开关电源原理讲解
开关电源工作原理超详细解析
开关电源工作原理超详细解析开关电源（Switching Power Supply）是一种先将输入交流电转换为直流电，再通过变换器和开关元件进行调制和控制，最终输出所需电压和电流的电源装置。
它可以高效地进行能量转换，减少功耗，适用于各种电子设备。
下面将详细解析开关电源的工作原理。
1.开关电源的基本组成开关电源由输入滤波器、整流器、脉宽调制器、变压器、输出滤波器和反馈电路组成。
-输入滤波器：用于滤除输入电源中的干扰信号，并平滑输送到整流器。
-整流器：将交流电转换为直流电，常用的整流方式有全波整流和半波整流。
-脉宽调制器：根据反馈信号调整开关管的导通时间，控制开关元件的开关频率和占空比。
-变压器：将输入电压转换为所需的输出电压，并通过与脉宽调制器协调工作来控制输出电压的稳定性。
-输出滤波器：用于平滑输出电压，减少纹波幅度，并滤波输出电流。
-反馈电路：通过采样输出电压并与目标电压进行比较，产生反馈信号控制脉宽调制器的输出。
2.工作原理-输入滤波：交流电经过输入滤波器后，去除干扰信号，并保持电压稳定。
输入滤波器通常由电容和电感组成，它们通过电压和电流的交替变化，将输入电源趋于稳定。
-变压：通过变压器将输入电压进行转换，以获得需要的输出电压。
变压器一般由磁性材料、绕线、磁心等组成，通过众多的绕线匝数比实现输入电压于输出电压的变化。
-输出滤波：经过变压器的输出信号包含较多的纹波幅度，通过输出滤波器将纹波幅度减小到可以忽略不计的程度。
输出滤波器通常包括电感和电容，通过滤除高频杂波和平滑输出电流。
3.脉宽调制脉宽调制器是开关电源中至关重要的一个部件，负责控制开关元件（如晶体管或MOSFET）的开关频率和占空比，以调节输出电压的稳定性。
- 控制开关频率：脉宽调制器根据输出电压的需求，采用不同的控制方式，例如固定频率PWM（Pulse-Width Modulation）、可变频率PWM和电流模式控制。
通过调整开关频率，可以实现对输出电压的精确控制。
开关电源工作原理详解析
开关电源工作原理详解析开关电源是一种常见的电源供应器件，具有高效率、稳定性和可靠性等优点。
本文将详细解析开关电源的工作原理，包括其基本构成、工作过程以及相关应用。
一、基本构成开关电源主要由输入端、输出端、开关管、变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成。
输入端：负责接收交流电源输入，并通过变压器进行电压变换。
输入滤波电路：用于滤除交流电源输入时的干扰信号，保证后续电路正常工作。
整流电路：将输入的交流电转换为直流电，一般采用整流桥或者整流二极管进行整流。
滤波电路：通过滤波电容和滤波电感对整流电路输出的脉动电流进行滤波，使其变为更为纯净的直流电。
开关管：起到开关的作用，通过开关管的导通和关断，将高频信号传送到变压器。
变压器：将输入的电压进行变换，可以降压或升压，以满足输出端的要求。
稳压电路：控制输出电压的稳定性，通过反馈电路控制开关管的导通和关断，保持输出电压恒定。
二、工作过程1. 导通状态：开关管导通，电流从输入端经过变压器进入输出端。
在导通状态下，开关管内部电阻很小，电流能够顺利通过。
通过变压器的转换作用，电压可以降低或升高，然后通过整流电路和滤波电路处理，输出为直流电。
2. 关断状态：开关管关断，电流中断。
在关断状态下，开关管内部电阻很大，电流无法通过。
由于开关管的关断，变压器产生磁场的能量无处释放，因此会产生反向电压，反向电压的存在使得电流继续流动，这一能量会被储存在电感中。
通过不断交替地在导通状态和关断状态之间进行切换，开关电源可以实现高效率的电能转换，进而向输出端提供稳定的直流电。
三、应用领域开关电源由于其高效性和可靠性，广泛应用于各个领域。
以下是一些常见的应用：1. 电子产品领域：如电脑、手机、电视等消费电子产品，它们都需要稳定的直流电供应。
2. 工业自动化：在工业生产中，很多设备需要稳定可靠的电源，开关电源可以满足这些需求。
3. 通信设备：无论是固定电话、移动通信基站还是网络交换设备，都需要开关电源来提供稳定的电能。
开关电源工作原理超全解读
开关电源工作原理超全解读
开关电源是一种将交流电转换为稳定的直流电的设备，它通过电子开关器件的开关动作周期性地将输入电压切割成高频脉冲，然后经过滤波电路和稳压电路，最终输出稳定的直流电。
开关电源的工作原理主要包括以下几个部分：
1. 变压器：将输入的交流电压变压升高或降低，并进行隔离。
2. 整流：将变压器输出的交流电压通过整流电路转换为脉冲波形的直流电。
3. 滤波：通过滤波电路对脉冲波形的直流电进行平滑处理，去除掉其中的纹波成分，使得输出电压更加稳定。
4. 开关控制：通过控制开关器件（如MOS管、IGBT等）的
导通和截止来切割输入的交流电压，输出高频脉冲。
5. 输出稳压：将高频脉冲输入到变压器的副边或电感元件中，经过滤波和稳压电路，将输出的脉冲波形转换为稳定的直流电，以供电子器件使用。
总的来说，开关电源的工作原理就是通过控制开关器件的开关动作，将交流电压转换为高频脉冲，并通过滤波和稳压电路将脉冲波形转换为稳定的直流电。
开关电源具有输出电压稳定、效率高、体积小等特点，广泛应用于家庭电器、计算机、通信设备等领域中。
开关电源工作原理超全解读
开关电源工作原理超全解读【实用版】目录1.开关电源的定义和分类2.开关电源的工作原理3.开关电源的优缺点4.开关电源的应用领域正文一、开关电源的定义和分类开关电源，又称为直流 - 直流（DC-DC）转换器，是一种利用现代电力电子技术，通过控制电子开关器件的导通和关断时间比率，来维持输出电压的稳定的电源。
根据电路拓扑的不同，开关电源可以分为多种类型，如 buck-boost、boost 和 buck 等。
二、开关电源的工作原理开关电源的工作原理主要基于电压斩波原理，通过对输入电压进行脉冲调制，使得输出电压可调并自动稳压。
开关电源的主要元器件包括电感器、开关管和二极管。
在电路中，电感器、开关管和二极管之间的节点被称为交换节点。
当开关管导通时，电感器中的电流流入交换节点，再通过二极管输出；当开关管关断时，电感器中的电流则通过开关管流出。
这样，在交换节点处，电流在二极管和开关管之间交替流动，使得节点电压在电感器两端电压跳变的同时，保持大范围跳动。
这种电压斩波方式使得开关电源具有较高的效率和较小的体积。
三、开关电源的优缺点1.优点：（1）高效率：开关电源的效率一般在 80%～90%，远高于传统的线性稳压电源（效率只有 40%～50%）；（2）小体积：由于开关电源采用脉冲宽度调制技术，其电路结构较简单，体积较小；（3）可调性：开关电源的输出电压可以通过改变脉冲宽度进行调节，具有较好的可调性；（4）适应性强：开关电源能够适应不同电压、电流和负载的需求。
2.缺点：（1）复杂性：开关电源的电路结构相对较复杂，维修和调试难度较大；（2）电磁干扰：由于开关电源采用脉冲电流，会产生较强的电磁干扰，需要采取屏蔽和滤波措施；（3）噪声：开关电源在运行过程中，由于开关管的开关操作，会产生一定的噪声。
四、开关电源的应用领域开关电源广泛应用于个人电脑、通信设备、家电、工业控制等领域，为各种电子设备提供稳定的直流电源。
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，如何降低待机功耗、提高供电效率成为亟待解决的问题。
开关电源的工作原理
开关电源的工作原理开关电源是一种现代电源转换技术，已经广泛应用于各种电子设备中，如计算机、手机、电视等。
相比传统线性电源，开关电源具有更高的效率、更小的体积和更轻的重量，因此备受青睐。
下面将介绍开关电源的工作原理。
1. 整体结构开关电源主要由输入滤波电路、整流桥、直流滤波电路、开关变换器、控制电路和输出稳压电路等部分组成。
其中，开关变换器是整个开关电源的核心部件，主要由主开关管、变压器和输出整流滤波电路构成。
2. 工作原理开关电源的工作原理可以分为两个主要阶段：变换器的导通状态和关断状态。
变换器导通状态1.当输入电压加电后，经过输入滤波电路进行滤波处理后，进入整流桥，将交流电转换为脉冲信号。
2.脉冲信号进入开关变换器后，主开关管导通，电流通过变压器，产生磁场。
3.变压器的磁场会通过耦合效应将能量传递给输出端，经过输出整流滤波电路后，得到稳定的直流电压。
变换器关断状态1.主开关管关断，磁场能量释放，产生感应电动势，继续供电给输出端。
2.控制电路会监测输出端电压情况，若电压低于设定值，则触发主开关管再次导通，进行下一个工作周期。
3.控制电路根据输出端电压情况动态调整开关管的导通时间，以保持输出电压稳定。
3. 特点与优势开关电源相比线性电源具有以下特点和优势：1.高效率：开关电源利用高频开关原理，能够降低能量损耗，提高整体效率。
2.体积小巧：采用高频开关技术，使得开关电源可以更小型化，更适用于各种小型电子设备。
3.稳定输出：通过控制电路的精确调节，开关电源能够稳定输出所需的电压和电流。
4.节能环保：由于高效率的特点，开关电源的节能效果显著，有助于减少电能消耗和环境污染。
4. 结语开关电源作为一种先进的电源转换技术，具有高效、稳定、小型化等优势，广泛应用于各种电子设备中。
了解开关电源的工作原理有助于我们更好地理解其工作过程，也有助于我们在实际应用中更好地设计和维护电子设备。
希望本文对您有所帮助。
开关电源工作详细原理讲解
开关电源工作详细原理讲解
开关电源是一种将输入电源转换为需要的输出电源的电子装置。
它主要由变压器、整流电路、滤波电路、功率开关器件、控制电路等组成。
以下是开关电源的工作原理的详细讲解。
1. 变压器：开关电源采用高频工作，输入的交流电压经过变压器降压，得到适合的工作电压。
2. 整流电路：变压器输出的交流电压经过整流电路，将其变为直流电压。
常用的整流电路包括单相半波整流电路、单相全波整流电路和三相全波整流电路。
3. 滤波电路：直流电压经过整流后还带有较大的纹波，需要通过滤波电路进行滤波，减小纹波。
常见的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路。
4. 功率开关器件：开关电源使用功率开关器件（如MOSFET
或IGBT）来控制电流的开关状态。
通过控制开关的导通和关
断时间，可以调整输出电压和电流。
5. 控制电路：控制电路是开关电源的核心部分，它根据输出电压的反馈信号，实时调整功率开关器件的开关状态，确保输出电压稳定。
6. 反馈回路：开关电源会通过反馈回路感知输出电压情况，并将这一信息传递给控制电路。
当输出电压偏离设定值时，控制电路将校正功率开关器件的开关状态，维持输出电压的稳定性。
综上所述，开关电源通过变压器对输入电源进行降压，然后经过整流、滤波、功率开关器件和控制电路的协同作用，将输入的交流电源转换为稳定的直流输出电源。
控制电路通过反馈回路不断调整功率开关器件的开关状态，以维持输出电压的稳定性。
开关电源具有高效率、小体积、重量轻等优点，广泛应用于各种电子设备中。
开关电源工作原理超详细解析
开关电源工作原理超详细解析开关电源工作原理是指通过开关元件（如晶体管、MOSFET等）控制电源的输入电压，使其以一定的频率进行开关操作，从而将输入电压转换为所需的输出电压。
下面是对开关电源工作原理的超详细解析：1. 输入电压：开关电源的输入电压通常是交流电（AC），其电压值和频率根据不同的应用而不同。
在实际应用中，通常需要将交流电转换为直流电（DC）来供给电子设备。
2. 整流：通过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路通常采用整流桥或者二极管桥等元件，将交流电的负半周或者正半周转换为直流电。
3. 滤波：由于整流后的直流电还存在较大的纹波，需要通过滤波电路进行滤波处理。
滤波电路通常采用电容器和电感器等元件，将纹波电压进行平滑，得到较为稳定的直流电。
4. 开关操作：开关电源的核心部份是开关元件，如晶体管、MOSFET等。
开关元件根据控制信号的输入，以一定的频率进行开关操作。
当开关元件处于导通状态时，输入电压通过开关元件传递到输出端；当开关元件处于断开状态时，输入电压不会传递到输出端。
5. 脉宽调制（PWM）：为了控制开关元件的导通和断开时间，需要使用脉宽调制技术。
脉宽调制是通过调节开关元件导通时间的比例来控制输出电压的大小。
通常使用比较器和参考电压等元件来实现脉宽调制。
6. 输出变压器：为了将输出电压变换为所需的电压水平，通常使用输出变压器。
输出变压器通过变换输入电压和输出电压的变比关系，实现输出电压的变换。
7. 输出滤波：由于开关操作会引入一定的干扰和纹波，需要通过输出滤波电路进行滤波处理。
输出滤波电路通常采用电容器和电感器等元件，将纹波电压进行平滑，得到稳定的输出电压。
8. 控制和保护：开关电源通常还包括控制和保护电路。
控制电路用于控制开关元件的开关操作，保护电路用于保护开关电源和电子设备免受过电流、过电压和短路等故障的影响。
以上是开关电源工作原理的超详细解析。
开关电源通过开关操作和脉宽调制技术，将输入电压转换为所需的输出电压，并通过滤波和保护等电路对输出电压进行处理和保护。
开关电源工作原理详解
开关电源工作原理详解
开关电源是一种将直流电转换为高频交流电，然后通过变压器进行变压、整流和滤波得到稳定的直流电输出的电源。
开关电源的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 输入电压调整：开关电源首先对输入电压进行调整，通常使用一个电压反馈回路来实现电压稳定。
具体方式是通过一个采样电阻将一部分输入电压反馈给一个比较器，与内置的参考电压进行比较并调整。
2. 脉冲宽度调制：为了将输入电压转换为高频交流电，开关电源使用脉冲宽度调制（PWM）技术。
通过调整一个脉冲调制器中的比较器输入电压来控制开关管的开关时间，从而调整输出电压。
3. 开关管控制：开关电源中的主要元件为开关管，通常使用MOSFET作为开关管。
通过控制开关管的导通和断开，可以将输入电压转换为高频的方波信号。
开关管的导通和断开通过PWM信号控制。
4. 变压器和整流：通过变压器将高频方波信号变换为适宜的电压，并进行整流。
变压器主要负责将输入电压变压到适合输出电压的比例，并通过整流电路将高频信号转换为直流信号。
5. 稳压和滤波：通过控制PWM信号的占空比和频率，可以调整输出电压的稳定性。
而后，通过滤波电容和电感器对输出直
流电进行滤波，减小输出电压波动。
6. 输出调节：将滤波后的直流电通过一个稳压稳流电路进行输出调节，确保输出电流和电压的稳定性和精度。
输出调节可以通过负载的变化来自动调整。
开关电源的工作原理利用了高频开关管的导通和断开来控制输出电压，通过变压器和整流电路将输入电压转换为稳定的直流电。
开关电源具有体积小、效率高、可调范围广等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
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2. 正激式（Forward）
• • 状态1：Q1 OFF 初級及次級 Ds1 都沒有電流流動，輸出電感原先儲存的能量經由 Ds2 放電到 Cs1 及輸出負載，完成能量傳遞的目的
2. 正激式（Forward）
• • • • • • 一、正激式轉換器的優點有:轉換功率通常在50~500W之間. 1. 正激式變壓器通常使用無氣隙的CORE,電感值L較高,原副邊繞組之峰值電 流較小( Φ=LI),而銅損較小. 2.開關管的峰值電流較低,開關損耗小. 3.适用于低壓.大電流.功率較大的場合. 二、正激式轉換器的缺點有: 1. 在开关管 ton時,變壓器原邊電流Ip=Im+Iload.其中磁化電流Im是無法傳送 到副邊的能量. 在开关 toff期間此磁能無法被泄放,磁化能量將引起較高的反 壓加在开关管之C . E极間而損壞晶体.另一方面磁化能量的存在將使變壓器 CORE趨于飽和, 產生很大的集電极電流Ic, 使晶体損壞.為解決上述問題,通常 在變壓器中設置一消磁繞組NR, 將磁化能量反饋到電源輸入端. 2.成本高于反激式电源
1，返激式（Flyback)
1，返激式（Flyback)
1，返激式（Flyback)
1，返激式（Flyback)
1，返激式（Flyback)
• • • • • • • • • 一、返馳式轉換器的優點有: 1. 電路簡單,能高效提供多路直流輸出,因此適合多組輸出要求. 2. 轉換效率高,損失小. 3. 變壓器匝數比值較小. 4. 輸入電壓在很大的範圍內波動時,仍可有較穩定的輸出,目前已可實現交流輸 入在 85~265V間.無需切換而達到穩定輸出的要求. 二、返馳式轉換器的缺點有: 1. 輸出電壓中存在較大的紋波,負載調整精度不高,因此輸出功率受到限制,通 常應用於150W 以下. 2. 轉換變壓器在電流連續(CCM)模式下工作時,有較大的直流分量,易導致磁芯 飽和,所以必須在磁路中加入氣隙,從而造成變壓器體積變大. 3. 變壓器有直流電流成份,且同時會工作於CCM / DCM兩種模式,故變壓器在 設計時較困難,反復調整次數較順向式多,迭代過程較复雜.
3.开关电源的类型
• 1，返激式（Flyback) • 2. 正激式（Forward） • 3. 谐振式（分电压谐振&电流谐振） • 4. 自激式（RCC) 目前电源的主流种类为以上4种，现以使用较 多的Flyback& Forward类型作进一步探讨。
1，返激式（Flyback)
• • • 1，返激式（Flyback) 概述：返馳式(Flyback)轉換器又稱單端反激式或"Buck-Boost"轉換器.因其輸 出端在原邊繞組斷開電源時獲得能量故而得名. 返激式转换器主电路的基本架构：
•
2. 正激式（Forward）
• 状态1：Q1導通
• Q1導通時原邊繞組Np有電流Ip流過,因副邊繞組Ns与Np有相同的同銘端.故副 邊繞組通過DS1把能量傳遞到輸出端,對次級電感 L1充電 .次級電感的電流波 形、工作 Duty … 則與 Bu1的次級電壓Vs，能量先轉存到 L1 及輸出負載 .
灯泡暗 淡
断开
开关电源的基本操作：上图所示的SW执行ON操作时，灯泡点亮，执行OFF操作时，灯泡熄灭。一般灯 泡仅有点亮与熄灭两种状态，且是周期性反复执行ON及OFF操作，若使ON与OFF两者的时间比进 行连续改变时，则灯泡的亮度也随之发生变化。如此所执行的操作，既是脉宽控制方式（PWM: pulse width modulation), PWM:使开关操作频率固定，1/f =T,为定值，只改变ON时宽度.
5.开关电源各部分功能介绍
• PG, OVP, OCP PS-ON Control Circuit
PG 触发信号输入
+12V 电流检测电阻
PS. 控制 IC
2. 正激式（Forward）
• • 正激式（Forward） 概述: 順向式(Forward)轉換器又稱單端正激式或"buck"式轉換器.因其在原邊 繞組接通電源VIN的同時繞組把能量傳遞到輸出端故而得名. Forward變換器 中的變壓器是一個純粹的隔離變壓器. 因此,在副邊輸出端須附加儲能電感器L, 用以儲存及傳送能量. 正激式转换器主电路的基本架构：
开关电源原理讲解
Navy_Liu 2008/6/12
概论
• 电源供应器（SPS)是所有电子产品中不可 或缺的动力来源，它提供各式源源不断的 能量以供应电子产品中的每一个元件所需 要的电压或电流。近年来，为了符合现代 电子产品小型化及高功率密度的需求，电 源供应器的研究与发展均朝轻，薄，短， 小的趋势发展。
5.开关电源各部分功能介绍
• 发热风速控制&OTP线路
NTC 温度侦测
风扇速度控制电阻
5.开关电源各部分功能介绍
• 5Vsb Circuit
Hi-V input +5Vsb Output Vcc Output
OVP device PWM + Mosfet IC
5.开关电源各部分功能介绍
• 电压回授电路
输入电路EMI
卸放电阻 NTC 浪涌电流限制 EMI component fuse 电路保护 EMI component
5.开关电源各部分功能介绍
PS/on-off control circuit
5.开关电源各部分功能介绍
• -12V SCP Circuit (-12V*18K)/(13K+18K)=-6.96V (5*13K)/(13K+18K)=2V (-6.96)+2=-4.96V ( Veb = - 4.96V, Q702 Cut-Off) 如果-12V 短 路到地. +5V经 R702给Q702 b极提供电压，此电压 为 Vb=(5*13K)/(18K+13K) =2V Ib = (+5V - Veb) / R702 = (5V - 2V) / 18K = 166uA.
•
4.开关电源的组成部分
1、SPS原理方框图：
AC IN
EMI滤波 电路
高压整流 滤波
隔離變 壓器
整流濾 波電路
直流輸 出
PWM 邏輯 控制電路
高壓方波 切割元件
保護電路 控制電路
5.开关电源各部分功能介绍
• 以270W为例： 270W线路柜架
5.开关电源各部分功能介绍
• 线路图
5.开关电源各部分功能介绍
2.开关电源的工作原理
• 为获得稳定的输出电压，用晶体管等作为开关器件，反复执行通（ON)，断 （OFF)操作方式的电源，称之为开关电源。
开关 接通 电源 关断 开关操作 反复执行通断
灯 亮 电流i
灯 灭 平 均 电 流
灯泡明 亮
t
SW接通
t
SW断开
i
t
1，小型轻量；2，效率高；3，输入的 电压范围宽。
U403 工作电流计算 Ref to U403 Spec Ika > 1mA. I ka = +5V - Vf - V ka / R421 = 5V - 1V - 2.5V / 390 = 3.85mA. 回授电阻计算 U403 Vref = 2.5V Iref = Vref / (R418 + R426//VR401) 假设 Iref = 1mA. 假设回授的比值是： 60% for +5V 44% for +12V R416 = (5V - Vref) / 0.6 Iref = (5V - 2.5V) / 600uA = 4166 Used 3.9K R417 = (12V - Vref) / 0.4Iref = (12V - 2.5V) / 400uA = 23750 Used 22.6K
开关电源的结构与特征
• • • • • • 1开关电源介绍 2.开关电源的工作原理 3.开关电源的类型 4.开关电源的组成部分 5.开关电源各部分功能介绍 6.实例讲解
1.开关电源介绍
•開關電源(交換式電源供應器):簡稱SPS (Switch Power Supply)它是將現有交流或 直流利用回路的ON/OFF反覆變化,將輸入電 壓整流濾波后之直流電壓,作一定頻率的切 換.其結果再進行濾波,得到一固定輸出電 壓,也可稱之為換流器.(其動作原理是利用 其回路內的截波器使得輸入及輸出回路形 成兩個獨立的回路.)