开关电源控制分类
开关电源类型及分类方法
开关电源类型及分类方法
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源和线性电源相比，二者的成本
都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一
输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。
随着电力电子技术的
发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输
出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新
技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约
资源及保护环境方面都具有重要的意义。
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。
PFM PWM的对比
做电源设计的应该都知道PWM 和PFM 这两个概念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。
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。
DCDC_PWM_PFM
开关电源PFM 和PWM的对比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變換器是通過與內部頻率同步開關進行升壓或降壓，通過變化開關次數進行控制，從而得到與設定電壓相同的輸出電壓。
PFM控制時，當輸出電壓達到在設定電壓以上時即會停止開關，在下降到設定電壓前，DC/DC變換器不會進行任何操作。
但如果輸出電壓下降到設定電壓以下，DC/DC變換器會再次開始開關，使輸出電壓達到設定電壓。
PWM控制也是與頻率同步進行開關，但是它會在達到升壓設定值時，儘量減少流入線圈的電流，調整升壓使其與設定電壓保持一致。
第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理
（一）电压控制模式
＋ －
电压调 节器
PWM比 较器
主电路
电压型控制的最基本特点：误差电压信号与参考电压信号 经过电压调节器后被输入到PWM比较器，与振荡器产生的 三角波或者锯齿波信号进行比较。需要专门的过流保护环 节。
Vdc
1 u(t) D1 D2
L 2
D 1
2 R1
Vo
M1 C1 D4 D5 R2
iR
IL0 M1
M2
iL’
t=0 DTs e t=0 D’Ts
iL
' ∆i L = i L − i L
峰值电流模式控制系统中电感电流对扰动的响应
M2 n 误差en = [ − ] e0 , M 1、M 2分别为电感电流上升段的斜率和 M1 M1 D' = 。 下降段的斜率。 M2 D
iR
IL0
DTs D’Ts
电流型控制和电压型控制 模式的选择
优先考虑电压型控制模式(具有前馈)的情况有: ①较宽的输入电压范围且输出负载变化范围大的场合; ②输入电压低或者负载电流太小,使得电流上升率太低且 不能实现稳定的ＰＷＭ调节场合; ③在大功率且干扰大的应用场合,使得电流波形中的噪声 难以处理，必须选用电压型控制; ④要求具有多路输出电压且能较好地进行交互调节; ⑤在变压器次级使用可饱和电抗器进行辅助调节; ⑥在需要避免双环控制和斜坡补偿的应用场合。
,
Qs =
π (M1 − M 2 )
2( M 1 + M 2 )
为阻尼系数， ϖ s为开关频率对应的角频 率。
如果M 1 ≤ M 2 , 则Qs ≤ 0，则电流环的传递函数 的特征根的实部 大于零，意味着系统不 稳定。
解决峰值电流模式不稳定问题的 斜坡补偿法
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开关电源控制分类
根据控制方式的不同，开关电源控制可以分为以下几个分类：
1. 手动控制：即通过手动操作开关或旋钮来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数，这种控制方式简单易懂，适用于一些小功率的应用。
2. 定时控制：通过定时器来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。
定时控制可以实现自动开关功能，在特定时间点启动或关闭开关电源，适用于一些定时任务的应用。
3. 温度控制：通过温度传感器感知环境温度，并根据设定的温度阈值来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。
温度控制可以保护开关电源和被供电设备不受过高温度的影响。
4. 电压控制：通过电压传感器感知输出电压，并根据设定的电压阈值来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。
电压控制可以实现稳定输出电压，保证被供电设备正常工作。
5. 反馈控制：通过采集开关电源的反馈信号（如输出电流、输出电压等），并通过控制回路来调整开关电源的开关状态和输出电压等参数，使得输出稳定并满足需求。
需要注意的是，开关电源控制分类不限于以上几种，还可以根据其他参数、信号或特定应用的需求来进行分类。