无工频变压器开关稳压电源
开关型稳压电源的工作原理
开关型稳压电源的工作原理开关型稳压电源是一种通过开关元件进行高效能稳压的电源设备。
它采用开关元件（ 通常为晶体管或MOSFET）以高频率开关的方式来调整输出电压，从而实现稳压。
以下是开关型稳压电源的主要工作原理：1.整流：首先，交流电源输入会经过整流电路，将交流电转换为直流电。
这通常使用整流桥等元件实现。
2.滤波：直流电经过整流后可能会包含一些脉动成分，为了去除这些脉动，通常使用滤波电容进行滤波处理，使输出电压更趋于稳定。
3.开关调节：开关型稳压电源的核心是开关调节部分。
这部分包括一个开关元件（通常为晶体管或MOSFET）、一个能够调整开关频率的控制电路和一个输出变压器。
4.开关频率调节：控制电路会根据输出电压的变化情况，调整开关频率。
通过高频率的开关操作，可以更精细地控制输出电压，实现稳压。
5.变压器工作：输出变压器是一个重要的组成部分，通过开关调节，可以改变变压器的工作状态，从而调整输出电压。
通过变压器的变压比例，可以实现输出电压的调节。
6.反馈控制：稳压电源通常采用反馈控制，通过比较输出电压与设定的目标电压，产生一个误差信号。
这个误差信号用于调整开关频率，使输出电压保持稳定。
7.过载和过压保护：开关型稳压电源通常配备有过载和过压保护机制，以防止电源或负载发生故障时损坏设备。
这些保护机制可以通过监测电流和电压进行触发。
8.输出滤波：最后，输出电压还可能通过输出滤波电路进行进一步的滤波，以确保输出信号的纯净性。
开关型稳压电源以其高效能和小体积的特点在电子设备、通信设备、计算机等领域得到广泛应用。
由于采用开关调节的方式，开关型稳压电源相比线性稳压电源能够更有效地调整电压，减少功耗和体积。
开关型稳压电源的设计
1．3.1 开关稳压电源的原理
开关型稳压电源的原理可用图 1.3.1 的电路加以说明。它由调整管、滤波电 路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。
图 1.3.1 开关型稳压电源原理图
三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控制调整管的通断。当调整管 导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。 续流二极管D即可起到这个作用，有利于保护调整管。根据电路图的接线，当三 角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，（输出波形中电位水 平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分）。对应调整管
各点波形见图 1.3.2。由于调整管发射极输出为方波，有滤波电感的存在， 使输出电流iL为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。 忽略电感的 直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。于是有
q 称为占空比，方波高电平的时间占整个周期的百分比。在输入电压一定时， 输出电压与占空比成正比，可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控 制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制（PWM）。
8
图 1.3.2 开关电源波形图
由以上分析可以得出如下结论：
1． 调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高；
2． 调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器；
3． 可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；
4． 在许多场合可以省去电源变压器； 5． 由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可大大减
目前，由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技 术先进国家还有一定的差距，因而造价不能进一步降低，也影响到可靠性的进一
一种低噪声的无工频变压器开关电源
,
因 此 开 关 电 源 噪 声 的 产 生 是 必 然 的 并与 多 种 因 素 有
, ,
,
,
关 只 有 精 心 地 设 计 电 路 合理 地 选 择 元 件 周 密 地 考 虑 工 艺 才 有 可 能 把 噪 声 减 小 至 最 小 范围
。
为 抑 制 电 源 噪 声 该 电源 在 研 制 中特 采 取 了 如 下 一 些 措 施
短 路 电 流 所 引起
。
开 关 电源 中 高 压 切 换 是 无 法 避 免 的 开 关 藕 合 到 这 种 瞬变信 号 即 形 成
,
,
,
噪 声 开 关 电源 使 用 的 元 件 如 开 关 整 流 二 极 管 的 反 向恢 复 过 程 会 造 成 回路 瞬 间 短 路 产 生
很大 的 短 路 电 流 凡 流 有 这 些 短 路 电 流 的 导 线 以 及 这 种 脉 冲 电 流 流 经 的 变 压 器 和 电 感 所 产 生 的电 磁 场亦 形 成 很 强 的 噪 声
R C D 网 络 以 增 加 集 电极 电 压 的 上 升 时 间
在 开 关功 放 管 的 集 电 极 回路 中 串接 了
L
L R CD
网络 其 中
,
L
抑 制 集 电极 电流 的 上 升 速 度 而 并 联 于
,
两 端 的 R C D 回 路 则 能 防止 电 路 引
起振 荡
。
( 2 ) 开 关 整 流 二 极 管 噪 声 的抑 制
,
:
由于 整 流 二 极 管 的 反 向恢 复 时 间所 引 起 的 电 流 尖 峰
是 产 生 噪 声 的 重 要 原 因 本 电 路 尽 量 采 用 反 向 恢 复 时 间 短 的 整 流 二 极 管 即 快 恢 复整 流 二 极管
附上一个网友的逻辑笔的用法
附上一个网友的逻辑笔的用法，以作参考吧一、电源故障PC机电源采用的都是无工频变压器四路开关稳压电源，电源功率在200W～250W之间，所有电源均带有过压和过载保护，若使用中发生直流过压和过载故障，一般电源会自动关闭，直至故障排除为止。
开关电源可向主板提供±5V和±12V的直流电压，其中＋5V是向主板的各种板卡及键盘供电，＋12V是向软、硬盘驱动器和光驱等供电，－5V用于板卡上的锁相式数据分离电路，－12V用于为异步通信适配器提供的EIA接口电源。
常见的PC机开关电源性能指标如下：＋5V应达到20A，－5V应达到0.5A，＋12V应达到9A，－12V应达到0.5A。
当220V交流电压经过低通滤波器后，进入桥式整流电路，经整流滤波后得到300V的高压直流电，再经过逆变器变成20KHz的脉宽可调矩形方波直流电，在变压器的次级得到宽度可调的输出脉冲方波，再经过整流、滤波后，获得所需直流电压输出。
下^04030401a^为开关电源工作原理简图。
另外，PC机电源有一个特殊的输出信号，称为POWER GOOD（PG）信号。
PG信号在电源开启后不是马上输出，而是经过一段时间（约100ms～500ms）的延时后才输出的，它是一个与TTL电平兼容的信号。
它由各直流输出电压检测信号和交流输入电压失效信号逻辑与而获得，当电源正常工作时为高电平，当电源有故障时为低电平。
开机加电后，PC机电源的常见故障有以下几种：1．直流变换器驱动电路中的功率开关管损坏，无输出电压。
2．当电源的＋5V输出空载时，产生保护动作，＋12V轴流风扇转动一会儿就停止，无输出电压。
3．±5V和±12V直流输出任何一路发生故障，无输出电压。
4．整流二极管损坏或高压滤波电容损坏，造成输出直流电压偏低而且不稳定。
5．当电压过高时，轻则烧断保险丝或限流热敏电阻，重则烧坏大功率管，造成电源无输出。
当电压过低时，造成欠压，进入保护状态，电源无输出电压。
开关电源的主要优点
开关电源的主要优点/基本性能参数/主要技术指标开关电源的主要优点开关电源与线性电源盒其他形式的电源相比具有较多的有点。
1.功耗小，效率高在开关电源电路中，功率开关管在激励信号的激励下，以非常快的转换速度交替地工作在导通和截止的开关状态，其频率一般为 50～100kHz，有的可达 1000kHz，因此功率开关管的功率损耗大为减少，电源的效率一般可以达到 90%，质量好的可以达到 95%甚至更高，而线性电源的效率仅有 70%甚至更低。
2.体积小，重量轻开关电源由于没有笨重的工频变压器，并且功率开关管上的功率损耗大幅度降低，因此省去了较大的散热器。
另外，由于工作在 50kHz 以上，滤波电容的容量和体积也大为减小。
例如，100W 线性电源的重量为1500g 左右,体积达 450cm3,而 100W 开关电源的重量只有 250g，体积不到线性电源的 1/5.所以说开关电源体积小、重量轻。
3.滤波效率高，电容容量和体积小开关电源的工作频率目前基本上是在 50kHz 以上，是线性稳压电源（工频 50Hz）频率的 1000 倍，这使整流后的滤波效率几乎也提高了 1000 倍。
就是采用半波整流后加电容滤波，效率也提高了 500 倍。
在相同的纹波输出电压的要求下，采用开关电源时，滤波电容的容量只是线性电源的 1/500～1/1000，滤波效率大为提高，使滤波电容的容量和体积都大为减小。
4.稳压范围宽开关电源的输出电压是有脉冲信号的占空比来调节的，输入电压的变化引起输出电压的不稳定，可以通过调节脉冲宽度或脉冲频率来进行调整，这样，在工频电网电压变化较大时，仍能保证有稳定的输出电压，所以说开关电源的稳压范围宽，稳压效果好，适用领域广。
例如，工频电网电压在 100～200V 之间波动变化时，液晶显示器或液晶电视机等采用开关电源的电子设备都可以正常工作。
5.电路形式多样开关电源有自激式和他激式，有脉冲调宽型和调频型，有隔离型和非隔离型，有并联型和串联型等，设计者可以利用各种类型电路的有点和用电负载需要，发挥聪明才智，设计出满足不同应用场合需要的开关电源。
《开关型稳压电源》PPT课件
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图 5 - 2 单相桥式整流电路输入电压和电流的波形
第5章 开关型稳压电源
功率因数较低的开关电源存在许多问题， 主要有： (1) 谐波电流污染电网， 干扰其他用电设备， 造 成测量仪表产生较大的误差， 还会使电动机产生较大 的噪声。 (2) 在输入功率一定的条件下， 输入电流有效值 较大， 因此必须增大输入熔断器、 断路器和电源线的 规格。 (3) 特别应当指出， 通信用开关型电源通常都采 用三相五线制供电， 三相基波电流可分别由下列各式 表示：
第5章 开关型稳压电源
5.1.2 目前， 通信和其他电子设备采用的稳压电源主要
有线性稳压电源、 相控型稳压电源和开关型稳压电路。 线性稳压电源中， 调整元件串联在负载回路中，
其作用就像一只可变电阻， 输入电压或负载变化时， 串联调整元件的压降改变， 从而使输出电压稳定不变。 当输入电压过高时， 串联调整管的功耗很大， 因此效 率很低。 当输入电压波动范围为±20 %时， 5 V稳压 器 的 典 型 效 率 只 有 35% ， 输 入 电 压 波 动 范 围 小 于 ±16%时， 典型效率也只能达到50%。
第5章 开关型稳压电源
由此可知， 三相电流的三次谐波分量是同相位的， 同理， 三相电流的六次、 九次等谐波分量也是同相位 的。 由于三相电流都流过中线， 当功率因数为1时， 流过中线的电流为零； 当功率因数很低时， 中线内的 电流很大。 由于中线无过流保护装置， 所以， 中线有 可能因过热而着火。
IR为电网电流有效值； I1为基波电流有效值； VL为电网电压有效值； cosφ为基波电流与基波电压的位移因数。
第5章 开关型稳压电源
开关式稳压电路
第七章 *输出电压Uo的确定 输出电压为：
Uo（1R7） 5.（ 1 V） R8
分析时，注意的是R8上端接的是11脚，然后看原理 图，分析这是的压降。
第七章
7.5.3并联开关电源
一.基本构成
并联开关电源换能电路如图7.21， 储能电感，负载和输入电压是并联 的VT。饱和导通时，UI给电感L储能，同 时L自感电动势使VD截止。VT截止时， L自感使自感电动势极性立即改变， VD导通，L通过VD释放能量向C2充 电，并同时向负载供电。当VT再次饱 和导通时，L储能，VD反向截止，电 容C2向负载供电，负载上获得连续能 量。既VT导通期间，L储能，电容C2 向负载供电；VT截止时，L释放能量 对C2充电，同时向负载供电；L，C2 同时具备滤波作用，使得输出波形平 滑。
LC(C0 C) CC0 C
fp
C C1C2 C1 C2
由于
C C0C
f0 21LCfs
第六章
2.串联型石英晶体振荡电路
当振荡频率等于 fS 时， 晶体阻抗最小，且为纯电 阻，此时正反馈最强，相 移为零，电路满足自激振 荡条件。
振荡频率 f0 fs
图 6.1.30 串联型石英晶 体振荡电路
4.比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元，在 测量、控制、D/A和A/D转换电路中应用广泛。
第六章 一、 电压比较器的传输特性
1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系
u f(u)
O
I
2.阈值电压： UT
当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所 对应的输入电压。
3.电压传输特性的三要素 (1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。 (2)阈值电压的数值UT。 (3)当uI变化且经过UT时， uO跃变的方向。
开关稳压电路
开关稳压电路1开关稳压电路的工作原理开关稳压电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。
功率转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。
它主要由开关三极管和高频变压器组成，电路如图1(a)所示，波形如图1(b)所示。
Ui是用电网交流220V直接整流滤波得到的直流高压(这样可省去工频变压器)。
高频变压器的原绕组为N1，N2为变压器副绕组，供输出用。
N3为基极正反馈绕组，R1是启动电阻，R2是限流电阻。
加上电源时，电流通过R1流向开关管T的基极，使T导通。
此时变压器副边的二极管反向偏置，于是T集电极电流和变压器绕组N1中电流相等。
由于是从零起动，基极电流不大，就能使T导通。
原绕组N1通过电流，产生上正下负的感应电压，经磁芯耦合，反馈绕组N3也产生感应电压UL3，并向T的基极注入iB，使T进一步导通，即UL3增加，iB增大，使iC进一步增大，这是一个正反馈雪崩过程。
在T导通期间，副边因二极管反偏没有电流。
当T进入高饱和区后，iC的变化率减小，原边N1绕组感应电压下降，同时反馈绕组N3电压下降，造成iB下降，iC下降，这再次形成一个正反馈雪崩过程，使开关管迅速截止。
T的导通时间TON取决于iC达到饱和的时间。
T导通期间，副边电路截止，原边线圈储能。
T截止时，N1的感应电压上负下正，相应地N3的电压上负下正，保证T截止，同时副边N2电压上正下负，D导通。
由N2通过D向负载传送能量，副边绕组中电流iD线性下降，直到iD=0，电路恢复起始状态，开始一个新的周期，T再次导通。
TOFF取决于副边绕组放电到零的时间。
输出电压与开关管的导通时间成正比。
2开关稳压电源的构成及稳压过程开关电源电路如图2所示。
下面对这个电路的各个主要组成部分的作用及原理作分析。
2.1输入部分RT1、C1为输入滤波器(RC低通滤波器)，L1、C2、C3为共模滤波器，可以衰减、削弱共模干扰，V1为全桥电路，桥式整流可防止输入电源极性接反烧坏电源电路，C4为滤波电容，R2、C5、V2构成主绕组吸收网络，其作用在后面保护部分详细叙述。
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华中科技大学文华学院毕业设计[论文]题目：无工频变压器开关稳压电源目录摘要 (1)Abstract (2)前言 (3)1.开关电源概述 (4)1.1开关电源的发展简介 (4)1.2开关电源的分类 (5)1.3开关电源的优缺点 (6)1.4 开关电源的发展展望 (6)1.5 开关电源所用的术语 (6)1.6开关稳压电源的接地问题 (7)1.7开关稳压电源整流电路 (7)1.7.1倍流整流电路 (7)1.7.2同步整流电路 (8)1.7.3二次整流电路 (8)2. 隔离式高频开关电源 (9)2.1 隔离式开关电源输入保护器件 (9)2.2隔离单端反激式变换器电路 (10)2.2.1 单端反激式变换器电路中的开关晶体管 (11)2.2.2 单端反激式变换器电路中的变压器绕组 (11)2.2.3高频变压器的初级、次级、反馈级的确定 (12)3.串联开关式稳压电源工作原理及框图 (13)3.1 无工频变压器开关电源工作原理及框图 (14)3.1.1 隔离型DC-DC变换器——自激型单端反激式DC-DC变换器 (15)4.总体设计说明 (17)4.1设计目标 (17)4.2总体说明 (17)4.3技术方案说明 (17)5.开关电源设计的总结 (20)5.1设计实验结果分析 (20)5.2设计实验总结 (21)结束语 (22)参考文献 (23)致谢 (24)无工频变压器开关稳压电源摘要无工频变压器开关稳压电源以其独有的体积小、重量轻、效率高（包括功率因数大）、输出形式多样化（主要指路数和极性）、稳压范围宽等特点已逐步取代了传统的线性稳压电源，已被应用到与电有关的各个领域，具有十分广阔的应用前景。
本文阐述了基于自激型单端反激式隔离型DC-DC变换器电路的应用——手机万能充电器。
由于手机使用可充电的电池，便需要对电池进行充电，因此手机电池充电器是一种需求量极大的日常电子消费品，该电路具有结构简单，调试容易，工作可靠等优点，适于小功率输出的场合。
由高频功率开关管和高频变压器为核心构成了自激型反激式DC-DC变换器，通过自激型自激激励电路控制功率开关管按一定的周期“开”、“关”，并且变换器是间歇工作方式，即在50HZ交流电的正半周才工作，在负半周不工作，通过整流滤波电路，可将市电220V变成约310V的直流电压、经过由高频功率开关管和高频变压器组成的逆变电路，将310V 的直流电变成了高频变压器次级输出的频率较高的交流电，将此高频交流电经过高频整流滤波电路，可变成负载所需的低压直流电。
关键词：开关电源、无工频变压器、自激型、反激式No frequency transformer switching power supplyAbstractNo frequency transformer switching power supply with its unique small size, light weight, high efficiency (including power factor large), the output form the diversity (number and polarity of the main guiding), wide voltage range and so has gradually replaced the traditional linear power supply, has been applied to various fields and electrical-related, have very broad application prospects. In this paper, based on self-excited type single-ended flyback isolated DC-DC converter circuit applications - mobile phone universal charger. As mobile phone use rechargeable batteries, they need to charge the battery, so mobile phone battery charger is a great demand for daily consumer electronics, the circuit has simple structure and easy to work and reliable, suitable for small power the output of the occasion. By the high-frequency power switch and high-frequency transformer as the core constitute the self-excited flyback type DC-DC converter, through the self-excited-type self-excited excitation control of power switch circuit the cycle by a certain "open", "Off", and converter is the intermittent work, that is 50HZ AC positive half weeks to work in the negative half cycle is not working, through the rectifier filter circuit can be turned into electricity at about 310V 220V DC voltage, after the high-frequency power switch and inverter circuit composed of high-frequency transformer, the 310V of direct current into a high-frequency transformer secondary output high frequency AC, this high-frequency alternating current through the high-frequency rectifier circuit, low-voltage direct current into the load required .Key Words：Switching power supply、No frequency transformer、self-excited type、flyback前言电源是各种电子设备的核心，现代电子、电气设备都需要电源才能工作，电源系统出故障会使整个电子设备不能正常工作，实际中，电子设备的故障约60%来自电源系统，电源系统质量的优劣和可靠性的高低直接决定着整个电子设备的质量。
传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源，这种传统的稳压电源技术比较成熟，并且已经有了大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好，输出纹波电压小，使用可靠等优点，但其需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器，其内部功耗大，转换效率低，一般只有45%左右。
而开关稳压电源具有内部功率损耗小，转换效率高，体积小，重量轻，稳压范围宽，线性调整率高等特点，目前已逐步取代线性稳压电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
本文阐述了基于自激型单端反激式隔离型DC-DC变换器电路的应用——手机万能充电器电路。
它只使用了一个晶体三极管，便完成了变换工作。
可将市电220V变成约310V的直流电压、经过由高频功率开关管和高频变压器组成的逆变电路，将310V的直流电变成了高频变压器次级输出的频率较高的交流电，将此高频交流电经过高频整流滤波电路，可变成负载所需的低压直流电。
这类模拟电路的优点是结构简单，调试容易，工作可靠。
缺点是变换器的工作频率随着输出功率及输入电压的变化而变化，晶体管的集电极电流从零开始线性增长，当工作频率低时，效率较低，因此此种变换器只适合于小功率输出的场合。
且各元件参数的选取非常重要，一般先经过估算，进而由实验来确定最佳参数。
此充电器的电路主要分为两部分，以高频功率开关管Q1和高频变压器组成开关电源，六个三极管Q2~Q7组成了充电、自动检测及显示电路。
手机目前保有量极大，而且使用可充电的电池，需要对电池进行充电，故手机万能充电器需求量极大，具有较好的应用。
1．开关电源概述1.1开关电源的发展简介能源在每个国家中的地位都是举足轻重，关乎兴衰的，所以如何开发并合理利用能源是一个重要的课题。
特别对于我国这样的能源消耗大国和贫乏国，更是如此。
我国、美国和俄罗斯等大国始终把能源技术列为国家关键性的科技领域。
能源技术的其中一个重要方面就是电力电子技术，这是一门结合了微电子学、电机学、控制理论等多种学科的交叉性边沿学科，它利用功率半导体器件对电网功率、电流、电压、频率、相位进行精确控制和处理，使得电力电子装置小型化、高频化、智能化，效率和性能得以大幅度提高。
随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。
显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。
取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
早在70年代，随着电子技术的不断发展，集成化的开关电源就已被广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。
这是由于开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。
随着半导体技术的高度发展，高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。
而半导体集成电路技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成化奠定了基础，适应各类开关电源控制要求的集成开关稳压器应运而生，其功能不断完善，集成化水平也不断提高，外接元件越来越少，使得开关电源的设计、生产和调整工作日益简化，成本也不断下降。
目前己形成了各类功能完善的集成开关稳压器系列。
近年来高反压MOS大功率管的迅速发展，又将开关电源的工作频率从20kHz提高到150~200kHz，其结果是使整个开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。