初学者学习开关电源的方式(实例技术和方案分析)
零起点学开关电源设计基础篇
零起点学开关电源设计基础篇
开关电源是一种高效、稳定、小型化的电源供应器，广泛应用于现代电子设备中。
想要学习开关电源设计基础知识，需要掌握以下几个方面的内容：
1. 开关电源的基本原理
开关电源是一种能够将交流电转化为直流电的电源供应器。
它通过开关管对输入电压进行开关控制，使交流电的平均值变为直流电。
整个开关电源由输入滤波电容、整流电路、开关变换器、输出滤波电容、稳压电路等部分组成。
2. 开关电源的分类
开关电源可以根据输入电压的不同，分为交流输入型和直流输入型；根据输出功率的不同，分为低功率（小于100W）、中功率（100W-1KW）和高功率（大于1KW）；根据拓扑结构的不同，分为Buck型、Boost型、Buck-Boost型、Cuk型、Sepic型、Flyback型、Forward 型等。
3. 开关电源的主要元器件
开关电源的主要元器件包括开关管、二极管、电感、电容、变压器、稳压管等。
4. 开关电源的设计步骤
开关电源的设计步骤主要包括：计算输入电容、整流电路的设计、选择开关变换器拓扑结构、计算开关变换器元器件参数、稳压电路的设计、确定滤波电容电感的参数、进行仿真和优化。
5. 开关电源的性能指标
开关电源的主要性能指标包括输出电压、输出电流、输出功率、效率、稳定性、负载调整能力、温度特性等。
以上是零起点学开关电源设计基础的一些内容，希望对初学者有所帮助。
开关电源方案
开关电源方案随着电子设备的普及和发展，对于电源的要求也越来越高。
传统的线性电源存在着效率低、体积大、功率损耗大等问题，而开关电源因其高效、小型和稳定的性能而逐渐成为主流。
本文将介绍开关电源的工作原理、不同类型的开关电源方案以及其应用。
一、开关电源工作原理开关电源是一种将输入电源转换为所需输出电压和电流的电力转换装置。
它通过控制开关管的导通和截流来实现输入和输出之间的能量转换。
其主要工作原理如下：1. 能量储存：输入电源通过整流电路将交流电转换为直流电，并经过滤波电路获得稳定的直流电压。
2. 能量开关：控制电源开关管的导通状态来控制输出电路的通断，实现能量的开关。
3. 能量变换：当开关管导通时，输入电能储存在能量储存电容中；当开关管截流时，能量由能量储存电容向输出电路传递。
4. 输出稳压：通过反馈控制回路，实时调整开关管的导通时长来实现输出电压的稳定控制。
二、不同类型的开关电源方案根据其拓扑结构的不同可分为多种类型，以下介绍几种常见的开关电源方案：1. Buck型开关电源：Buck型开关电源是一种降压型开关电源。
它通过开关管的导通和截流来实现输入电压向输出电压的降低，适用于对输出电压要求较低的应用场景。
其优点是转换效率较高，但对输入电压和输出电流的波动要求较高。
2. Boost型开关电源：Boost型开关电源是一种升压型开关电源。
它通过开关管的导通和截流来实现输入电压向输出电压的提高，适用于对输出电压要求较高的应用场景。
其优点是输入电压范围广，但转换效率相对较低。
3. Buck-Boost型开关电源：Buck-Boost型开关电源是一种降升压型开关电源。
它通过开关管的导通和截流来实现输入电压向输出电压的降低或提高，可以适应不同输出电压要求的应用场景。
其优点是输入输出电压可以调节，但转换效率相对较低。
4. Flyback型开关电源：Flyback型开关电源是一种隔离型开关电源。
它通过能量储存元件的能量储存和释放实现输入和输出电路的隔离。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》课件一、教学目标1. 了解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 掌握开关电源的优缺点以及应用领域。
3. 学会开关电源的设计与选型方法。
4. 了解开关电源的故障诊断与维护技巧。
二、教学内容1. 开关电源概述定义分类应用领域2. 开关电源工作原理开关电源的基本电路开关元件脉宽调制（PWM）技术3. 开关电源主要组成部分输入滤波器整流器开关变换器输出滤波器保护电路4. 开关电源的优缺点优点缺点5. 开关电源的设计与选型设计考虑因素选型依据三、教学方法1. 讲授法：讲解开关电源的基本概念、工作原理、主要组成部分、优缺点等知识点。
2. 案例分析法：分析实际应用中的开关电源案例，加深学生对知识点的理解。
3. 互动教学法：提问、讨论，激发学生思考，提高课堂参与度。
4. 实践操作法：安排课后实践，让学生动手设计简单的开关电源电路，巩固所学知识。
四、教学资源1. PPT课件：展示开关电源的相关图片、电路图、原理图等。
2. 教材或参考资料：提供详细的开关电源理论知识。
3. 实验设备：用于实践操作，加深对知识的理解。
五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对开关电源基本概念、工作原理等的掌握程度。
2. 课后作业：检查学生对开关电源设计与选型的理解与应用能力。
3. 实验报告：评价学生在实践操作中的表现，包括故障诊断与维护技巧。
4. 综合考试：全面测试学生对开关电源知识的掌握。
六、教学安排1. 课时：本教案共需10课时，每课时45分钟。
2. 课程安排：第1课时：开关电源概述第2课时：开关电源工作原理第3课时：开关电源主要组成部分第4课时：开关电源的优缺点第5课时：开关电源的设计与选型第6课时：开关电源案例分析第7课时：开关电源故障诊断与维护第8课时：实验一：简单开关电源设计第9课时：实验二：开关电源故障诊断与维修七、教学重点与难点1. 教学重点：开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
开关电源的优缺点以及应用领域。
新型开关电源优化设计与实例详解
新型开关电源优化设计与实例详解以新型开关电源优化设计与实例详解为标题，本文将从新型开关电源的基本原理、设计优化的方法以及实例分析等方面进行详细阐述。
一、新型开关电源的基本原理开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源装置，其基本原理是通过开关管的开关动作来实现电源的开关控制。
传统的开关电源在工作过程中存在一些问题，如功率损耗大、效率低、噪声大等。
为了克服这些问题，新型开关电源采用了一些优化设计方法。
二、新型开关电源的设计优化方法1. 降低功率损耗：通过采用功率开关管的低导通电阻材料和优化电路设计，降低功率开关管的导通电阻，从而减少功率损耗。
2. 提高效率：采用高效的开关控制器和高效的变压器设计，减少能量的损耗，提高开关电源的转换效率。
3. 降低噪声：通过优化电路布局和选择低噪声元件，减少开关电源的噪声产生，提高工作环境的舒适性。
4. 提高稳定性：采用先进的控制算法和稳压电路设计，提高开关电源的稳定性，减少输出波动。
5. 减小体积：通过优化元件布局和采用高集成度的芯片设计，减小开关电源的体积，提高电源的集成度和便携性。
三、新型开关电源的实例分析以一款新型开关电源为例进行分析，该开关电源采用了先进的控制算法和高效的变压器设计，具有以下特点：1. 高效率：通过优化的开关控制器和变压器设计，该开关电源的转换效率达到了90%以上，相比传统开关电源提高了20%以上。
2. 低噪声：采用低噪声元件和优化的电路布局，该开关电源的噪声水平明显低于传统开关电源，提高了工作环境的舒适性。
3. 稳定性强：通过先进的控制算法和稳压电路设计，该开关电源的输出稳定性非常好，输出波动小于1%。
4. 小巧便携：采用高集成度的芯片设计和优化的元件布局，该开关电源的体积明显减小，非常适合便携式设备的使用。
以上是对新型开关电源优化设计与实例的详细阐述。
通过采用优化设计方法，新型开关电源在功率损耗、效率、噪声、稳定性和体积等方面都得到了显著提升，满足了现代电子设备对电源的高要求。
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PPT学习教案
1）工作原理：
正脉冲TOn 到来时:
V饱和
形成电流i1
L1中产生上+下－ 的感应电动势
L2中产生上－下+的感应动势
其中：
i1 =
Vi L1
t
VD截止。
可见:TOn越宽，V导通时间越长，则i1越大，T 储能越多。
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负脉冲时 :
V截止 i1约零 L1中产生上－下＋的感应电动 势
下面分析稳压过程：
当Vo ↑
Vx↑(Vz不变)
Vp↑ Vb的脉宽↓
V导通时间↓ Tr与C中的储能↓ Vo↓ 同理，可分析Vo↓的情况。
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开关电源实物图:
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6、开关电源常见故障 （1）无光栅，无伴音； （2）不能遥控开/关机； （3）光栅上水平亮线滚动或图像有严重的横
rl开关管220v高频储能整流滤波脉冲振荡脉冲控制低频整流滤波取样电路基准电压误差放大300vrl开关管220v高频储能整流滤波脉冲振荡脉冲控制低频整流滤波取样电路基准电压误差放大300v220vrl开关管整流滤波脉冲振荡脉冲控制低频整流滤波取样电路基准电压误差放大300v脉冲变压器耦合并联型开关稳压电源
变开关管导通时间Ton的方式来调节输出电压达到稳压。
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②频率控制：通过控制开关脉冲频率（周期），相应调 节脉冲占空比使输出电压达到稳定。
（3）按开关电源激励方式分类: ①它激控制式：需附加一个振荡器来产生开关脉冲。开关
脉冲作用于开关管使电源电路有输出，待电视机正常工作后可 由行频脉冲作为开关脉冲，振荡器就可以停振。
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2、开关稳压电源的特点 （1）功耗小、效率高：其效率通常可达80%～90%左右； （2）稳压范围宽：稳压范围在130～260V之间变化； （3）滤波电容容量小：开关电源的工作频率为行振荡频率； （4）重量轻、体积小：省去了体积庞大的电源变压器； （5）机内温升低：因晶体管工作在开关状态。
开关电源的原理及工作方法
开关电源的原理及工作方法哎呀，说起开关电源，这玩意儿可真是个神奇的小东西。
你知道的，就是那个能让你的电脑、手机、平板这些玩意儿活蹦乱跳的幕后英雄。
不过，别急，我可不会给你来一通枯燥的技术讲解，咱们就聊聊这开关电源是怎么个工作法儿，就像咱们平时聊天一样。
首先，你得知道，开关电源这玩意儿，其实就是个变压器，不过它不是那种老式的，一插上电就嗡嗡响的那种。
它聪明得很，会根据你的设备需要多少电，就给多少电。
这就好比你饿了，它就给你端上一碗热腾腾的面条，不多不少，刚刚好。
咱们先从电源的“嘴巴”说起，也就是输入端。
你把电源插头一插，电就从这里进来。
这电啊，一开始是交流电，就是那种一正一负，一正一负，像海浪一样起伏的电。
但是，你的手机、电脑需要的是直流电，就是那种一直朝一个方向流动的电。
所以，开关电源的第一个任务，就是把交流电变成直流电。
接下来，咱们说说这开关电源的“胃”——也就是里面的电路板。
这里面有一堆电子元件，它们就像一群小精灵，忙忙碌碌地工作着。
它们会先把交流电整流，变成脉动的直流电，然后再通过一个叫“开关管”的东西，把这脉动的直流电转换成高频的脉冲。
这开关管就像个勤劳的厨师，不停地开开关关，把电切得细细的，这样电就能更灵活地被控制了。
然后，这些高频脉冲电会被送到“变压器”那里。
变压器，你肯定听说过，它就是那个能把电变来变去的神奇盒子。
在这里，高频脉冲电会被转换成你需要的电压。
这过程就像是把电放进一个魔法盒子，出来的时候就变成你想要的样子了。
最后，这些电会通过一些滤波器，把那些不听话的电波滤掉，只留下纯净的直流电，然后送到你的设备里。
这就像是给电洗个澡，洗掉那些脏东西，让你的设备用得更舒服。
你看，开关电源就是这么个工作法儿。
它不停地变换，调整，就是为了给你的设备提供最合适的电。
就像一个细心的管家，知道你什么时候需要什么，总是恰到好处地提供服务。
所以说，别看开关电源这玩意儿不大，它可是个技术活儿。
它默默地工作，让你的设备能够正常运行，而我们却很少注意到它。
开关电源入门教程
电源设计
升压型开关稳压电源
开关闭合时L中电流增 加,D4关断 开关断开瞬间L产生的 电压和输入电源串联 ,A点电压高于输入 电压 A点高电压通过D4向 电容充电,负载得到 高电压 A A
电源设计
电压反向型开关稳压电源
开关导通时L电流增加,D4截止 开关断开时L的电流通过D4流向 负载和C,得到负电压 A
电路简单 输出电流小 可调范围小 效率低
直流稳压电源
§ 串联稳压电源
原理
当V1或RL变化引起A点电压变化 时,可以通过调整R1使得A点的 电压回到原来的值. 因为调整元件R1和负载串联,所 以称为串联型稳压电源
直流稳压电源 § 串联稳压电源电路
组成:并联型稳压电源 (基准电压)+ 跟随器 跟随器的三极管代替R1起 调整元件的作用,称为调 整管 任何时候都必须保证调整 管工作在放大状态 输出电压
A
演示
电源设计 § 开关稳压电源的特点
可以降压,升压,反向 变换型开关稳压电源可以做到很轻,很小 由于做开关的二极管和三极管有一点压降,所以实际开关
损耗不为0,但电路总的效率可以达到90%以上
选择开关器件时一定要考虑其损耗.二极管选择肖特基二
极管(0.4V压降),三极管要选开关速度快,压降低的管 子
直流稳压电源
§ 并联稳压电路
当A点电压低于D3的齐纳电压 时,D3没有电流流过 当A点电压超过D3的齐纳电压 时,D3反向导通,A点电压稳 定在齐纳电压值 齐纳管导通后,负载R4电压 稳定 R5的电流等于R4的电流和齐 纳二极管电流之和
直流稳压电源
调整元件D3和负载电阻R4并 联,所以该电路称为并联型稳压 电源 并联稳压电路的特点
开关频率尽量取高些 通常开关稳压电源的纹波比线性稳压电源的纹波要大
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初学者学习和研发开关电源的方式(实例技术和方案分析)
关于学习开关电源，大家都很清楚，要学好电路，模数电，自控，工程电磁场这些大学专业课，甚至还要看一些开关电源设计之类的专业书籍，如果能学好以上书籍，电路一类的基本知识就算了解了，但是要学好开关电源，单单有以上理论是不够的，还要深入实践，并且还要有一套行之有效的学习研发方式，也就是说拼命苦干是不会起很大作用的，最重要的是高效的方法。
下面我选择一款简单的电源设计方案，来谈一下怎样去思考，去分析，去设计；要注意什么，要学习那些，要总结那些，也就是“边练边学边讲解”这种思维吧。
现在要设计一款如下规格的开关电源：
1.输入电压范围(InputVoltage Range)：90~264Vac （100-240Vac典型输入电压）
2.输入频率范围(InputFrequency Range )：47~63Hz (50-60Hz典型输入频率)
3.输出电压和电流(OutputVoltage and Current)：+12V,2.5A
4.输出电压范围(Output Voltage Rating)：+11.4V~+12.6V（±5%）
5.负载调整率(Output Voltage Load Regulation)：5%
6. 线性调整率(Output Voltage Line Regulation)：1%
7.Rippleand Noise：120mVPk to Pk
8.效率：83% （At typical voltage Full Load at least 10 minut）
9.平均效率：84.8% （Averageefficiency of 25%, 50%, 75% and 100% load at115Vac /60Hz and 230Vac/50Hz.）
10.待机功耗：0.3W (At typical voltage)
11.过流保护 (Over Current Protection)：4Amax （1.2~1.5倍输出电流）
12.过压保护（Over Voltage Protection）：18Vmax （1.2~1.5倍输出电压）
以上规格是一款电源最基本的电气特性（另外还有开机时间，保持时间，上升时间，过温保护等电气特性；Hi-pot, surge, EMI, ESD, EFT 等重要安规管控特性，这些特性我会在下面的设计中提到并作分析），设计之初首要要了解以上基本要求，通过规格找设计元素，这样才能慢慢拿出方案。
针对以上规格，我们主逐条分析解读并拿出设计方案，设计计算公式，原理图和实验测试结果。
实际情况下，客户会给我们提出如上所示的规格及要求，那么我们就要做得满足功能，又要廉价，如果拿出高成本的方案去做，肯定不赚钱。
先看总功率是30W，输出电压也是常用的的12V,考虑到拓补结构，flyback再合适不过了，输出电流也不高，直接Schottky 整流（如果是大电流的话要用同步整流了），恒压电路用431加光耦电压采样反馈就可以了，这样基本的架构就出来。
为了方便讲解，我先把原理图贴出来了。
画了好几晚上原理图，这一款驱动IC采用的是通嘉的5530，(另两款驱动IC采用的是ST的UC3842 ),此款IC特点如下（分析IC的特殊功能，就是为了让我们在设计中能够发现很多意想不到的特点，可以为我们的设计和方案的快速决定节约很多时间。
很多初学者们在设计电源时常常忽略对IC的解读，
以至于在设计完成时也不知道IC都有哪些特别的功能，也说不出IC的应用技巧，使设计出的电源出现很多明明可以避免的问题，所以帖子的开始我从解读IC的功能始）：
解释分析
1.High-Voltage CMOS Process withExcellent ESD
protection---------------具有很好的ESD保护功能，此性能的好坏可
以决定工厂量产时产品的良品率，以及抗ESD干扰的等级。
2.Very Low Startup Current (<1μA)---------------非常低的启动电流，
这一点可以反映出IC的功耗非常低，可以保证待机功耗可以做的比较低
一点。
3.Current Mode Control--------------电流模式控制，此IC应用的峰值
电流模式检测，它的优点是暂态闭环响应较快，对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应均快，控制环易于设计，输入电压的调整可与电压模式控制的输入电压前馈技术相妣美，简单自动的磁通平衡功能，瞬时峰值电流限流功能，固有的逐个脉冲限流功能，自动均流并联功能。
4.Green Mode Control--------------可以理解为节能模式，相当于burst
mode，在轻载情况下效率会比较高，缺点是如果在Green Mode的进入退
出点设置不恰当，会使电源有异音，纹波也可能不会太好，此时情况下，要保证变压器的设计恰当一点及工艺好一点，反馈也好调好。
5.LEB (Leading-Edge Blanking) on CS Pin---------前沿消隐，这是最常
见最必须的功能，初学者可以好好看看研究一下是怎么回事，建议看看CS Pin的开机时电流瞬态波形就明白了。
6.Internal Slope Compensation---------------内部斜坡补偿，此功能相
当重要，有了此功能在设计变压器时，占空比可以大于0.5，这样变压器可以在瞬态拉较大的载。
（没有它的话，如果占空比超过50%，电感电流的上升时间就大于整个周期的50%，那么电流下降时间就小于一个周期的50%’。
在较短的时间内，电流还没有来得及回到静态初始值，下一个周
期接着又开始了。
下一个周期的初始电流变大了。
在接下来的这个周期里，电感电流很快就上升到参考点，使导通时间变短，占空比变得更窄；和上一个周期相比，这个周期的占空比减小到50%以内。
但是这样又导致关断时间太长，下一个周期电流的初始值太小，又使得占空比再一次超过50%。
如此循环，电流以间隔一个周期过大和过小的方式出现振荡。
斜坡补偿基本上是在电流上迭加一个固定斜坡的信号。
由于所迭加的斜坡是一个固定值，电流闭环的影响可以得到较好抑制。
）
7.OVP (Over Voltage Protection) onVcc Pin-------------这个功能有了
更好，就不说。
8.Adjustment OVP(Over Voltage Protection) on CS Pin-----------有了
这个功能就可以在初级做过压保护了，可以方便控制节约成本。
但是一定要调好，不要和下面的OCP有冲突。
9.Adjustment OCP(Over Current Protection) on CS Pin------------可
以做过流保护，一般都有。
10.OTP (Over Temperature Protection)through a NTC-----------过温保
护，有则更好。
11.OLP (Over Load Protection)---------这个可以理解为过功率保护，是
在反馈脚做的保护，一定要好好看看手册，设计时注意不要和过压保护冲突了，如果过流点偏低，在做过压保护时可能会先触发OLP。
12.250/-500mA Driving Capability---------------看此驱动能力，足以。
如果是在校大学生以及刚入门的初学者，我建议在看帖子前，先把以上两个文档（这两个文档算是我初学电源时，接触的最早，看的次数最多的资料了）下载下来，看一看，弄懂里面的知识点。
他们都是学习开关电源的基础知识，希望对大家特别是爱好开关电源的初学者们提供最大的帮助。