高频开关电源电路原理分析
UC3844开关电源电路原理分析
UC3844开关电源电路原理分析引言UC3844是美国Unitrode公司（已被TI公司收购）生产的高性能电流型脉宽调制器(PWM)控制器。
早期的PWM控制器是电压控制型的,常用的电压型PWM控制器有TL494、TL495、SG3524、SG3525等。
电压型PWM是指控制器按反馈电压来调节输出脉宽,电流型PWM是指控制器按反馈电流来调节输出脉宽。
电流型PWM是在脉宽比较器的输入端,直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比,使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是目前比较理想的新型PWM控制器。
1 电流型PWM控制与电压型PWM控制原理及性能比较1. 1 电压型PWM控制电压型PWM控制系统框图如图1所示。
电源输出反馈电压U f与基准电压U g比较放大得到误差电压U e,该误差电压再与锯齿波发生器产生的锯齿波信号进行比较,产生占空比变化的矩形波驱动信号。
这种结构属于典型的单闭环系统,缺点是控制过程中主电路的电流没有参入输出控制。
由于电感的作用,电流滞后于电压的变化,因而系统响应速度慢,稳定性差。
图1 电压型PWM控制系统框图1. 2 电流型PWM控制电流型PWM正是针对电压PWM型的缺点发展起来的。
它在原有的电压环上增加了电流反馈环节,构成电压电流双闭环控制。
内环为电流控制环,外环为电压控制环。
无论电流的变化,还是电压的变化,都会使PWM 输出脉冲占空比发生变化。
这种控制方式可改善系统的电压调整率,提高系统的瞬态响应速度,增加系统的稳定性。
其控制系统框图如图2所示。
图2 电流型PWM控制系统框图1. 3 电流型PWM控制的优点a) 电压调整率好。
输入电压的变化立即引起电感电流的变化,电感电流的变化立即反映到电流控制回路而被抑制。
不像电压控制要经过输出电压反馈到误差放大器,然后再调节的复杂过程,所以响应快。
高频开关电源的基本原理
自激式电路出现最早。它的特点是电路简单、响应速度较快，但开关频率变化大、输出纹波
值较大，不易作精确的分析、设计，通常只有在小功率的情况下使用，如家电、仪器电源。
他激式开关电源需要外接的激励信号控制才能使变换电路工作，完成功率变换任务。
他源激式开关电源的特点是开关频率恒定、输出纹波小，但电路较复杂、造价较高、响应速
将电压基准电平和电流基准电平拉低，
将输出电流限制得很小， 使短路冲击的影响大大降低。
另一方面，它还能起输出软启动的作用。模块开机时，输出滤波电容上的电压为
0，所以模
块建立电压的过程中电流很大。而输出电流是经开关管的，如果没有相应措施，开关管很容
易在这个时候遭受过流冲击而损坏。开机时图1-3-3中电容C201上的电压UB为0，Q12、
这时变压器的极性突然反转为如图中所示的方向。副边的产生的反电动势、电感L的自感电
动势使D5导通，继续给负载供电。
另一方面，电感L还将通过D6续流。变压器的电感比储能电感L小得多，所以副边上的电
动势很小（远小于Uo）。虽然对于D6来说，副边产生的反电动势有碍于它的导通，但它远
20KHZ的高频脉冲电压； 整流滤波电路的作用是将高频
的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压；
开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，
来
控制功率开关器件的驱动脉冲的宽度，
从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。
从框图
中可见，由于高频变压器取代了笨重的工频（
50HZ）变压器， 从而使稳压电源的体积和重量
并且基本不受负载变化的影
响（对20%以上负载）。
③可闻噪音低
在相控整流设备中，工频变压器及滤波电感工作时产生的可闻噪声较大，一般大于
开关电源电路图原理讲解图解
开关电源电路图原理讲解图解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理：①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
开关直流电源设计(原理及结构)
并联型高频开关直流电源的系统设计关键字：开关电源 PWM 并联均流模块随着模块化电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性日见重要。
这里介绍了一种新型并联型高频开关电源整流模块的系统设计方案。
其中，对开关电源的驱动电路、缓冲电路、控制电路及主要磁元件进行优化、设计。
控制电路以UC3525为核心，构成电流内环、电压外环的双环控制模式，实现系统稳压和限流。
并且通过小信号模型分析，对电压电流环的PI调节器进行设计。
近几年来，各式各样的开关电源以其小巧的体积、较高的功率密度和高效率越来越得到广泛的应用。
随着电力系统自动化程度的提高，特别是其保护装置的微机化，通讯装置的程控化，对电源的体积和效率的要求不断提高。
电源中磁性元件和散热器件成了提高功率密度的巨大障碍。
开关频率的提高可以使开关变换器（特别是变压器、电感等磁性元件以及电容）的体积、重量大为减小，从而提高变换器的功率密度。
另外，提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声和改善动态响应。
但是由于开关管的通断控制与开关管上流过的电流和两端所加的电压无关，而早期的脉宽调制（PWM）开关电源工作在硬开关模式，在硬开关中功率开关管的开通或关断是在器件上的电压或电流不等于零的状态下强迫进行的，电路的开关损耗很大，开关频率越高，损耗越大，不但增加了热设计的难度而且大大降低了系统得可靠性，这使得PWM开关技术的高频化受到了许多的限制。
根据高频电力操作电源的设计要求，结合实际的经验和实验结果选择合适的开关器件，设计出稳定可靠、性能优越的控制电路、驱动电路、缓冲电路以及主要的磁性元器件。
对最大电流自动均流法的工作原理以及系统稳定性进行了较为深入的研究。
采用均流控制芯片UC3907设计了电源的均流控制电路，使模块单元具有可并联功能，可以实现多电源模块并联组成更大功率的电源系统。
1、系统原理的设计思想在设计大型的开关电源模块时，首先需要对系统有一个整体的规划，以便于设计整体结构及相应的辅助电源。
【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型
【很完整】⽜⼈教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型1 开关电源介绍此⽂档是作为张占松⾼级开关电源设计之后的强化培训，基于计划安排，由申⼯讲解了变压器设计之后，在此⽂章中简单带过变压器设计原理，重点讲解电路⼯作原理和设计过程中关键器件计算与选型。
开关电源的⼯作过程相当容易理解，其拥有三个明显特征：开关：电⼒电⼦器件⼯作在开关状态⽽不是线性状态⾼频：电⼒电⼦器件⼯作在⾼频⽽不是接近⼯频的低频直流：开关电源输出的是直流⽽不是交流也可以输出⾼频交流如电⼦变压器1.1 开关电源基本组成部分1.2 开关电源分类：开关电源按照拓扑分很多类型：buck boost 正激反激半桥全桥 LLC 等等，但是从本质上区分，开关电源只有两种⼯作⽅式：正激：是开关管开通时传输能量，反激：开关管关断时传输能量。
下⾯将以反激电源为例进⾏讲解。
1.3 反激开关电源简介反激⼜被称为隔离buck-boost 电路。
基本⼯作原理：开关管打开时变压器存储能量，开关管关断时释放存储的能量反激开关电源根据开关管数⽬可分为双端和单端反激。
根据反激变压器⼯作模式可分为CCM 和DCM 模式反激电源。
根据控制⽅式可分为PFM 和PWM 型反激电源。
根据驱动占空⽐的产⽣⽅式可分为电压型和电流型反激开关电源。
我们所要讲的反激电源精确定义为：电流型PWM 单端反激电源。
1.4 电流型PWM 单端反激电源此类反激电源优点：结构简单价格便宜，适⽤⼩功率电源。
此类反激电源缺点：功率较⼩，⼀般在150w 以下，纹波较⼤，电压负载调整率低，⼀般⼤于5%。
此类反激电源设计难点主要是变压器的设计，特别是宽输⼊电压，多路输出的变压器。
2 举例讲解设计过程为了更清楚了解设计中详细计算过程，我们将以220VAC-380VAC 输⼊，+5V±3%（5A），±15±5%（0.5A）三路共地输出反激电源为例讲解设计过程。
提出上⾯要求，选择思路如下：提出上⾯要求，选择思路如下：电源总输出功率P=5*5W+15*0.5*2=40W 功率较⼩，可以选择反激开关电源。
高频开关电源电路原理
第一节高频开关电源电路原理高频开关电源由以下几个部分组成：一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。
三、检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。
四、辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。
第二节开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。
可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。
图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。
电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。
在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。
由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。
高频开关电源原理
高频开关电源原理
高频开关电源是一种常用的电源设计方案，采用高频开关器件（如MOSFET或IGBT）作为开关元件，在高频范围内进行开关操作。
其工作原理如下：
1. 输入电源：高频开关电源的输入通常为交流电源，如220V
的市电。
首先，接入整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路通常使用二极管桥整流器，将交流电的负半周整流为正半周的直流电。
2. 输入滤波：为了消除输入电源的干扰和波动，需要进行输入滤波。
输入滤波电路通常采用电容和电感的组合，能够削弱输入信号的高频成分和脉冲噪声。
3. 控制电路：高频开关电源需要一套精确的控制电路来实现高频开关器件的开关操作。
此控制电路通常包括PWM（脉宽调制）控制器，用于产生高频开关信号，以及反馈电路，用于监测输出电压并调节控制信号。
4. 高频开关器件：在高频开关电源中，常使用MOSFET或IGBT等器件作为开关元件。
这些器件具有较低的开关损耗和
较高的开关速度，能够在高频范围内进行有效的开关操作。
5. 输出变换：高频开关电源的输出通常需要进行变换，以适应不同电路的需求。
输出变换电路包括变压器及滤波电路，能够将输入电压变换为合适的输出电压，并滤除输出中的高频噪声。
6. 输出调节：高频开关电源需要对输出电压进行精确的调节。
通过反馈电路监测输出电压，并通过PWM控制器调节开关器件的开关频率和占空比，实现输出电压的稳定性。
总结起来，高频开关电源通过高频开关器件的开关操作，在输入电源经过整流、滤波、变换和调节等处理后，得到稳定的输出电压。
它具有高效率、小体积、轻重量等优点，广泛应用于电子设备、通信设备等领域。
开关电源工作原理及电路图
随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。
传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有40% －50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。
为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可达85% 以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。
正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
- 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)。
高频开关电源电路原理分析
开关电源微介绍开关电源具有体积小、效率高的一系列优点。
已广泛应用于各种电子产品中。
然而，由于控制电路复杂，输出纹波电压高，开关电源的应用也受到限制。
它
电源小型化的关键是电源的小型化，因此必须尽可能地减少电源电路的损耗。
当开关电源工作在开关状态时，开关电源的开关损耗不可避免地存在，损耗随着开关频率的增加而增大。
另一方面，开关电源中的变压器和电抗器等磁性元件和电容元件的损耗随着频率的增加而增加。
它
在目前市场上，开关电源中的功率晶体管大多是双极型晶体管，开关频率可以达到几十kHz，MOSFET开关电源的开关频率可以达到几百kHz。
必须使用高速开关器件来提高开关频率。
对于开关频率高于MHz的电源，可以使用谐振电路，这被称为谐振开关模式。
它可以大大提高开关速度。
原则上，开关损耗为零，噪声非常小。
这是一种提高开关电源工作频率的方法。
采用谐振开关模式的兆赫变换器。
开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。
对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。
随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。
这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。
需要说明的是，我们经常所说的开关电源其实是高频开关电源的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。
开关电源分类介绍开关电源具有多种电路结构：（1）根据驱动方式，存在自激和自激。
它2）根据DC／DC变换器的工作方式：（1）单端正激和反激、推挽式、半桥式、全桥式等；2）降压式、升压式和升压式。
它
（3）根据电路的组成，有谐振和非谐振。
它
（4）根据控制方式分为：脉宽调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）、PWM和PFM混合。
（5）根据电源隔离和反馈控制信号耦合方式，存在隔离、非隔离和变压器耦合、光电耦合等问题。
这些组合可以形成各种开关模式电源。
因此，设计者需要根据各种模式的特点，
有效地结合起来，生产出高质量的开关稳压电源，以满足需要。
开关电源原理解析下图3和4描述的是开关电源的PWM反馈机制。
图3描述的是没有PFC(Power Factor Correction，功率因素校正) 电路的廉价电源，图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。
通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处：一个具备主动式PFC电路而另一个不具备，前者没有110/220 V转换器，而且也没有电压倍压电路。
下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。
为了让读者能够更好的理解电源的工作原理，以上我们提供的是非常基本的图解，图中并未包含其他额外的电路，比如说短路保护、待机电路以及PG信号发生器等等。
当然了，如果您还想了解一下更加详尽的图解，请看图5。
如果看不懂也没关系，因为这张图本来就是为那些专业电源设计人员看的
你可能会问，图5设计图中为什么没有电压整流电路？事实上，PWM电路已经肩负起了电压整流的工作。
输入电压在经过开关管之前将会再次校正，而且进入变压器的电压已经成为方形波。
所以，变压器输出的波形也是方形波，而不是正弦波。
由于此时波形已经是方形波，所以电压可以轻而易举的被变压器转换为DC直流电压。
也就是说，当电压被变压器重新校正之后，输出电压已经变成了DC直流电压。
这就是为什么很多时候开关电源经常会被称之为DC-DC转换器。
馈送PWM控制电路的回路负责所有需要的调节功能。
如果输出电压错误时，PWM控制电路就会改变工作周期的控制信号以适应变压器，最终将输出电压校正过来。
这种情况经常会发生在PC功耗升高的时，此时输出电压趋于下降，或者PC功耗下降的时，此时输出电压趋于上升。
在看下一页是，我们有必要了解一下以下信息：
★在变压器之前的所有电路及模块称为primary（一次侧），在变压器之后的所有电路及模块称为secondary（二次侧）；
★采用主动式PFC设计的电源不具备110 V/ 220 V转换器，同时也没有电压倍压器；
★对于没有PFC电路的电源而言，如果110 V / 220 V被设定为110 V时，电流在进入整流桥之前，电源本身将会利用电压倍压器将110 V提升至220 V左右；
★PC电源上的开关管由一对功率MOSFET管构成，当然也有其他的组合方式，之后我们将会详解；
★变压器所需波形为方形波，所以通过变压器后的电压波形都是方形波，而非正弦波；
★PWM控制电流往往都是集成电路，通常是通过一个小的变压器与一次侧隔离，而有时候也可能是通过耦合芯片（一种很小的带有LED和光电晶体管的IC芯片）和一次侧隔离；★PWM控制电路是根据电源的输出负载情况来控制电源的开关管的闭合的。
如果输出电压过高或者过低时，PWM控制电路将会改变电压的波形以适应开关管，从而达到校★正输出电压的目的。