开关电源培训81086教学教案
开关电源技术课程设计教案大
《开关电源技术》课程设计教学大纲英文名称：Switching Power Supply Technology适用专业：电气工程及其自动化设计周数：2学分：2讲授学时：4学时实验（上机）学时：16学时一、课程设计的性质、目的和任务：本课程设计是在学习完《开关电源技术》课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是工程技术应用型人才培养目标的重要组成部分。
在教师指导下让学生独立完成，一方面巩固课程知识，加深对理论知识的理解，一方面训练学生综合运作所学的理论知识，掌握一定的设计方法和设计思想，能初步解决一些实际问题；培养学生查阅资料，独立获取新知识、新信息的能力。
课程性质：《开关电源技术课程设计》是一门综合运用电子技术、微机原理、自动控制原理、电力电子技术及仿真技术等课程知识，进行开关电源电路和系统设计的课程，是本专业的一门重要的专业实践课。
目的：培养学生以下几个方面的能力：1．综合运用所学知识，进行开关电源电路和系统设计的能力。
2．了解与熟悉常用的电力电子电路的电路拓扑、控制方法。
3．理解和掌握常用的开关电源电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
4．具有一定的开关电源电路及系统仿真实验和调试的能力。
二、课程的教学基本要求依据以上的教学内容和教学环节，在本课程设计的实施过程中应遵循以下的基本要求：（一）题目布置和人员配置依据实验条件，选取合适的课程设计题目，根据学生数量，选取适当的题目数量，以使学生能够得到充分的训练和提高。
（二）学生设计和实验过程中的指导在设计和实验过程中，教师既不能包办代替，也不能放任自流。
重点解决学生的疑难问题，重点在于指导。
（三）考核考核形式采用设计报告、实验和答辩三方面综合评定成绩的方式，重点考核学生的设计态度，综合运用所学的能力和创新的能力，以及实际动手、文字表达和表述能力等。
三、课程内容与要求教学内容本课程设计既要立足实验室现有条件，充分挖掘潜力，又要达到综合运用所学，培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力的设计目的。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》课件一、教学目标1. 让学生了解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 使学生掌握开关电源的接线方式、使用注意事项和故障处理方法。
3. 培养学生动手操作开关电源设备的能力，提高学生的实际应用技能。
二、教学内容1. 开关电源的基本概念介绍开关电源的定义、特点和应用领域。
2. 开关电源的工作原理讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
3. 开关电源的主要组成部分介绍开关电源的主要组成部分，如输入端、输出端、开关元件、滤波元件和保护元件等。
4. 开关电源的接线方式讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
5. 使用注意事项强调开关电源使用过程中的安全注意事项，如正确接线、避免过载使用、防止短路等。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 采用演示法，展示开关电源的接线方式和实际操作过程。
3. 采用案例分析法，分析开关电源在使用过程中可能出现的故障和解决方法。
4. 采用小组讨论法，让学生分组讨论开关电源的故障处理技巧。
四、教学准备1. 准备开关电源设备，用于实际操作演示。
2. 准备相关教材、图片和案例资料。
3. 准备投影仪、电脑等教学辅助设备。
五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对开关电源基本概念、工作原理和接线方式的掌握程度。
2. 实操考核：检查学生动手操作开关电源设备的能力。
3. 小组讨论：评估学生在故障处理方面的分析和解决问题的能力。
4. 期末考试：全面测试学生对开关电源知识的掌握情况。
六、教学活动1. 引入新课：通过提问方式引导学生思考开关电源在日常生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解开关电源的基本概念，让学生了解开关电源的定义、特点和应用领域。
3. 讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
4. 讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
《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。
《开关电源培训》课件
开关电源的安全与环保
开关电源的安全标准
国际标准：IEC 609501
国内标准：GB 4943.12011
安全要求：防触电、防过 热、防电磁干扰等
环保要求：低噪音、低辐 射、低能耗等
开关电源的安全防护措施
接地保护：确保开关电源的接地线可靠连接，防止触电事故发生
过压保护：设置过压保护电路，防止电压过高导致设备损坏
控制电路：控制开关管的开关状态， 实现电源的稳压和稳流
整流器：将交流电转换为直流电
输出滤波器：用于滤除输出电压中的 高频噪声和干扰
开关管：控制电源的开关状态，实现电 源的稳压和稳流
反馈电路：检测输出电压，实现电源 的稳压和稳流
开关电源的工作流程
输入电压：将交 流电转换为直流 电
整流滤波：将直 流电转换为稳定 的直流电
开关电源具有体积小、重量 轻、效率高等优点
开关电源广泛应用于各种电 子设备中，如计算机、手机、
电视等
开关电源的分类
按照输入电压分类：单相输入、三相输入、多相输入 按照输出电压分类：单相输出、三相输出、多相输出 按照输出功率分类：小功率、中功率、大功率 按照控制方式分类：线性控制、开关控制、混合控制 按照应用领域分类：工业控制、通信设备、医疗设备、家用电器等
开关电源的参数设计
输入电压范围：确定开关电源的输入电 压范围，以满足不同应用场景的需求。
输出电压和电流：确定开关电源的输 出电压和电流，以满足不同负载的需 求。
功率因数：优化开关电源的功率因数， 降低对电网的影响，提高电网的稳定 性。
电磁兼容性：优化开关电源的电磁兼 容性，降低对其他设备的干扰，提高 系统的稳定性。
开关电源的应用
家用电器： 如电视、 冰箱、洗 衣机等
《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。
开关电源培训讲义
开关电源培训讲义漆逢吉第一章不间断直流电源供电系统概述DC图1—1 不间断直流电源供电系统框图（一）系统框图开关电源设备中包含交流配电部分、整流器、直流配电部分和控制器，它连同蓄电池组和接地装置，构成不间断直流电源供电系统，如图1—1所示。
交流配电：防雷，并对交流电源进行分配、控制、检测和保护等，主电路原理图参看设备使用说明书。
输入交流应采用三相五线制。
在这种制式中，工作地线（零线）与保护地线必须严格分开。
交流导线的截面积，一般按发热条件来选择。
铜芯绝缘导线的线芯截面积，可按4A/mm2来选取。
绝缘导线的线芯标称截面积（mm2）系列为：1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240等。
机房内的交流导线应采用阻燃型电缆。
保护接地的接地线应采用多股铜芯绝缘导线。
其线芯截面积的选取原则是：相线截面积S≤35mm2时，采用16mm2；相线截面积S>35mm2时，选用≥S/2。
整流器：把交流电变成所需直流电。
现在一般都采用高频开关整流器。
高频开关整流器采用无工频变压器整流、功率因数校正电路和脉宽调制高频开关电源技术，具有小型、轻量、高效率、高功率因数、高可靠性以及智能化程度高、可以远程监控、无人值守或少人值守等优点，因此得到了广泛应用。
通信用高频开关整流器为模块化结构。
在一个高频开关电源系统中，通常是若干高频开关整流器模块并联输出，输出电压自动稳定，各整流模块的输出电流通过均流电路实现自动均衡。
直流配电：连接整流器的输出端、蓄电池组和负载，构成浮充供电的不间断直流电源系统。
它对输出直流进行分配、控制、检测和保护等。
其主电路原理图如后面的图2—1所示。
直流馈电线的截面积，按允许电压降来选择。
根据欧姆定律，可按下式计算ILS≥（1—1）ΔUν式中S—导体截面积（mm2）；I—流过导线的电流（A）；L—导线长度（m）；ΔU—导线上的允许压降（V）；ν—导体的电导率（m/Ω·mm2）,铜为57,铝为34，是电阻率的倒数。
《开关电源培训》PPT课件
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18
在开关电源中，应用得最多的材料是软 磁铁氧体。主要有两类：MnZn铁氧体和 NiZn铁氧体。镍锌(NiZn)铁氧体具有更高的 电阻率，因此它适合工作在1MHz以上的场 合；而锰锌(MnZn)铁氧体电阻率较低，通 常工作在1MHz以下。铁氧体的结构形式很 多，开关电源中应用较多的是EE、EI、U、 环形。
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3
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4
开关电源需要具备的三个条件： 1、开关：电力电子器件工作在开关状态。 2、高频：器件工作在高频（如50KHZ），而
非工频状态。 3、直流：电源输出直流。DC-DC变化。
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二、开关电源拓扑
电气非隔离型：Buck电路、Boost电路、升 降压、Cuk、Sepic、Zeta
（2）剩余磁感应强度Br ：铁磁物质磁化到饱和后，又将磁 场强度下降到零时，铁磁物质中残留的磁感应强度，即为 Br。称为剩余磁感应强度，简称剩磁。
（3）矫顽力Hc ：铁磁物质磁化到饱和后，由于磁滞现象，
要使磁介质中B为零，需有一定的反向磁场强度-H，此磁 场强度称为矫顽磁力Hc。
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如果磁滞回线很宽，即Hc很高，需要很大的 磁场强度才能将磁材料磁化到饱和，同时需要很 大的反向磁场强度才能将材料中磁感应强度下降 到零，也就是说这类材料磁化困难，去磁也困难， 我们称这类材料为硬磁材料。
在一个开关周期内，开关管导通的时间占整 个周期的比例称为导通占空比D。很明显，当开 关周期不变时，导通占空比越大，负载上获得的 直流电压越大。这就是PWM在开关电源中的应用。
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顾名思义，开关电源中的电力电子器件工作 在开关状态，这是相对于线性稳压电源来说的。 线性稳压电源中的开关管工作在线性放大状态。 所以，我们先来回顾一下线性稳压电源的工作原 理。
《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基本概念、工作原理和特点让学生掌握开关电源的应用领域和分类1.2 教学内容开关电源的基本概念开关电源的工作原理开关电源的特点开关电源的应用领域开关电源的分类1.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的基本概念、工作原理、特点、应用领域和分类案例分析法：分析实际应用中的开关电源案例，加深学生对开关电源的理解第二章：开关电源的组成与工作原理2.1 教学目标让学生了解开关电源的组成部件及其作用让学生掌握开关电源的工作原理2.2 教学内容开关电源的组成部件：输入滤波器、整流器、开关器、输出滤波器、控制电路等各组成部件的作用开关电源的工作原理：开关器的导通与截止、脉宽调制（PWM）控制、电压反馈等2.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的组成部件及其作用，开关电源的工作原理互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第三章：开关电源的设计与仿真3.1 教学目标让学生了解开关电源的设计流程让学生掌握开关电源的仿真方法3.2 教学内容开关电源的设计流程：需求分析、电路设计、参数选型、PCB布线等开关电源的仿真方法：电路仿真软件的使用、仿真参数设置、结果分析等3.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的设计流程和仿真方法实践教学法：引导学生使用电路仿真软件进行实际案例的仿真，培养学生的实际操作能力第四章：开关电源的测试与维护4.1 教学目标让学生了解开关电源的测试方法让学生掌握开关电源的维护技巧4.2 教学内容开关电源的测试方法：性能测试、安全测试、电磁兼容性测试等开关电源的维护技巧：日常检查、故障排除、更换故障部件等4.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的测试方法和维护技巧案例分析法：分析实际应用中的开关电源测试和维护案例，加深学生对测试和维护的理解第五章：开关电源在实际应用中的案例分析5.1 教学目标让学生了解开关电源在实际应用中的典型应用案例让学生掌握开关电源在实际应用中的优势和注意事项5.2 教学内容开关电源在实际应用中的典型应用案例：通信设备、电力系统、电子设备等开关电源在实际应用中的优势：高效节能、小巧轻便、稳定性好等开关电源在实际应用中的注意事项：选型、安装、散热等5.3 教学方法讲授法：讲解开关电源在实际应用中的典型应用案例、优势和注意事项互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第六章：开关电源的效率与损耗分析6.1 教学目标让学生了解开关电源的效率及其影响因素让学生掌握开关电源的损耗类型及其减小方法6.2 教学内容开关电源的效率：定义、计算方法、影响因素开关电源的损耗：开关损耗、导通损耗、电阻损耗、磁性元件损耗等提高开关电源效率的方法：电路设计优化、元件选型、散热设计等6.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的效率及其影响因素，开关电源的损耗类型及其减小方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第七章：开关电源的稳定性与保护7.1 教学目标让学生了解开关电源的稳定性及其影响因素让学生掌握开关电源的保护措施7.2 教学内容开关电源的稳定性：振荡、噪声、失稳等现象及其影响因素开关电源的保护措施：过流保护、过压保护、短路保护、过温保护等7.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的稳定性及其影响因素，开关电源的保护措施互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第八章：开关电源的EMI与EMC设计8.1 教学目标让学生了解开关电源的EMI问题及其产生原因让学生掌握开关电源的EMC设计方法8.2 教学内容开关电源的EMI问题：定义、产生原因、影响因素开关电源的EMC设计方法：滤波设计、屏蔽设计、接地设计等8.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的EMI问题及其产生原因，开关电源的EMC设计方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第九章：开关电源的环保与节能9.1 教学目标让学生了解开关电源的环保意义及其要求让学生掌握开关电源的节能设计方法9.2 教学内容开关电源的环保意义：减少有害物质排放、提高资源利用率等开关电源的节能设计方法：效率优化、功率因数校正、智能化控制等9.3 教学方法讲授法：讲解开关电源的环保意义及其要求，开关电源的节能设计方法互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问第十章：开关电源的应用案例解析10.1 教学目标让学生了解开关电源在不同领域的应用案例让学生掌握开关电源在实际应用中的优缺点10.2 教学内容开关电源在各领域的应用案例：通信、计算机、家电、汽车等开关电源在实际应用中的优缺点：体积小、效率高、稳定性好等10.3 教学方法讲授法：讲解开关电源在不同领域的应用案例，开关电源在实际应用中的优缺点互动教学法：引导学生参与讨论，提问并解答学生的疑问重点解析本文教案主要涵盖了开关电源的基本概念、组成与工作原理、设计与仿真、测试与维护、实际应用案例分析、效率与损耗分析、稳定性与保护、EMI与EMC设计、环保与节能以及应用案例解析等十个章节。
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A
R3
R4
PC1
C3
TL431 R8
控制电路的工作过程
• 绕组N12的交流电压对电容C2反复进行充放 电
• Q1导通期间，C2上的电压升高，若升高到 0.8V，Q2导通，则Q1截止
• 也就是说，Q1的导通期间与C2上的电压升 高的0.8V的期间是一致的，这样，Q1导通 期间由C2的充电期间决定，也决定了Q1的 集电极电流的峰值（充电时间常数C2R2）
Q1
Rs VR
OCP
振荡器
+ A1
-
RS触发器
PWM闭锁脉冲输出 R
S
Q1的峰值电流=VR/Rs 电流限制图2
OCP
• 对于RCC变换器，开关管导通时流经开关管中的 电流必须从零开始升，若TON的最大时间已经确定， 就可防止发生过流
• 但是当输入电压下降较大时，绕组N12感应的正向 电压也下降，从而使开关管导通的时间变长而造 成变压器饱和
种
PWM控制器的功能
• 电源引脚VCC • 驱动引脚Vout • 反馈引脚FB • 电流限制引脚CL • 接地引脚GND • 决定振荡周期的引脚CT和RT • 外接软起动电容的引脚CS • 过电压保护引脚SD
PWM回扫变换器基本电路的电压电 流波形
栅极电压
TON
TD DCM
漏极电流 TON
二极管电流
PWM回扫变换器电路原理图
VOUT
VCC PWM 控制
器 CL
GND FB
TL431
PWM回扫变换器特点
• PWM：Pulse-Width Modulation 脉宽调制 • 外围元件较少 • 振荡频率固定 • 辅助绕组的极性和初级的极性相反 • 用PWM取代了控制电路中的部分DIP元件 • 其工作方式有电流连续和电流不连续两种 • 辅助线圈的整流方式有前向式和后向式两
开关电源的保护电路
• 过电流保护电路，除了前述的OCP外，还 有在电路中串接熔断丝等方法，串接熔断 丝的方法反应较慢
• OVP过电压保护电路，一般采用使开关电 源停止工作的方式进行保护
• UVLO欠电压保护电路，通常采用关断型电 路
• OPP过功率保护电路
1
N2 V2 1
R L
Ic
VC E
VT N1 2
RCC的工作流程
• 各绕组亦因此感应到与其匝数相应的电动势 • 正反馈绕组N12开始为VT的基极供电 • VT的基极电流增大 • 此时绕组N21上也感应到相应的电压，其极性为上
负下正，二极管VD反偏，次级无电流流过 • 因正反馈作用，N11绕组中的电流Ic以单调函数增
RCC的工作流程
• 各绕组的同名端应到正极性的电压 • N11下正上负，N12下正上负，N21上正下负 • VD正偏，负载中有电流流过 • N12的下正上负的极性使VT反偏截止 • VT上加有很高的电压，为Vi和N11的回扫电
压之和
RCC的工作流程
• 当Ic减小到0，VD中无电流流过，所有绕组 的电压为0
控制电路的工作过程
• 当因某种原因输出端的电压发生变化时，精密电 压基准TL431通过采样电阻R7，R8感知此一变化， 并通过PC1把此一变化反馈回初级侧的控制电路
• 具体的过程为当输出电压升高时，IR10增大，流 过TL431 AK端的电流增大，PC1中的发光二极管 发光强度增大，流过光敏三极管电流增大，A点 电位升高，Q2基极电压提前升到0.8V，Q2导通， Q1截止，TON减小，从面使电压保持稳定
• 下一个开关脉冲使RS触发脉冲复位，仅这 周期间开关管截止。此种限流作用称为 Pulse by pulse current limitation
• 图2中电路的工作原理和图1相似
PWM的启振和停振电压
Q2 N11
RS
Q3
VCC
N12
a.启动电流较大时
VCC
C1
b.启动电流较小时
启振电压 停振电压
到初始值 • 磁通增加量△B=(Vi/N11xS)TON • 磁通减少量△B=(V2/N21xS)TOFF • V2=N21/N11xTON/TOFFxVi
磁通
• 由上式可知，当N21和N11和Vi恒定时，输出 电压V2与TON及TOFF有关，控制其比值就可 使输出电压输出稳定
• TON及TOFF之比称为占空比
漏源电压
TOFF
CCM
DCM和CCM
• DCM电流不连续模式 • CCM电流连续模式 • 由上图可知，在DCM下，除开关管有电流
流通期间TON以及整二极管有电流流通期间 TOFF外，还有不连续期间TD • 在不连续模式下工作时其输出电压可参照 R极C管C导的通公时式间计算，但式中的是TOFF次级二 • 负载较轻时会出现电流不连续期间
t1 C1上的电压
PWM的启振和停振电压
• 图 电a压中。，启启振振后前，输由入N电12绕源组通感过应Q2的为电VC压C经提整供 流滤波后提供，同时Q2截止
• 对于大多数PWM集成控制器，启振电压设 定较高，停振电压设定较低，还要设法使 启动电流较小，此时可使用图b的电路
• 图b中，接通电源时，输入电压经电阻RS对 C开1始充振电荡，C1的电压升高到启振电压时电路
• N12的电压也为0，VT脱离反偏状态 • 接着，Vi再通过Rs为VT提供基极电流 • 电路重复上述工作过程，开始新一轮的振
荡
RCC的工作波形
• Ic
• VCE
• iD
TON
TOFF
死区时间
RCC的工作波形
V2
磁通
• RCC方式的回扫变换器主要作用是传递励 磁电流产生的能量
• VT导通期间磁通增加，变压器蓄积能量 • 截止期间，释放出蓄积的能量，磁通恢复
PWM电压控制工作原理
• 对于电流连续工作方式，负载电流变化时， TON不一定改变，因TON恒定可使电流增大 这是直接控制峰值电流的方式，它比改变 TON来控制峰值电流方式的响应速度更快
Q1 R1
RS VZ
OCP
振荡器
+ A1
-
RS触发器 R
PWM闭锁脉冲输出
S
Q1的峰值电流=Vz/Rs 电流限制图1
• VD1的作用是使MOSFET截止时其极间电容 上的电荷能快速泄放，使其尽快截止
RCD电路
C1
电路
• 在正激式电路中的作用为使变压器蓄积的 能量释放出来，即使磁通恢复到初始值
• 目前本公司的产品均为反激式开关电源 • 在反激式电路中的作用为保护开关管，使
之免受开关管截止时的高压（Vi+变压器在 开关管截止瞬间产生的感生电势）的损害 • 电路中，C的取值越大，电压尖峰越低
控制电路
• 开关电源的控制电路有间接控制电路和直 接控制电路两类
• 本公司的产品一般采用直接控制电路 • 控制电路的作用是当输入电压或负载电流
改变时改变开关管的导通时间，从而使输 出电压保持稳定
控制电路原理图
VD3
Rs N11
C4 R5
Q1
C1 R1
N21
R7
R6
C2 R2
VD1
Q2
VD2
N12
振荡频率
• ICP=(Vi/L1)TON
• 集电极电流上升到峰值时，变压器蓄积能 量，其能量也是振荡期间Ts供给的输入功率
• P1Ts=1/2L1(ICP)2=1/2x(Vi2/L1)xTON2 • f=1/2L1P1{Vi/(1+N21Vi/N11V2)}2 • 由 振上荡式频可率知都， 跟无 着论 改变Vi是变化，还是P1变化， • RCC的振荡频率一般选在20KHz以上
开关电源的基本原理
培训教材
RCC变换器的工作原理
• RCC变换器是一种利用间歇振荡器构成自 激振荡的回扫式变换器。
• RCC：Ringing choke converter • 回扫式变换器指变压器在回扫期间传递能
量 • RCC广泛用于50W以下的开关电源中
RCC的基本电路
T1
VD
Vo
N1
Vi
Rs
PWM辅助绕组的整流方式
• 前向耦合式，感应电压与输入电压成正比，若输 入电压下降，VCC也跟着下降，降到停振电压时， 振荡电路停止工作，这种输入电压低而使振荡器 停振的电路称为低输入禁止电路
• 后向耦合式，感应电压与输出电压成正比，若过 负载引起输出电压下降，VCC也跟着下降，降到停 振电压时，振荡电路停止工作，停振后，通过RS 的电流为C1充电，充电电压上升到启振电压后又 开始振荡，但因辅助绕组感应的电压低，C1的电 压线性下降，停止振荡。周期保护方式
PWM电压控制工作原理
• PWM比较器---控制TON的电路
三角波电压
+
PWM输出
- A1
FB
比较器输入
FB电压
比较器输出
逆变器输出
PWM电压控制工作原理
• 当输出电压高于设定值时，光电耦合器发 光元件二极管流经的电流增大，发光强度 增强，于是PC中受光元件光敏三极管集电 极电压降低，因PWM比较器A1的同相端加 的是三角波电压，从而输出脉冲宽度变窄， TON导通时间变短，则输出电压降低。当 输出电压降低时，与上述过程相反
• 当输入电压的范围较宽时，若采用一般的 方法驱动基极，R2上消耗的功率过大，不 实用，可考虑采用第二种方法，电路中VT3 为恒压驱动晶体管
栅极驱动电路
Q1
C1
DZ
Q2
图1
R1 N12
VD1 Q1
R1
DZ
Q2
N12
图2
栅极驱动电路图1
• Q电1压截充止电期（间下，正C1上以负正）反，馈Q绕1导组通N1期2感间应，的它负 与正反馈绕组的正电压（上正下负）之和 加到Q1的栅极