开关电源电路原理-PPT课件
电脑开关电源原理及电路图
电脑开关电源原理及电路图2.1、输入整流滤波电路只要有交流电AC220V输入，ATX开关电源，无论是否开启，其辅助电源就一直在工作，直接为开关电源控制电路提供工作电压。
图1中，交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0，经BD1—BD4整流、C5和C6滤波，输出300V左右直流脉动电压。
C1为尖峰吸收电容，防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。
TH1为负温度系数热敏电阻，起过流保护和防雷击的作用。
L0、R1和C2组成Π型滤波器，滤除市电电网中的高频干扰。
C3和C4为高频辐射吸收电容，防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。
2.2、高压尖峰吸收电路D18、R004和C01组成高压尖峰吸收电路。
当开关管Q03截止后，T3将产生一个很大的反极性尖峰电压，其峰值幅度超过Q03的C极电压很多倍，此尖峰电压的功率经D18储存于C01中，然后在电阻R004上消耗掉，从而降低了Q03的C极尖峰电压，使Q03免遭损坏。
2.3、辅助电源电路整流器输出的300V左右直流脉动电压，一路经T3开关变压器的初级①~②绕组送往辅助电源开关管Q03的c极，另一路经启动电阻R002给Q03的b极提供正向偏置电压和启动电流，使Q03开始导通。
Ic流经T3初级①~②绕组，使T3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，通过正反馈支路C02、D8、R06送往Q03的b极，使Q03迅速饱和导通，Q03上的Ic电流增至最大，即电流变化率为零，此时D7导通，通过电阻R05送出一个比较电压至IC3（光电耦合器Q817）的③脚，同时T3次级绕组产生的感应电动势经D50整流滤波后一路经R01限流后送至IC3的①脚，另一路经R02送至IC4（精密稳压电路TL431），由于Q03饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定，经IC4的K端输出至IC3的②脚电压变化率几乎为零，使IC3内发光二极管流过的电流几乎为零，此时光敏三极管截止，从而导致Q1截止。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》PPT课件第一章：开关电源概述1.1 教学目标让学生了解开关电源的定义、特点和应用领域让学生掌握开关电源的基本工作原理1.2 教学内容开关电源的定义和特点开关电源的应用领域开关电源的基本工作原理1.3 教学方法采用PPT课件展示开关电源的相关图片和示意图，帮助学生直观理解通过案例分析，让学生了解开关电源在实际应用中的重要性第二章：开关电源的组件和工作原理2.1 教学目标让学生掌握开关电源的主要组件及其功能让学生了解开关电源的工作原理2.2 教学内容开关电源的主要组件及其功能开关电源的工作原理示意图开关电源的输入和输出特性2.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源组件的实物图片和功能介绍，帮助学生理解和记忆利用示意图和电路图，讲解开关电源的工作原理，引导学生思考和理解第三章：开关电源的设计和应用3.1 教学目标让学生了解开关电源的设计原则和方法让学生掌握开关电源在实际应用中的注意事项3.2 教学内容开关电源的设计原则和方法开关电源在实际应用中的注意事项开关电源的常见问题和解决方法3.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源的设计案例，让学生了解设计原则和方法结合实际情况，讲解开关电源在应用中的注意事项，引导学生思考和讨论第四章：开关电源的测试和维护4.1 教学目标让学生掌握开关电源的测试方法和工具让学生了解开关电源的维护和保养知识4.2 教学内容开关电源的测试方法和工具开关电源的维护和保养知识开关电源的故障诊断和排除方法4.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源的测试方法和工具，让学生了解测试过程讲解开关电源的维护和保养知识，引导学生掌握维护技巧第五章：开关电源的最新发展5.1 教学目标让学生了解开关电源的最新发展动态让学生掌握开关电源的未来发展趋势5.2 教学内容开关电源的最新发展动态开关电源的未来发展趋势开关电源的技术创新和应用前景5.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源的最新发展成果，让学生了解行业动态引导学生思考开关电源的未来发展趋势，激发学生的创新意识第六章：开关电源的效率和稳定性6.1 教学目标让学生理解开关电源的效率概念让学生掌握提高开关电源稳定性的方法6.2 教学内容开关电源的效率及其影响因素开关电源稳定性的重要性提高开关电源效率和稳定性的方法和技术6.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源效率的计算方法和实例，帮助学生理解分析实际案例，讲解提高开关电源稳定性的常见措施，引导学生思考第七章：开关电源的环保和节能7.1 教学目标让学生了解开关电源在环保和节能方面的意义让学生掌握开关电源的环保和节能技术7.2 教学内容开关电源在环保和节能方面的作用开关电源的环保和节能技术开关电源的能效标准和认证7.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源在环保和节能方面的优势，帮助学生认识其重要性讲解环保和节能技术，引导学生关注开关电源的可持续发展第八章：开关电源的安全性和保护措施8.1 教学目标让学生理解开关电源安全性的重要性让学生掌握开关电源的保护措施8.2 教学内容开关电源安全性分析开关电源的保护措施及其作用开关电源的安全标准和规范8.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源安全性问题和案例，帮助学生认识到安全性的重要性讲解保护措施，分析其原理和应用，引导学生理解并掌握第九章：开关电源的实例分析9.1 教学目标让学生通过实例了解开关电源的实际应用让学生掌握开关电源的性能评估方法9.2 教学内容开关电源的实例解析开关电源性能评估方法和指标实例中开关电源的优缺点分析9.3 教学方法通过PPT课件展示实例，让学生了解开关电源在实际中的应用情况引导学生分析实例中的性能指标，评估开关电源的性能第十章：开关电源的的未来挑战和机遇10.1 教学目标让学生了解开关电源面临的挑战让学生掌握开关电源的机遇和发展方向10.2 教学内容开关电源面临的挑战和问题开关电源的机遇和发展方向开关电源行业的发展趋势和前景10.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源面临的挑战和问题，帮助学生认识到问题的存在讲解开关电源的机遇和发展方向，引导学生思考未来的发展潜力重点和难点解析一、开关电源的定义和特点：理解开关电源的基本概念和区别于其他电源的特点是理解后续内容的基础。
《开关电源技术》PPT课件
CR
iS
t
O
uVD
t
O
t0
t1
a)
b)
图5-2 硬开关电路及波形
a）电路图 b）理想化波形
（显示放大图）
2021/4/25
6
5－31.2 零电压开关与零电流开关
❖ 零电压开通和零电流关断要靠电路中的谐振来实现。
❖ 零电压关断：与开关并联的电容能使开关关断后电 压上升延缓，从而降低关断损耗，有时称这种关断 过程为零电压关断。
❖ 软开关： – 在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后 引入谐振，使开关条件得以改善。 – 降低开关损耗和开关噪声。 – 软开关有时也被成为谐振开关。
❖ 工作原理： – 软开关电路中S关断后Lr与Cr间发生谐振，电路中电压和电流 的波形类似于正弦半波。谐振减缓了开关过程中电压、电流 的变化，而且使S两端的电压在其开通前就降为零。
a）基本开关单元 b）降压斩波器中的基本开关单元
c）升压斩波器中的基本开关单元 d）升降压斩波器中的基 本开关单元
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5－3.2 软开关电路的分类
1． 准谐振电路 ❖ 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。 ❖ 为最早出现的软开关电路，可以分为：
– 零电压开关准谐振电路(Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC）；
– 零电压开关多谐振电路(Zero-Voltage-Switching Multi-Resonant Converter—ZVS MRC）；
– 用于逆变器的谐振直流环节(Resonant DC Link）。
特点：
– 谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；
开关电源培训
三、开关电源系统容量配置
1．整流模块备用方式
整流模块备份一般采用N+1备份，并考虑到蓄 电池充电电流容量。
2．充电系数ɑ
基于电网停电频率和平均停电持续时间来确 定。如果停电频率较高（3~4次/月）且持续 时间长（接近或大于电池放电小时数），电 池的充电系数可以选择的大一些，如 0.15~0.2左右，但不能超过部标的极限值 0.25。电网较好的局站，充电系数一般选择 0.1~0.15之间。
4.监控系统紧急故障应急处理
1）监控单元管理功能混乱：监控单元管理功 能主要包括显示查询、电池均充/浮充转换、 限流控制等，功能混乱紧急故障可能导致电 池损坏、数据显示异常等。处理办法：复位 监控单元。
2）软件控制功能丧失：监控单元软件、硬件 发生故障时，可能会造成关机、电池下电、 电池保护等误控，最后导致直流供电中断， 处理措施：复位监控单元；如果复位不能解 决问题，可以关闭监控单元，系统进入手动 控制。
返修 2．电压电流显示不准 可能原因：满量程设置有误、线路接错、温度传感器故障、背
板电路故障、监控器故障
处理方法：根据分流器设置满量程、校正线路、更换温度传感 器、检修背板电路、更换监控器并返修厂家
3．电流满量程显示
可能原因：信号线接线有误、分流器故障、背板故障
处理方法：校正信号线接线、更换合适的分流器、更 换背板
3.开关电源系统日常巡检时，应注意检查开 关电源各项参数设置是否正确、合理；检查 系统是否受控，交流供电恢复之后，能否对 蓄电池进行限流充电；检测整流模块温度， 判断风扇是否正常工作。
开关电源电路原理(较深入)
开关式稳压电源的工作原理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=U m×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值；T —矩形脉冲周期；T1 —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、基本电路图二开关电原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。
开关电源工作原理及电路图
关于外形现在LED日光灯电源,做灯的厂家普遍要求放在灯管内,如放T8灯管内.很少一部分外置.不知道为什么都要这样.其实内置电源又难做,性能也不好.但不知为什么还有这么多人这样要求.可能都是随风倒吧.外置电源应该说是更科学,更方便才对.但我也不得不随风倒,客户要什么,我就做什么.但做内置电源,有相当难度哦.因为外置的电源,形状基本没有要求,想做多大做多大,想做成什么形状也没关系.内置电源,只能做成两种,一种是用的最多的,就是说放在灯板下面,上面放灯板。
下面是电源,这样就要求电源做的很薄,不然装不进.而且这样只能把元件倒下,电源上的线路也只有加长.我认为这样不是个好办法.不过大家普遍喜欢这样搞.我就搞.还有就是用的少一些,放两端的,即放在灯管两头,这样好做些,成本也低些.我也有做过,基本就是这两种内置形状了。
关于此种电源的要求和电路结构的问题我的看法是,因为电源要内置在灯里,而发热是LED光衰最大的杀手,所以发热一定要小,就是效率一定得高.当然得有高效率的电源.对于T8一米二长的那种灯,最好是不要用一支电源,而是用二支,两端各一只,将热量分散.从而不使热量集中在一个地方.电源的效率主要取决于电路的结构和所用的器件.先说电路结构,有些人还说要隔离电源,我想绝对是没必要的,因为这种东西本来就是置于灯体内部,人根本摸不到.没必要隔离,因为隔离电源的效率比不隔离效率要低,第二是,最好输出要高电压小电流,这样的电源才能把效率做高.现在普遍用到的是,BUCK电路,即降压式电路.最好是把输出电压做到一百伏以上,电流定在100MA上那样,如驱动一百二十只,最好是三串,每串四十只,电压就是一百三十伏,电流60MA.这种电源用的很多,本人只是认为有一点不好,如果开关管失控通咱,LED会玩完.现在LED这么贵.我比较看好升压式电路,此种电路的好处,我反复的说过,一是效率较降压式的高些,二是电源坏了,LED灯不会坏.这样能确保万无一失,如果烧坏一个电源,只是损失几块钱,烧一个LED日光灯,就会赔掉上百元的成本.所以我一直首推还是升压式的电源.还有就是,升压式电路,很容易把PF值作高,降压式的就麻烦一些.我绝对升压式电路用于LED日光灯的好处还是有压倒性的强于降压式的.只是有一年缺点,就是在220V市电输入情况下,负载范围比较窄,一般只能适用于1 00至140个一串或两串LED,对于少于此数的,或是夹在中间的,却用起来不方便.不过现在做LED日光灯的,一般60CM长那种都是用100至140,一米二的那种,一般就是用二百到二百六那样,使用起来还是可以的.所以现在LED日光灯一般使用的是不隔离降压电路,还有不隔离升压电路,此种电路用于LED日光灯,应该可以算是本人首创。
开关电源原理简介PPT课件
hold up time
保持时间. 其目的在于当AC市电不见后 ,需有一段时间给后级使用者作备份动作.
rise time
上升时间. DC电压从无(10%)到正常输出(95%)所花费的时间.
fall time
下降时间.与rise time相反. 也就是95%到10%所花费的时间.
over shoot
SMPS在第一次开机时,会因回授的反应速度太慢,导致输出电压会超出一般正常范围. 一般规格是110%.
PFC(Power Factor Correction) 的角度缩小,以减少虚功的损耗,亦即节省市电的需求===>减少发电厂的数量.
•3
二.开关电源的TOP结构
分类方法
类别
按激励方式划分
按DC/DC变换器 的工作方式划分
按控制信号的隔 离方式划分
他激式(开关器件控制信号由专门的控制电路产生)﹑自激 式(借助于变换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期 性开关的变换器)
efficiency
效率当然是越高越好.一般规格在85%左右.
OVP(Over Voltage Protection) 过电压保护
OCP(Over Current Protection) 过电流保护
SCP(Short Circuit Protection) 短路保护
CC mode(Constant Current mode) 定电流模式
现软件关机、键盘开机、 网络远程唤醒等功能。
ATX 12V: 20Pin+4Pin ATX 12V LN (Low Noise):24Pin+4Pin
为了满足大功率CPU 的要求,ATX 12V对 CPU供电的4PIN +12V
开关电源设计与应用--自激式开关电源 ppt课件
2.2.2 自激电源的同步控制
图2-6 TC-29CX电源电路
2.3 自激式降压型集成电源
2.3.1 直接取样电源电路
图2-7 直接取样开关电源电路
2.3.2 间接取样电源电路
图2-8 间接取样开关电源电路
2.4 升压式自激电源
升压式开关电源是不隔离型开关电源的另一种应用较多的开关电源，尤其 在目前的移动通信、移动视频显示器中更得到广泛应用。
图2-12 正反馈脉冲钳位电路
图2-13所示为恒流驱动电路，电路中设有两路正反馈支 路。
图2-13 恒流驱动电路
2.5.3 双PWM控制 为了提高稳压效果，自激式开关电源可以采用双路或多
路PWM控制，采用两只脉宽控制管或两路独立的控制电路， 扩大脉宽调制器的控制能力。因为两路PWM电路同时出现 故障的机会极小，所以不仅提高了控制能力，可靠性也大为 提高。
采用双路控制的自激式开关电源属故障前保护，常设以下保护电路。
(1) 软启动电路。在开关电源启动时，开关管振荡过程中的振荡脉宽不是 突然进入额定脉宽，而是有一段启动过程。以图2-11的电路为例，开机瞬间， C312两端取样电压达到额定值需有一定时间，在C312充电过程中，误差放大器检 出的取样电压偏低，因而脉宽控制电路减小了对开关管基极的分流，使振荡电 路脉宽增大，形成开机冲击电流。脉宽的增大，使开关管在开机瞬间有一较大 的冲击电流。为了避免这种硬启动过程带来的危害，需要在取样分压电路中加 入软启动电路。
1．双路PWM电路 图2-14为双路PWM控制的基本电路。
1．双路PWM电路
图2-14 双路PWM控制的基本电路
2．隔离开关电源保护电路
开关电源保护电路设置的作用是：保护开关电源本身，尽量减少 故障率，或者在偶然发生故障时减小其损坏范围；设置输出过压保护， 避免损坏负载电路。
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恒压储能
L * I U * T
Buck电路工作原理分析：
D
L
Vo
Io S D
T
1-D
Vin
S
Vin-Vo UL
-Vo
根据L的伏秒平衡原则： (Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)T
IL
Io
Io
Vo=Vin *D
根据L在1-D时间的基本方程： L*ΔIo=Vo *(1-D)T ΔIo=Vo *(1-D)T/L
根据转换的形式分类: AD/DC,
DC/DC, DC/AC, AC/AC
根据转换的方法分类: 线性电源，开关电源
什么是Switching Mode Power Supply?
L
C Rx
Vo
Vin
D
C
Vo
Vo=Vref*Rx/(R+Rx) 线性电源(Linear Power)
Vo=?
Vo=Vin*D
根据L的伏秒平衡原则： Vin*DT=(Vo-Vin)*(1-D)T Vin *T=(1-D)TVo Vo=Vin/(1-D)
IL
Is
ID
Io
Boost电路的输入输出关系：
Vo/Vin =1/(1-D)
10 10 9 8 7 6 Vo ( D ) 5 4 3 2 1 1 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 D 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1
2.
3. 4.
电感中的电流不能突变 (当电感足够大时,可认为其电流 恒定不变)。
流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零。 电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。
两个有用的公式：
C:
1 du (t) i(t) C dt
恒流充电
1 * U I *T C
di (t) L: u(t) L dt
Is
Buck电路的输入输出关系：
Vo/Vin = D
1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 Vo ( D ) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 D 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1
Boost电路工作原理分析：
L Vin D Vo Io S T S D Vin UL Vo-Vin 1-D
开关电源的基本概念和分析方法
什么是Power Supply?
上 级 电 能 形 式
Vin, Iin f, phase Power Supply Vo, Io f, phase 负载
Power Supply是一种提供电力能源的设备，它可以将一种电力能源形式 转换成另外一种电力能源形式，并能对其进行控制和调节。
k Lk
I1 I1 Lk Im Lm
φ2
I2
Φk可以认为是由原边串联的电感Lk产生,其大小为副 边短路时原边所测得的电感量， Lk称为变压器的漏 感。 2. 变压器有气隙或磁芯的导磁率μ有限
N I 0 Hdl
i i i
当副边开路时
I2=0
NI Hdl
1 m
Im即为原边电感Lm（副边不存在或开路时的电感） 产生的电流，Lm称为激磁电感或励磁电感
变压器(Transformer)
电容的基本方程
i(t) + u(t) -
1 du (t) i(t) C dt
1. 当一电流流经电容, 电容两端的电压逐渐增加, 并且电容量越大电流增加 越慢.
I C
+ U -
It U C
2. 在稳态工作的开关电源中流经电容的电流对时间的积分为零。
A
I+
B
I-
实际变压器的等效模型：
漏感Lk
激磁电感Lm
理想变压器
在稳态工作过程中变压器绕组两端的正伏秒值等于负伏秒值.
A
V+
B
V-
面积A=面积B
A
V+
B
V-
正激变换器（Forward）工作原理分析：
开关电源 (Switching Power)
基本电子元件在开关电源中所起的作用
有源开关
(Switch)
二极管
(Diode) 单向导电 被动控制功率 流向 单向导电 被动控制
电感器
(Inductor) 以电流形式 储能 滤波等辅助 作用
电容器
(Capacitor) 以电压形式 储能 滤波等辅助 作用
电阻器
t
t
t2
对稳定状态
I I
V ( t t ) V ( t t ) 1 0 2 1
伏秒平衡原则: 在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值.
A
V+
B
V-
面积A=面积B
A
V+
B
V-
分析开关电源中电容和电感的几条原则：
1. 电容两端的电压不能突变 (当电容足够大时,可认为其电 压不变)。
面积A=面积B
电感的基本方程
i(t) + u(t) -
di (t) u(t) L dt
1. 当一电感突然加上一个电压时, 其中的电流逐渐增加, 并且电感量越大电 流增加越慢.
U I L
Ut I L
2. 当一电感上的电流突然中断, 在其两端会产生一瞬时高压, 并且电感量越 大该电压越高
I + L U -
理想变压器的基本方程：
理想变压器模型： 1. 变压器绕组完全耦合 2. 变压器无气隙且磁芯的导磁率μ无穷大
I1 u1 N1
φ N1
I2
u2
电压基本方程:
d1 u1 N1 dt
u1 N 1 u2 N 2
d2 u2 N2 dt
N2
1 2
电流基本方程:
N2
NI Hdl
i i i
(Resistor) 不在功率 回路中除 出现 消耗功率 调节电压
开关电源
(Switching Power)
开关工作 主动控制功率流 向与流量 线性工作 控制功率流量
线性电源
(Linear Power)
开关电源的基本元件：
有源开关(Switch)
二极管(Diode)
电感(Inductor)
电容器(Capacitor)
U
LI t
电感的伏秒平衡原则：
u(t) L
V+
di (t) dt
u(t)
I
t0
i(t)
I
t1
V-
V ( t t ) 11 1 0 I u ( t ) dt L L t 0 12 V ( t t ) 2 1 I u ( t ) dt L L t 1
H B
Ni Ii 0
i
N I1 2 I2 N1
理想变压器个绕组的电压与匝数成正比，且同名端具有相同极性； 各绕组电流与匝数乘积之和为零，即电流的变比与匝比成反比，且 极性相反（点进点出原则）。
实际变压器的分析方法：
φ1 N1
1.
N2
变压器绕组不是完全耦合
1 2 k