新型非隔离负电压DC-DC开关电源
新型非隔离负电压DC/DC开关电源
引言
随着电子技术的飞速发展，现代电子测量装置往往需要负电源为其内部的集成电路芯片与传感器供电。
如集成运算放大器、电压比较器、霍尔传感器等。
负电源的好坏很大程度上影响电子测量装置运行的性能，严重的话会使测量的数据大大偏离预期。
目前，电子测量装置的负电源通常采用抗干扰能力强，效率高的开关电源供电方式。
以往的隔离开关电源技术通过变压器实现负电压的输出，但这会增大负电源的体积以及电路的复杂性。
而随着越来越多专用集成DC/DC控制芯片的出现，使得电路简单、体积小的非隔离负电压开关电源在电子测量装置中得到了越来越广泛的应用。
因此，对非隔离负电压开关电源的研究具有很高的实用价值。
传统的非隔离负电压开关电源的电路拓扑有以下两种，如图1、图2所示。
图3是其滤波输出电容的充电电流波形。
由图3可见，采用图2结构的可获得输出纹波更小的负电压电源，并且在相同电感峰值电流的情况下其带负载能力更强。
由于图2的开关器件要接在电源的负极，这会使得其控制。
用于智能电表的非隔离式ACDC降压转换器
用于智能电表的非隔离式AC/DC降压转换器一款不带变压器的宽电压、低成本、非隔离式AC/DC降压转换器——输出持续电流500mA（2.5~12W)【关键词摘要】非隔离无变压器AC/DC电源芯片XD308H BUCK电路220V转5V220V转12V220V转24V380V转5V380V转12V380V转24V【概述】非隔离AC-DC电源芯片降压电路，一般采用BUCK电路拓扑结构，常见于小家电控制板电源以及工业控制电源供电。
其典型电路规格包含5V/500mA、12V/500mA和24V/500mA等，满足六级能效要求。
可通过EFT、雷击、浪涌等可靠性测试，可通过3C、UL、CE等认证。
其特点是：电路简单、BOM成本低（外围元件数目极少：无需变压器、光耦）,电源体积小、无音频噪声、损耗小发热低。
1）220V转5V降压电路：输入12~380Vac，输出5V/500mA如图1所示的电路为一个典型的输出为5V/500mA的非隔离电源。
它通常应用于家用电器的(电饭煲、洗衣机及其它白色家电)。
此电路还适合于其它非隔离供电的应用，比如LED驱动、智能电表、加热器以及辅助电源和工业控制等。
电源系统带有各种保护，包括过热保护（OTP）、VCC欠压闭锁（UVLO）、过载保护（OLP）、短路保护（SCP）等。
电路特点：无噪音,发热低。
220V转5V降压电路输入级由保险电阻RF1、防雷压敏电阻RV1、整流桥堆D1、EMI滤波电容C4和C5以及滤波电感L2组成。
保险电阻RF1为阻燃可熔的绕线电阻，它同时具备多个功能：a)将桥堆D1的浪涌电流限制在安全的范围；b)差模噪声的衰减；c)在其它任何元件出现短路故障时，充当输入保险丝的功能(元件故障时必须安全开路，不应产生任何冒烟、冒火及过热发光现象)。
压敏电阻RV1用于防雷保护，提高系统可靠性。
功率处理级由宽电压高效率电源芯片XD308H、续流二极管D2、输出电感L1及输出电容C3构成。
dcdc隔离电源方案
dcdc隔离电源方案1. 概述隔离电源是一种具有隔离功能的电源模块，能够将输入端和输出端隔离开来，从而达到输入和输出之间电气隔离的目的。
DC-DC（Direct Current to Direct Current）隔离电源方案是指将直流输入电源转换为不同的直流输出电源，并且在转换过程中实现电气隔离。
在电子设备中，DC-DC隔离电源方案具有很多优势。
首先，DC-DC隔离电源能够提供稳定的输出电压，不受输入电源波动的影响。
其次，隔离电源能够有效地隔离输入端和输出端的电气噪声，减少电气干扰。
此外，DC-DC隔离电源还具有高效率、小体积和良好的可靠性等优点，适用于各类电子设备。
2. DC-DC隔离电源的工作原理DC-DC隔离电源采用了变频器和变压器的结构。
2.1 变频器变频器是DC-DC隔离电源的核心组成部分，主要通过控制开关管的开关时间和频率来改变输入电源的电流和电压。
变频器可分为半桥变频器和全桥变频器两种类型。
半桥变频器由半桥开关管和半桥驱动电路组成，能够对输入电压进行有效的转换。
全桥变频器由四个开关管和电桥驱动电路构成，具有更高的转换效率和更好的稳定性。
2.2 变压器变压器主要通过电磁感应原理来实现输入和输出端之间的电气隔离。
变压器一般由铁芯和绕组组成，绕组包括输入侧绕组和输出侧绕组。
在变压器中，输入绕组接收来自变频器的输入电能，而输出绕组将转化后的电能传递给负载。
通过变压器的绝缘性能，能够实现输入和输出端之间的电气隔离效果。
3. dcdc隔离电源方案的应用DC-DC隔离电源方案广泛应用于各个领域的电子设备中。
以下是几个典型的应用场景：3.1 工业自动化在工业自动化领域，DC-DC隔离电源方案常用于工控机、PLC（Programmable Logic Controller）和其他工业设备中。
工业环境中存在很多电气噪声和干扰，隔离电源能够有效地隔离这些干扰，保证设备的正常运行。
3.2 通信设备通信设备中对电源的要求比较高，需要稳定的电压和干净的电源。
第十三讲：非隔离DCDC变换电路
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o Uo t0 t1 t2 t 图4.3 降压（Buck）型电路电流连续时 的主要电压、电流波形
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1、 降压（Buck）型电路 ——电流连续模式工作原理分析
（4）电感电流的平均值、最大值、
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图4.6 降压（Buck）型电路电流断续时 的主要电压、电流波形
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增加开关频 率、加大滤 波电感和滤 波电容都可 以减小输出 脉动电压。
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③续流二极管电流： iVD iL ④分析滤波电容的电压与电 流波形：
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1、 降压（Buck）型电路 ——电流连续模式
一文读懂开关电源(DC-DC)的原理介绍
一文读懂开关电源（DC/DC）的原理介绍DC/DC电源指的是直流转直流的电路，有升压降压两种电路，按理来说，LDO也是DCDC电源，但行业内只认为以开关形式实现的电源为DC/DC电源。
一、DC/DC基本拓扑一个功率变换器，当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态，在开关电源中，被称为稳态。
稳态下，功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律：对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器，有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。
1、BUCK降压型当PWM驱动高电平使得NMOS管S1导通，忽略MOS管的导通压降，电感电流呈线性上升，此时电感正向伏秒为：VxTon=（Vin-V o）xTon当PWM驱动低电平使得NMOS管S1截至时，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管压降），给输出负载供电，此时电感电流下降，此时电感反向伏秒为：VxToff=V ox（Ts-Ton）根据电感电压伏秒平衡定律可得：（Vin-V o）xTon=V ox（Ts-Ton）即V o=DxVin （D为占空比）2、BOOST升压型和BUCK电路类似的分析方法，当MOS管导通时，电感的正向伏秒为：VinxTon；当MOS管截至时，电感的反向伏秒为：（V o- Vin）x（Ts-Ton）根据电感电压伏秒平衡定律可得：VinxTon=（V o- Vin）x（Ts-Ton）即V o=Vin/（1-D）3、同步整流技术由于二极管导通时至少存在0.3V的压降，因此续流二极管D 所消耗的功率将会称为DC/DC电源主要功耗，从而严重限制了效率的提高。
为解决该问题，以导通电阻极小的MOS管取代续流二极管。
然后通过控制器同时控制开关管和同步整流管，要保证两个MOS管不能同时导通，负责将会发生短路。
二、DC/DC电源调制方式DC/DC电源属于斩波类型，即按照一定的调制方式，不断地导通和关断高速开关，通过控制开关通断的占空比，可以实现直流电源电平的转换。
超小体积非隔离AC-DC电源
1.1产品尺寸：
裸板封装，超小体积：宽16mm*高13mm*厚
11mm
XD307S是一款50-500V超宽范围输入的高压降型DC-DC转换器电源模块，可适应35-320VAC超宽电压输入(外部加整流滤波)，输出持续电流高达350mA（最大400mA)，无音频噪音、发热低，具备全面完善的保护功能（短路保护，过载保护，输出过压保护、输出欠压保护，
过热保护等）。
该超小体积电源模块以较低的BOM成本（外围元件数目极少）方便的实现宽电压高压降压小功率电源解决方案,广泛应用于非隔离型家电产品和工业产品等。
*高压转换模块*超小体积
*12V400mA输出*非隔离电源
1.2产品特性：
*典型待机功耗小于50mW；
*输出最大持续电流350mA（峰值400mA),无音频噪音、发热低；
*50-500VDC超宽输入电压,可适应35-320VAC超宽电压输入；
*全面的保护功能：
*过流保护（OCP）
*过温保护（OTP）
*过压保护（OVP）
*裸板封装；
1.3典型应用（非隔离）：
*智能家居（开关，插座，排插等等）
*替代低效率的阻容降压供电电路(如低压电器，智能电表，自动化仪表电源等)；*LED驱动
*小家电电源
*工业控制电源
*其他非隔离辅助电源
1.4基本应用电路：
1）高压直流降压转换器（DC/DC转换器）
2）高压交流降压转换器（AC/DC转换器）
1.5典型应用电路（当应用于电磁兼容比较恶劣的环境时建议使用）：
1.6产品外观图：
标签：超小体积电源模块非隔离AC-DC DC-DC。
隔离dcdc电源拓扑结构
隔离dcdc电源拓扑结构一、引言隔离DC-DC电源作为电子产品中不可或缺的组成部分，其主要功能是将输入电压转换为所需的输出电压，并且通过隔离器件实现输入输出间的电气隔离。
本文将介绍隔离DC-DC电源的拓扑结构。
二、非隔离式DC-DC电源非隔离式DC-DC电源是最简单的一种拓扑结构，其原理如下：通过一个开关管控制输入电压，使得输入电压在开关管导通期间充入能量存储元件（如电感），在开关管截止期间释放能量存储元件中的能量并将其转换为所需输出电压。
由于该结构没有使用隔离器件进行输入输出间的隔离，因此存在安全风险。
三、反激式DC-DC电源反激式DC-DC电源是一种基于变压器实现输入输出间隔离的拓扑结构，其原理如下：通过一个开关管控制输入端与变压器之间的连接，使得输入端充入能量存储元件（如电容），当开关管截止时，在变压器中产生高频交流磁场，通过磁耦合将能量传递到输出端，再通过输出端的整流电路转换为所需输出电压。
由于该结构使用了变压器进行输入输出间的隔离，因此能够有效降低安全风险。
四、正激式DC-DC电源正激式DC-DC电源是一种基于变压器实现输入输出间隔离的拓扑结构，其原理如下：通过一个开关管控制输入端与变压器之间的连接，使得输入端充入能量存储元件（如电感），当开关管导通时，在变压器中产生高频交流磁场，通过磁耦合将能量传递到输出端，再通过输出端的整流电路转换为所需输出电压。
由于该结构使用了变压器进行输入输出间的隔离，因此能够有效降低安全风险。
五、谐振式DC-DC电源谐振式DC-DC电源是一种基于谐振现象实现输入输出间隔离的拓扑结构，其原理如下：在开关管导通时，将能量存储元件中的能量传递到谐振网络中；在开关管截止时，利用谐振网络中形成的高频交流磁场将能量传递到输出端。
由于该结构使用了谐振网络进行输入输出间的隔离，因此能够有效降低安全风险。
六、总结本文简要介绍了隔离DC-DC电源的拓扑结构，包括非隔离式DC-DC电源、反激式DC-DC电源、正激式DC-DC电源和谐振式DC-DC电源。
DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源
DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源介绍DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源是常见的直流电源模块之一。
它可将输入电压（一般为直流电压）转换为输出电压，并通过电声隔离提供安全电源。
在实际使用中，DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源广泛应用于工业、通讯、汽车等领域，特别适用于各种恶劣的工作环境，以达到高效、安全、稳定的要求。
构成DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源一般采用升压、降压、反向保护、遥测反馈等技术。
通常，其主要组成部分包括：•脉冲宽度调制器（PWM）：用来产生PWM信号，以控制开关MOS 管的状态；•驱动电路：用来驱动开关MOS管，实现输入与输出之间的电气隔离；•调整电路：用来控制PWM信号的占空比，调整输出电压的大小；•过压、过流保护电路：用来保护开关MOS管，防止因过压、过流而损坏；•反馈电路：用来提供输出电压、输出电流、温度等遥测信号。
特点DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源的主要特点包括：•能够将输入电压转换为符合要求的输出电压，能够满足不同设备的供电需求；•通过电气隔离保证了设备与电源之间的安全；•具有高效、稳定、可靠的特性，能够在恶劣的工作环境中稳定运行；•具有过压、过流等保护功能，保障了设备的安全性；•体积小，重量轻，易于安装、维护。
使用DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源广泛应用于需要安全、高效的外部电源的设备中，如各种工业设备、通讯设备、汽车电子设备等。
在使用过程中，需要注意以下事项：•输入电压应符合要求，不能超过输入电压范围，以免损坏电源模块；•输出负载不超过规定范围，以保证输出电压的稳定性；•需要注意电源模块的散热，以免过热而导致损坏；•在使用过程中，如发现模块出现异常，应及时停止使用，检查故障原因，并予以处理。
总结DC-DC 6W输出隔离非稳定模块电源是一种常见的直流电源模块，其应用非常广泛。
它通过升压、降压、反向保护、遥测反馈等技术，将输入电压转换为符合要求的输出电压，并通过电气隔离保证设备与电源之间的安全。
负电压DC-DC
负电压DC/DC开关电源的设计随着电子技术的飞速发展，现代电子测量装置往往需要负电源为其内部的集成电路芯片与传感器供电。
如集成运算放大器、电压比较器、霍尔传感器等。
负电源的好坏很大程度上影响电子测量装置运行的性能，严重的话会使测量的数据大大偏离预期。
目前，电子测量装置的负电源通常采用抗干扰能力强，效率高的开关电源供电方式。
以往的隔离开关电源技术通过变压器实现负电压的输出，但这会增大负电源的体积以及电路的复杂性。
而随着越来越多专用集成DC/DC控制芯片的出现，使得电路简单、体积小的非隔离负电压开关电源在电子测量装置中得到了越来越广泛的应用。
因此，对非隔离负电压开关电源的研究具有很高的实用价值。
传统的非隔离负电压开关电源的电路拓扑有以下两种，如图1、图2所示。
图3是其滤波输出电容的充电电流波形。
由图3可见，采用图2结构的可获得输出纹波更小的负电压电源，并且在相同电感峰值电流的情况下其带负载能力更强。
由于图2的开关器件要接在电源的负极，这会使得其控制电路会比图1来得复杂，因此在市场也没有实现图2电路结构（类似于线性稳压电源调节芯片7915功能）的负电压开关电源控制芯片。
为了弥补现有非隔离负电压开关电源技术的不足，以获得一种带负载能力强、输出纹波小的非隔离负电压开关电源，本文提出一种采用Boost开关电源控制芯片LT1935及分立元件实现了图2所示原理的基于峰值电流控制的新型非隔离负电压DC/DC开关电源。
图1 传统的非隔离负电压开关电源电路结构1图2 传统的非隔离负电压开关电源电路结构2图3 两种开关电源滤波电容的充电电流波形1 工作原理分析本文设计的非隔离负电压DC/DC开关电源如图4所示，负电源工作在连续电流模式。
当电源控制器LT1935内部的功率三极管导通时，直流电源给输出电感L1和输出电容C1充电。
当电源控制器LT1935内部的功率三极管关断时，输出电感L1中的电流改由通过肖特基二极管VD1提供的低阻抗回路继续给输出电容C1充电直至下一个周期电源控制器LT1935内部的功率三极管再次导通。
非隔离开关DC-DC稳压器--TI 电源管理选择指南
DC/DCDC/DC控制器（外置开关）
TPS40200是灵活的非同步控制器，内置了200mA驱动器以用于P道沟FET。其电路工作电压高达52V，并带有特色的功耗节省功能，可在外部FET完全开启状态下关闭驱动电流。此电路工作是带有电压模式的反馈，并前馈至输入电压输入电压补偿以实现对输入电压变化的即时响应。
DC/DC控制器（集成开关）
TI的低功耗DC/DC转换器系列（TPS6XXXX）以及SWIFTTM（TPS54XXX）负载点步降DC/DC转换器可实现97%的峰值效率。同步整流不仅取代了所需的外部肖特基整流二极管，同时还使转换器效率的提升高达10% 。更高的效率意味着电池驱动应用中延长的运转时间，并降低了大电流应用中的功率损耗，也放宽了对散热设计的要求。因外部仅需电阻、电容及单个电感支持工作，集成的高侧及低侧开关FET就稳压器--TI 电源管理电源管理选择指南.pdf
开关电源基础知识(隔离与非隔离式)
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谢谢!
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正激式 / 反激式拓扑比较
Feature Forward正激 Flyback反激
输入滤波 输出滤波 效率 多输出能力 成本
中等，脉冲 从电感器提供低的连续 输出电流 中等 有，耦合输出电感器设 计会很困难 中等
中等，脉冲 高的脉冲输出电流需要采用 大的输出电容器 低至中等 有，利用谨慎的变压器设计 实现了优良的交叉调节 低，无输出电感器 < 150W 低
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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。
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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
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重要的波形
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稳态分析
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反激式转换器设计问题
必须选择合适的反激式转换器组件，以便能够处理 必要的电流和电压应力。这些应力由前一章节里给 出的公式确定。 所有这些应力均与变压器有关：匝数比、电感。
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反激式转换器设计问题
该图示说明了针对反激式变压器的基本要求。 请注意，由于集肤效应的原因，在高开关频率变压器中需要采 用多股细导线。为使操作在较宽的负载范围内保持于连续导通 模式，需要高电感。由于使用了较高的电感，初级和次级电路 中的纹波电流都将较低。
下面所示的电路基于 LM5020 演示板。
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反激式电路实例(非隔离反激式设计)
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结论
反激式拓扑是适合隔离式电源的最简单拓扑。大多数应 用是在通信和以太网供电 (PoE) 领域，这里的功率级 别低于 50W, 现在，802.11 AF, AT之外的POE电源标 准还未发布。 讨论了反激式工作原理并介绍了稳态分析，旨在提供设 计指引。 主要的设计问题是反激式电源变压器。 采用一个实例来演示设计。 环路补偿简单，比例积分即可。