开关电源基础知识介绍
TI_开关电源基础知识
7
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
6
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。
7
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
7
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
8
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
5
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”。
6
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
开关电源学习介绍
开关电源学习介绍开关电源是一种转换电压类型和/或电流大小的电源，其工作原理是通过使用开关管和其他电子元件来实现定期切换电源输入和输出的方式。
相较于传统的线性电源，开关电源具有高效率、小体积、轻重量等优点，在现代电子设备中应用广泛。
接下来将介绍开关电源的基本原理、工作方式、应用领域以及相关的学习内容。
一、开关电源的基本原理：开关电源的工作原理是利用了开关管的开关特性，通过改变电源输入电压形式和周期，来实现变换输出电压类型和/或电流大小。
开关管将输出电流连续地开关导通和截断，通过调制开关周期和占空比来控制输出电压和电流。
二、开关电源的工作方式：开关电源工作原理分为两种方式，分别为单端工作和双端工作。
单端工作方式是通过一段纯电感元件和一个存储元件来实现，而双端工作方式则需要两段纯电感元件和两个存储元件。
三、开关电源的应用领域：开关电源广泛应用于各种电子设备和系统中，例如计算机、通信设备、电视机、音响、工业自动化、医疗器械等。
由于其效率高、可靠性好、稳定性强，因此成为现代电子设备不可或缺的供电方式。
四、开关电源学习内容：1.开关电源的基本原理和工作方式：学习开关电源的工作原理和基本电路结构，掌握开关管、电感、电容、二极管等元件的使用方法和特性。
2.开关电源的设计和调试方法：学习开关电源的设计流程和方法，了解开关电源的电路布局、元件选型和组装技巧，掌握开关电源的调试和故障排除方法。
3.开关电源的应用与实践：学习开关电源在各种电子设备中的应用技术和实践经验，了解开关电源在不同应用领域的设计要求和特点，掌握根据实际需求设计和优化开关电源的能力。
4.开关电源的性能测试与评估：学习开关电源的性能指标和测试方法，掌握开关电源输出电压、电流、效率等性能参数的测试技术和评估方法。
在学习开关电源的过程中，可以通过相关教材、网络资源、实验等多种途径进行学习和实践。
同时，了解电力电子学、模拟电路和数字电路等相关知识也是深入学习开关电源的基础。
开关电源基础知识
交调测试
在相应的输入电压范围内（取范围下限、额定电压、范围上限三点），对各路 输出分别为小载或满载条件进行正交后进行输出电压的测试。
测试条件
a、输入电压分别为范围下限，额定值、范围上限。
b、负载条件为各路的小载及满载的正交。
测试方框图
小
满
载
载
可调 供电 电源
被测 电源
UO d、对于多路输出，其它各路输出应与被测一路同时带上小载或满载。
稳压精度
在全输入电压范围及正交负载电流条件下电源稳定输出电压相对于 其整定值的最大偏离比例范围。
计算方法 稳压精度=（U-UO）/UO ×100% U---------------------4.3.5中的输出电压范围上下限值。
UO------------------- 输出电压整定值（输入电压为额定值，输出 电流为一
各组成部分功能
PWM控制：
由UC2843芯片及外围电路组成，UC2843自身产生固定的开关频率，驱动功率开关 管，根据输出反馈的信号，控制功率开关管的导通和截止时间，达到使输出稳压的目的。
变压器：
根据电路的方式作用也不同，但有一点是共同的，即通过初次极的匝比变化，可以 得到不同的输出电压
开关电源测试
小
满
载
载
测试方法
a、先如图连接好测试电路，对于每一路输出都应准备小载、满载。如果负载调整率、 稳压精度的限值用百分比表示，则应进行额定输入电压下的全部半载测量。
b、对于各种正交情况，应统一汇制成一张记录表格。
c、对于每一种情况都进行测试并记录数据。
d、此交调测试记录数据作为计算输出电压范围，电压调整率、负载调整率，稳压精 度的原始数据。
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。
开关电源的基本知识
开关电源的基本知识开关电源的基本知识一、电源的定义将交流电转换为PC（个人电脑）电脑工作所需要的直流电的转换器。
二、电源的重要性对于电脑来讲，最重要的两个硬件是CPU和电源，CPU相当于人的大脑，电源相当于人的心脏，据统计，电脑故障的40%-60%是由电源引起的，而一台电源只占整机的2%-3%，电源选用不当，不但可能烧毁CPU，主板、硬盘，还可能造成其它损失。
三、开关电源的工作原理及工作流程开关电源的工作原理是通过运行高频开关技术将输入的较高的交流电压（AC）转换为PC电脑工作所需要的较低的直流电压（DC）工作流程：当市电进入电源后，先经过轭流线圈和电容滤去除高频杂波和干扰信号，然后经过整流和滤波得到高压直流电，接着进入电源的核心部分-开关电路。
开关电路把直流电转为高频脉动直流电，再送高频开关变压器降压，然后滤除高频交流部分，这样最后输出供电脑使用相对纯净的低压直流电。
市电经过扼流线圈和电容滤除杂波和干扰信号。
再经过电感线圈和电容，通过全桥电路整流，和大容量的滤波电容滤波后，电流由高压交流电转为高压直流电，再经过两个开关管的轮流导通的截止，将直流电转为高频率的脉动直流电，接下来，再送到高頻开关变压器上进行降压。
降压后的脉冲电压同样要经过二级管和滤波电容进行整流和滤波，此外还会有碍1-2个电感线圈的滤波电容一起滤除高频交流成分。
四、电源的接口电源内部提供多组接口，其中主要是二十芯的主板插头、四芯驱动器插头和四芯小软驱专用插头。
二十芯的主板插头只有一个且具有方向性，可以有效的防止误插，插头上还带有固定装置可以钩住主板上的插座，不至于接反。
ATX电源接口根据输出电压的不同可分为+5V、+12V、+3.3V、-5V、-12V和+5V SB等，这些接线颜色也不同。
①+5V（红色线）。
主要用于主板供电，包括主板、内存、CPU 和一些主板上的其他设备。
光驱、硬盘的信号电器也由+5V电源供电。
②+12V（黄色线）。
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。
- 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)。
开关电源基础知识介绍•
目录
开关电源基础知识
开关电源框架图及功能简介
开关电源基本问题分析
2017-3-142
开关电源基础知识
1、开关电源定义
•••••开关电源就是通过控制电路，使电子开关器件不停地“开通”
和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而
实现电压变换，以及实现输出电压的可调和自动稳压的电源装
置。
2017-3-143
开关电源基础知识
2、开关电源（PWM模式）的工作原理
•••••••右图为最简单的开关电源，Ui是开关电源的输入电压，K是控制开关，R是负载。
••••••当控制开关K接通的时候，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton、幅度为Ui的脉冲电压；当控制开关K关断的时候，又相当于开关
电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff，幅度为0的脉冲电压。
这样，
控制开关K不停地
“接通”和“关断”，
在负载两端就可以得
到一个脉冲调制的输出
电压Uo。
2017-3-14
开关电源基础知识
3、开关电源常用拓扑介绍开关电源的基本拓扑可以分为两大类，
一是非隔离拓扑，二是隔离拓扑。
非隔离拓扑•••••••••••••••••Buck••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
•••••Boost
2017-3-145
开关电源基础知识
Buck‐
boost
非隔离拓扑的共性为输入输出共地，安全性能不佳。
2017-3-146
开关电源基础知识
隔离拓扑
隔离拓扑是在非隔离拓扑的基础上发展起来的。
••••••••••••••••反激变换器••••••••••••••••••••••••••••••••••正激变换器2017-3-147
开关电源基础知识
•••••隔离型拓扑的优点是原副边地实现了电气隔离，且通过变压器绕组可以容易实现多路输出。
••••目前我司常用的拓扑主要为Boost（如PFC电路），反激变换器、半桥谐振LLC变换器。
2017-3-148
目录
开关电源基础知识
开关电源框架图及功能简介
开关电源基本问题分析
2017-3-149
开关电源框架图及功能简介
反激框图
2017-3-1410
开关电源框架图及功能简介
反激简介
EMC电路：主要由保险丝，热敏电阻，压敏电阻，共模电感，X电容及Y电容整流二极管组成。
主要是防止电源装置对外部（EMI）或者外部对电源部分的电磁干扰(EMS)。
启动电路：启动电路一般通过2-3颗电阻接到PWM芯片的Vcc端，在刚上电时，通过电阻对Vcc
的电解充电以达到IC启动电压。
主功率电路：主功率电路一般由MOSFET、变压器、电流检测电阻等器件组成，当MOSFET的
G ATE脚为高电平时，MOSFET开通，直流电压通过变压器、MOSFET、检测电阻到地形成大电流回
路，此时变压器内部的电流突然增大，此电流会使变压器会产生磁场存储起来，当MOSFET的GATE 脚为低电平时，MOSFET截止，变压器内存储的能量通过次级释放。
控制电路：控制回路主要是依靠次级的电压检测来控制光耦的导通程度，从而控制IC输出到
MOSFET驱动脚矩形脉冲的占空比来调节输出使其达到稳压的目的。
二次整流输出电路：该电路把变压器次级输出的矩形脉冲通过二极管及电容整流滤波成为直
2017-3-1411流电压。
开关电源框架图及功能简介
PFC框图
2017-3-1412
开关电源框架图及功能简介
PFC简介
通过PFC控制芯片决定开关管的开通与关断，控制流过PFC电感的平均电流波形与输入电压波形近似一致，达到接近于1的PF值以及较低的电流谐波含量。
电压环保证输出电压稳在一个定值（要高于整流后正弦半波的峰值电压，通常为380-410V之间）以供后级DC/DC变换器使用。
2017-3-1413
开关电源框架图及功能简介
二合一电源板框图
2017-3-1414
开关电源框架图及功能简介
二合一电源板原理分析
1、待机：AC上电后，5VSB输出；
（此时PFC电路不工作，大电解电压等于Vac*1.414）
2、ON/OFF开机信号：ON/OFF信号高电平输入，5V输出，
12V&24V输出；
（此时PFC电路开始工作，大电解电压约等于390V）
3、背光控制：PWM调光、BL_ON信号高电平输入，背光恒流输
出；
2017-3-1415
目录
开关电源基础知识
开关电源框架图及功能简介
开关电源基本问题分析
2017-3-1416
开关电源基本问题分析
常用的分析方法
对比：可以对比好板与坏板，相同器件，不同型号之间的异同点。
试错：尝试替换各种规格型号的器件。
怀疑：当存在较为隐蔽的故障时，对怀疑部分进行检测，一般较适用于经验丰富的人员。
排除：排除无故障部分，缩小分析范围。
2017-3-1417
开关电源基本问题分析
维修案例：
12V单电源板，故障现象为12V输出跳动，大概0-5V之间跳动.
外观检查：经查外观无烧焦、无发黑发黄异味等明显异常；
初步判断：12V电压尚有输出，只是不稳定，并且输出电压没有超过12V，可以确定不是由于
环路部分开环导致OVP，同时可以确定IC自身是没有问题的，至少还能工作。
可能由于次级过载引起保护、Vcc供电不足，环路异常等导致；
问题排查：排查故障一般由简到难排查，所以先排查次级是否存在过载现象经排查，次级电
阻电容等没有发现短路等异常现象，可以确定不是由于次级短路导致过载，此点可以排除；下一个排查目标Vcc，需要检测供电是否正常，此时需要上电测试，经测试发现Vcc上升到8-9V后就掉到2-3V，并且一固定的频率在重复。
此时可以判定Vcc存在异常
2017-3-1418
开关电源基本问题分析
问题锁定：此时可以断电量测Vcc周边器件，此时，发现电阻R21开路,稳压管Z2击穿；产生原因，可能是静电或者瞬间高压导致稳压管先击穿，然后电阻电流突然增大导致电阻烧毁而开路。
方案验证：更换R21,Z2后输出正常。
2017-3-1419
开关电源基本问题分析
总结：
•••••••• •••••••无论用什么方法分析，都需建立在理论基础之上，在加上正确
的逻辑推理；推理时可以逆向也可以顺向思考，关键在于在分析时需结合故障现象以及外部因素可能对电源造成的影响，这样有助于快速定位故障范围，提高问题解决速度。
2017-3-1420
思考与讨论？
为什么一般情况下交流低压输入时器件温升更高？
为什么交流高压输入时待机功耗与漏电流更高？
整机绝缘耐压测试NG，主要问题可能是？
整机接地电阻测试NG，主要问题可能是？
整机开机无24V输出，24V输出线材拔除后重启电
源，24V输出正常，能否说明电源板无异常？
2017-3-1421
谢谢
2017-3-1422。