稳 输出电容器 (C2) 负责使输出电压平稳 箝位二极管 (D1) 在开关开路时为电感器提供一条电流通路 电感器 (L1) 用于存储即将传送至负载的能量
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滞环模式控制
FET 的接通和关断基于输出电压的检测
开关式 (Bang-Bang) 控制：输出电压始终恰好高于或低于理想设定点 比较器迟滞用于保持可预测的操作并避免开关“跳动”。
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脉冲跳跃 / 省电模式
在轻负载时，PWM 转换器能自动切换至一种“低功耗”模 式以最大限度地减少电池电流消耗 该模式有时被称为“PFM”– 但实际上是一个间歇式地接通 和关断的固定频率 (PWM) 转换器
开关电源基础知识(PWM与PFM)
对于噪声 / 纹波的敏感度在很大程度上取决于应用 对于 LED 应用，可以采用不同类型的亮度控制方法
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定义 – PWM 和 PFM
PWM 转换器 PFM 转换器 • PFM = 脉冲频率调制 • 采用了一个可变频率时钟 • PFM 转换器实例：“恒定导通时间” 或 “恒定关断时间”控制 DC-DC 转 换器。 • 有几种 PFM 变种，而且该术语用于 指后面讨论的其他操作模式…
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IC 的工作电流会ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ响轻负载效率
假如负载电流约为 1 mA，则 IC 的内部电流 在 4 mA 左右
• “最好情况”效率< 20%
如果负载电流约为 200 mA，则 IC 的内部电流 为 4 mA 左右
• “最好情况”效率 > 90%
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双模式降压转换器
在 PWM 模式中 IC 工作电流约为 3.5 mA 在省电模式中 IC 工 作电流约为 23 µA
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省电模式与强制 PWM 模式的对比
（在 10 至 30 mA 负载瞬变条件下）
可变频率 高纹波
节能模式
PWM模式
小纹波
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多种省电模式
快速 PFM：效率高于 PWM，但 低于轻 PFM (LPFM)。权衡折衷 如需在非常轻负载时实现最高的 效率，则采用“轻 PFM”模式 如需在轻负载和重负载之间频繁 切换，且具有上佳的瞬态响应， 则可使用“快速 PFM”模式 省电模式的选择由用户通过向转 换器发送 I2C 命令来完成
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输出纹波差异
采用省电模式时的一项折衷：在某一给定的负载电流条件下 输出纹波较高 在本例中达到了 15 mVPP，而 PWM 模式则仅为 < 5 mVPP
开关电源的相关术语知识
开关电源的相关术语知识开关电源是一种将交流电转换为稳定直流电的电子设备，被广泛应用于各个领域，包括电子设备、通信设备、工业控制等。
了解开关电源的相关术语知识对于理解其工作原理和性能具有重要意义。
下面将介绍一些常用的开关电源术语。
1. 输入电压范围（Input Voltage Range）：指开关电源能够正常工作的输入电压范围。
一般来说，开关电源的输入电压范围比较宽，可以适应不同的电源电压。
2. 输出电压（Output Voltage）：指开关电源转换后的输出直流电电压。
开关电源的输出电压通常可以通过电压调节器进行调节，以满足不同设备的需求。
3. 输出电流（Output Current）：指开关电源输出的电流大小。
输出电流的大小取决于设备的功率需求，一般以安培（A）为单位。
4. 输出功率（Output Power）：指开关电源输出的电功率大小。
输出功率等于输出电压乘以输出电流，以瓦特（W）为单位。
5. 效率（Efficiency）：指开关电源将输入电能转换为输出电能的效率。
开关电源的效率越高，能量转换的损耗就越小，通常以百分比表示。
6. 电流纹波（Ripple Current）：指开关电源输出直流电的纹波大小。
电流纹波的大小影响到设备的稳定性，一般以安培（A）为单位。
7. 电压稳定性（Voltage Stability）：指开关电源输出电压的稳定性能。
电压稳定性好的开关电源可以确保设备稳定运行，避免因电压波动而引起的故障。
8. 过载保护（Overload Protection）：指开关电源在输出电流超过额定值时自动切断输出电路的保护功能。
过载保护可以避免因电流过大而损坏设备。
9. 过压保护（Overvoltage Protection）：指开关电源在输出电压超过额定值时自动切断输出电路的保护功能。
过压保护可以避免因电压过高而损坏设备。
10. 短路保护（Short Circuit Protection）：指开关电源在输出电路短路时自动切断电路的保护功能。
开关电源基础知识
开关电源基础知识
1. 你知道开关电源到底是啥玩意儿吗？就好比家里的电灯开关，一按就亮，开关电源也是这样控制电流的呀！比如手机充电器就是个典型的开关电源。
2. 开关电源的工作原理复杂吗？其实也没那么难理解啦！就像人吃饭消化提供能量一样，它把电处理好给设备供能呢！像电脑主机里的电源就是这样工作的。
3. 开关电源有哪些重要的组成部分呢？嘿，这就像搭积木，每个部分都不可或缺呀！像变压器，不就像个大力士在帮忙变魔法嘛！比如一些电器里的变压器。
4. 开关电源的效率能有多高呢？哇塞，那可高得很呢！就如同跑步冠军一样，快速又高效地完成任务！像一些高效节能的灯具用的就是高效率的开关电源。
5. 开关电源的稳定性重要不？当然啦，这可关系重大呀！就好像走钢丝，得稳稳当当的才行呢！像一些精密仪器就需要稳定的开关电源来保障。
6. 开关电源的体积能做很小吗？能呀，小得惊人呢！就像小魔术一样把大东西变小了。
像现在很多便携设备里的电源就超小的。
7. 开关电源在生活中有多常见呢？哎呀，那可太常见啦！简直无处不在呀！像电视、冰箱，到处都有它的身影呢！
8. 开关电源的质量怎么判断呢？这可得好好研究研究呀！就像挑水果，得看外表又得看内在。
比如有些电源用起来就特别靠谱。
9. 开关电源未来会发展成啥样呢？那可不好说呀，也许会像科幻电影里一样厉害呢！说不定以后的电源都超级智能啦！
10. 学习开关电源基础知识有趣吗？当然有趣啦！就像探索一个神秘的世界一样让人兴奋呢！等你了解了就知道啦！。
开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析
开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析开关电源是一种将直流电源转换为可变直流电压输出的电源装置。
它通过开关管的通断控制，以高频脉冲方式调节输出电压，能够实现高效、稳定、可靠的电源转换。
本文将详细解析开关电源的工作原理。
开关电源由以下几个基本组成部分组成：输入滤波电路、整流电路、能量存储元件、控制电路和输出电路。
输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声和干扰，确保输入电压稳定。
它一般由电容、电感和绕组构成。
输入电压经过滤波电路后，接入整流电路。
整流电路的作用是将交流电转换为脉冲直流电。
常用的整流电路有单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。
整流电路通过整流管将输入的交流电转换为直流电，并通过电容滤波电路将脉冲形式的直流电转换为平滑的直流电压。
能量存储元件一般是电感和电容。
电感能存储电能，电容能存储电荷。
在开关电源中，电感和电容组成的电容滤波电路起到储存能量的作用。
它们能够在负载电流突然增加时，释放存储的能量，从而保持输出电压的稳定性。
控制电路是开关电源的核心部分，其中包括开关管的控制电路和反馈电路。
开关管的控制电路负责控制开关管的通断，从而改变输出电压的大小。
反馈电路用于检测输出电压的实际值与设定值之间的差异，并向控制电路提供反馈信号，用于调整开关管的通断状态。
开关电源的输出电压由开关管通断的频率和占空比决定。
开关管的通断由控制电路控制，控制信号通常由脉冲宽度调制（PWM）产生。
PWM信号通过改变脉冲的宽度和间隔，调整开关管的通断时间，从而改变输出电压的大小。
开关电源的优点是高效率、稳定性好和体积小。
相比传统的线性电源，开关电源的转换效率更高，可以达到90%以上。
此外，开关电源的输出电压稳定性好，能够在负载变化较大的情况下保持输出电压的稳定。
由于使用高频脉冲调节输出电压，在相同输出功率的情况下，开关电源体积更小。
总之，开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源装置。
它通过开关管的通断控制，以高频脉冲方式调节输出电压，实现电源转换。
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。
开关电源知识
开关电源知识一、开关电源的概念和分类开关电源是一种将交流电转换为直流电供给电子设备使用的电源。
按照输出功率的大小，可以分为小功率开关电源和大功率开关电源。
按照工作方式的不同，可以分为单端开关电源和双端开关电源。
二、开关电源的工作原理1.整流滤波：将输入的交流电通过整流桥变成直流信号，再通过滤波器去除掉残留的交流成分，得到平滑的直流信号。
2.功率因数校正：由于负载变化导致输入功率因数不稳定，需要进行校正。
3.逆变：将直流信号通过高频变压器转换成高频交流信号。
4.输出整形：将逆变后得到的高频交流信号通过输出整形器转换成稳定的直流输出。
三、开关管1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）：具有低导通阻抗、高速度等优点，常用于低压、小功率开关电源中。
2. IGBT（绝缘栅双极性晶体管）：具有大功率承载能力、可靠性好等优点，常用于大功率开关电源中。
3. 晶闸管：具有低导通阻抗、高稳定性等优点，常用于直流电机控制中。
四、开关电源的优缺点1. 优点：效率高、体积小、重量轻、稳定性好。
2. 缺点：噪音大、EMI（电磁干扰）严重，需要进行滤波处理。
五、开关电源的应用1. 通讯领域：手机充电器、路由器、交换机等。
2. 工控领域：PLC（可编程逻辑控制器）、伺服驱动器等。
3. 家用电器领域：LED灯带驱动器、音响等。
六、开关电源的故障及维修1. 故障表现：输出电压不稳定，有杂音或噪声等。
2. 维修方法：（1）检查输入端是否接触良好；（2）检查整流桥是否损坏；（3）检查滤波器是否失效；（4）检查输出整形器是否正常工作。
开关电源培训资料
03
开关电源电路分析和常见故障排 查
开关电源电路分析
电路组成
开关电源电路通常由输入滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、逆变电路、输出整流 滤波电路等部分组成。对于不同的应用需求和设计目标，电路的组成可能会有所变化。
工作原理
开关电源通过高频开关管的开关动作，将直流电压变换为高频脉冲电压，再经过变压器、 整流滤波等元件实现电压的变换和输出。其工作效率高、体积小、重量轻等特点使其在电 子设备中得到广泛应用。
控制策略
开关电源的控制策略常见的有PWM（脉冲宽度调制）和PFM（脉冲频率调制）等。控制 策略的选择会影响到电源的效率、稳定性、响应速度等性能。
常见故障排查
无输出或输出电压低：可能 的原因包括输入电压过低、 开关管故障、变压器故障、 整流滤波电路故障等。排查 方法包括检查输入电压、测 量开关管驱动波形、检查变 压器及整流滤波元件等。
• 家用电器
开关电源也广泛应用于各种家用 电器中，如电视机、音响等。
02
开关电源主要技术和设计要点
开关电源主要技术
脉宽调制技术
脉宽调制技术是开关电源中最常 用的技术，通过调节开关管的导 通时间来控制输出电压。具有响
应速度快、输出稳定等特点。
谐振变换技术
谐振变换技术利用谐振元件的特 性进行能量转换，具有高效率和 高功率密度的优势。在开关电源 中常用于高压、大功率应用场合
防水防潮
保持开关电源工作环境干 燥，避免长时间暴露在潮 湿环境中。潮湿可能导致 电气短路、绝缘性能下降 等问题。
THANKS
感谢观看
能和寿命。
维护方法
清洁散热系统
定期清理开关电源散热系 统中的灰尘和杂物，保持 散热良好。可以使用吸尘 器、压缩空气或软刷等工 具进行清洁。
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开关电源产品的设计过程实际是一个优化折衷的过程.工程师们常常在各种电性能参数之间举棋不定,如稳态性能与动态性能的折衷,功率密度与可靠性的折衷等.在追求低功耗高效率的今天,摆在电源工程师面前的难题仍然是功耗和性能的取舍.
开发一个开关电源产品所需要的基本技能
1)认识组成开关电源的所有元器件;
2)掌握各种元器件的电气性能和电路符号;
3)会自己制作各种磁性元件;
4)会正确装配电源中的各个部分;
5)了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法;
6)会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试,优化和折衷;
7)会对获得的实验结果进行分析,并进行总结;
8)会从不同的渠道不断地学习电源知识.
上面要求的基本技能,各位工程师朋友都做到了吗?有不够的地方,则要努力去做,因为这是最基础的.
开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识
1)有源PFC的拓扑,分析,控制与设计;
2)DC-DC功率变换器的拓扑与稳态分析;
3)开关电源的磁设计与分析;
4)开关电源的功率级参数设计;
5)开关电源的控制与动态分析;
6)开关电源的小信号分析与设计;
7)开关电源的大信号分析与设计;
8)开关电源的EMI分析与设计;
9)开关电源的热分析与设计;
10)开关电源的容差分析与设计;
11)开关电源的各种保护技术;
12)开关电源的整流技术;
13)开关电源的均流控制技术.
这些专业理论知识,大家都具备吗?不足的地方还要加油啊.。