试论开关电源的控制方式
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。
开关电源控制原理
开关电源控制原理开关电源是一种非常常见的电源类型，它通过开关管的开关控制来实现电压或电流的调节。
开关电源的控制原理涉及到多个方面，主要包括以下几个方面：一、开关管的控制开关电源的基本原理就是通过开关管的开关来实现电压或电流的调节。
因此控制开关管的开关是非常关键的一环。
对于这方面，通常使用PWM 控制方式。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种脉冲宽度调制技术，它通过改变开关管的开合时间来控制电源输出的电压或电流。
二、参考电压的产生在开关电源中，通常需要使用参考电压来作为基准电压，对电源输出进行调节。
参考电压的产生主要有两种方式：一种是通过基准电路产生，另一种是通过反馈电路产生。
其中反馈电路产生的参考电压更为常见。
三、反馈电路的设计反馈电路是开关电源中一个非常重要的部分。
它通过比较参考电压和输出电压之间的差异来控制开关管的开合。
反馈电路的设计需要考虑很多因素，如误差、抗干扰能力、响应速度等。
四、过流保护开关电源在使用过程中，可能会出现过流现象，导致电源损坏或电路失效。
因此在设计开关电源的控制原理时，需要考虑到过流保护机制的设计。
开关电源的过流保护通常采用限流或短路保护的方式，通过检测电流大小来实现。
五、过压保护在开关电源输出电压过高时，可能会对电路产生损害，甚至可能对使用者造成危害。
因此，需要在开关电源控制原理设计中，考虑到过压保护。
过压保护可以通过输入过滤、过压保护电路等多种方式实现。
综上所述，开关电源的控制原理是一个涉及多个方面的复杂问题，需要进行全面的考虑和设计。
在设计过程中，需要根据实际情况综合考虑各种因素，确保电源能够稳定可靠的工作。
开关电源控制分类
开关电源控制分类
根据控制方式的不同，开关电源控制可以分为以下几个分类：
1. 手动控制：即通过手动操作开关或旋钮来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数，这种控制方式简单易懂，适用于一些小功率的应用。
2. 定时控制：通过定时器来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。
定时控制可以实现自动开关功能，在特定时间点启动或关闭开关电源，适用于一些定时任务的应用。
3. 温度控制：通过温度传感器感知环境温度，并根据设定的温度阈值来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。
温度控制可以保护开关电源和被供电设备不受过高温度的影响。
4. 电压控制：通过电压传感器感知输出电压，并根据设定的电压阈值来控制开关电源的开关状态和输出电压等参数。
电压控制可以实现稳定输出电压，保证被供电设备正常工作。
5. 反馈控制：通过采集开关电源的反馈信号（如输出电流、输出电压等），并通过控制回路来调整开关电源的开关状态和输出电压等参数，使得输出稳定并满足需求。
需要注意的是，开关电源控制分类不限于以上几种，还可以根据其他参数、信号或特定应用的需求来进行分类。
开关电源的控制系统……-3165
开关电源的控制系统一、前言开关电源系统是弱电控制强电的系统。
开关电源系统主要可以分为主功率电路和控制电路两部分。
主功率电路是由变换器构成。
变换器是应用功率半导体器件，对电能进行变换的装置，变换量包括电压、电流、频率和波形等方面，以达到电能更好符合各种不同用电设备要求的目的。
这是通过对功率半导体器件的开关的控制来实现的。
因此主功率电路是开关电源控制系统中的被控对象，而控制功率半导体器件的开关以实现既定的性能是控制装置的主要工作。
将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，就构成开关电源的控制系统，这样的电路即为控制电路。
控制系统的工作方式有多种，其中最基本的一种是基于反馈控制原理的闭环控制系统。
而大部分的开关电源控制系统是闭环控制系统。
二、闭环控制原理通常，我们把被控量送回到控制系统的输入端，与参据量相比较产生误差信号的过程，称为反馈。
若反馈的信号是与参据量相减，使得产生的偏差越来越小，称为负反馈。
由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此也称闭环控制，如图1所示。
图１反馈控制框图三、基本组成控制装置是由具有一定职能的各种基本元器件组成。
系统的元器件按照职能分类主要有以下几种：测量单元：其职能是检测被控制的物理量。
这个被控量一般为主功率电路的输出电压、主功率电路的输入电流等。
给定单元：其职能是给出与期望的被控量相对应的参据量，即给定量。
在开关电源系统中，给定量一般为直流常量或者是交流正弦量。
比较单元：其职能是将检测到的被控制量的实际值与参据量进行比较，求出他们之间的偏差。
校正单元：即补偿单元，用串联方式或者反馈方式（并联方式）等方式连接在系统中，以改善系统的性能。
这个补偿网络是控制系统的核心部分，是决定控制系统性能的关键部分。
可以通过由电阻、电容组成的无源或有源网络实现，也可以通过MCU、DSP这些数字器件辅助实现。
四、外作用类型一般加在开关电源系统上的外作用有两种类型：一种是有用输入，它决定系统被控量的变化规律，比如给定量；一种是系统不希望有的外作用，即扰动，它破坏有用输入对系统的控制。
(核心)LLC恒流充电-恒压充电,开关电源的双环控制
引言：电动汽车上有两个电池，一个是高压动力电池，另外一个是低压蓄电池。
动力电池通过直流充电桩或交流充电桩+OBC充电，蓄电池通过车载DC/DC变换器充电。
前者充电过程中的绝大部分时间里都是恒流充电，后者则大都是恒压充电。
但是，恒流充电可能会调整到恒压充电，恒压充电也可能调整为恒流充电。
这对于不懂开关电源控制的朋友来说，是难以理解其实现原理的。
在充电相关的标准里，提出了限压和限流特性。
譬如在NB/T33001-2018 《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》和QC/T 895-2011 《电动汽车用传导式车载充电机》中，都提出了限压、限流特性：a) 充电机在恒流状态下运行时，当输出直流电压超过限压整定值时，应能自动限制其输出电压的增加，转换为恒压充电运行；b) 充电机在恒压状态下运行时，当输出直流电流超过限流整定值时，应能立即进入限流状态，自动限制其输出电流的增加。
在刚过去的春节假期里，周强君奉献了这篇介绍电压环、电流环单环控制及双环控制的文章，希望有益于非开关电源领域的车企的电子工程师们。
——汪进进开关电源中离不开环路设计。
环路影响到开关电源的诸多性能指标，譬如输出纹波，动态特性，稳定性，保护特性，等。
这篇文章将从下面四个方面讲一讲开关电源中的比较常见的双重环路及其应用：1. 单电压环与单电流环2.电压环和电流环的双环竞争3. 电压外环电流内环4. 两种双环控制在车载电源产品中的应用011.单电压环与单电流环闭环就是通过对被控制变量进行负反馈与设定值进行比较，得到他们之间的偏差，然后通过控制偏差，来实现被控变量稳定在设定值附近。
生活中最常见的一个负反馈闭环就是骑自行车，如果我们想走一条直线，而实际往左偏了，就会将车把手往右调整，如果往右偏了，就往左调整。
最后肯定稳定在这条想走的路线的附近。
如果自行车整个过程一直都是向左偏离一个角度，这个就是静差，也叫稳态误差。
如果自行车稳定在设定路线的左右偏差一点，这个就是误差摆幅，有些场景下也叫纹波峰峰值。
开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析
开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析开关电源是一种将直流电源转换为可变直流电压输出的电源装置。
它通过开关管的通断控制，以高频脉冲方式调节输出电压，能够实现高效、稳定、可靠的电源转换。
本文将详细解析开关电源的工作原理。
开关电源由以下几个基本组成部分组成：输入滤波电路、整流电路、能量存储元件、控制电路和输出电路。
输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声和干扰，确保输入电压稳定。
它一般由电容、电感和绕组构成。
输入电压经过滤波电路后，接入整流电路。
整流电路的作用是将交流电转换为脉冲直流电。
常用的整流电路有单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。
整流电路通过整流管将输入的交流电转换为直流电，并通过电容滤波电路将脉冲形式的直流电转换为平滑的直流电压。
能量存储元件一般是电感和电容。
电感能存储电能，电容能存储电荷。
在开关电源中，电感和电容组成的电容滤波电路起到储存能量的作用。
它们能够在负载电流突然增加时，释放存储的能量，从而保持输出电压的稳定性。
控制电路是开关电源的核心部分，其中包括开关管的控制电路和反馈电路。
开关管的控制电路负责控制开关管的通断，从而改变输出电压的大小。
反馈电路用于检测输出电压的实际值与设定值之间的差异，并向控制电路提供反馈信号，用于调整开关管的通断状态。
开关电源的输出电压由开关管通断的频率和占空比决定。
开关管的通断由控制电路控制，控制信号通常由脉冲宽度调制（PWM）产生。
PWM信号通过改变脉冲的宽度和间隔，调整开关管的通断时间，从而改变输出电压的大小。
开关电源的优点是高效率、稳定性好和体积小。
相比传统的线性电源，开关电源的转换效率更高，可以达到90%以上。
此外，开关电源的输出电压稳定性好，能够在负载变化较大的情况下保持输出电压的稳定。
由于使用高频脉冲调节输出电压，在相同输出功率的情况下，开关电源体积更小。
总之，开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源装置。
它通过开关管的通断控制，以高频脉冲方式调节输出电压，实现电源转换。
开关电源分类及原理
开关电源分类及原理开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。
根据其工作原理和特点，可以将开关电源分为多种类型。
本文将介绍几种常见的开关电源分类及其原理。
一、开关电源的分类1. 基于工作方式的分类开关电源可以根据其工作方式进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关模式电源：开关模式电源是一种常见的开关电源类型，其工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
开关模式电源具有高效率、稳定性好等特点，广泛应用于计算机、通信设备等领域。
（2）开关逆变器电源：开关逆变器电源是一种将直流电转换为交流电的开关电源。
它通过开关管的开关动作，将直流电源转换为高频交流电，再通过滤波电路得到稳定的交流电输出。
开关逆变器电源在太阳能发电、电动汽车等领域有着广泛的应用。
（3）开关稳压电源：开关稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的开关电源。
它通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有输出电压稳定、响应速度快等特点，常用于精密仪器、医疗设备等领域。
2. 基于拓扑结构的分类开关电源还可以根据其拓扑结构进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关电源的原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
当开关管导通时，电源输出电压；当开关管关断时，电源停止输出。
通过不断地开关动作，可以控制输出电压的大小和稳定性。
（2）开关电源的优点开关电源相比传统的线性电源具有以下优点：- 高效率：开关电源采用开关管进行开关动作，能够实现高效率的能量转换，减少能量损耗。
- 小体积：开关电源采用高频开关动作，可以减小变压器和滤波电容的体积，使整个电源模块更加紧凑。
- 宽输入电压范围：开关电源能够适应较宽的输入电压范围，具有较好的电网适应性。
- 稳定性好：开关电源通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有较好的稳定性和响应速度。
（3）开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。
开关电源的4种调制方式
开关电源的4种调制方式
森树强电子
第一种、脉冲宽度调制式
简称PWM，即脉宽调制。
其特点式开关周期为恒定值，通过调节脉冲宽度来改变占空比，实现稳压目的。
其核心式PWM控制器。
脉宽调制式开关电源的应用最为普遍，其占空比调节范围大，PWM还可以和主系统的时钟保持同步。
第二种、脉冲频率调制式
简称PFM,即脉频调制。
其特点是脉冲宽度为恒定值，通过调节开关频率来改变占空比，实现稳压目的。
其核心是PFM控制器。
脉频调制式开关电源特别适合于便携设备，它能在低占空比、低频的条件下，降低控制芯片的静态电流。
第三种、脉冲密度调制式
简称PDM,即脉密调制。
其特点是脉冲宽度为恒定值，通过调节脉冲数实现稳压目的。
它采用零电压技术，能显著降低功率开关管的损耗。
第四种、混合调制式
它是第一、第二两种方式的组合。
开关周期和脉冲宽度都不固定，均可调节。
它包含了PWM控制器和PFM控制器。
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试论开关电源的控制方式
摘要：开关电源作为电能转换装置，是用电设备顺利使用的根本保障。
随着电
力电子技术的创新发展与普及应用，开关电源应用范围、应用要求不断提升，呈
现出高频化、数字化等发展态势。
本文以开关电源控制方法为研究对象，在阐述
开关电源基本原理的基础上，就PWM控制、PFM控制等控制方法进行了简要分析，以供参考。
关键词：开关电源；电源控制；控制方式
引言：开关电源以其体积小、重量轻、灵活性强、能耗低、成本低、效率高
等特征，在众多领域的用电设备、用电系统中得到广泛应用，成为用电设备、系
统运行过程中，电能资源应用的重要转换与控制装置。
因此，开关电源控制水平
的高低直接影响用电设备与系统应用质量。
对此，有必要加强开关电源控制方式
的研究，提升开关电源控制能力，助力开关电源自动控制、智能控制的优化发展。
1开关电源
开关电源（Switching Mode Power Supply）又被称之为“开关变换器”、“交换
式电源”，是一种以电力电子技术为核心，通过不同架构形式，进行电能转换，以满足用户端用电需求的电器设备[1]。
具有效力高、功耗低、体积小、重量轻、稳
压效果好、应用灵活性强等优势。
目前已被广泛应用于军工设备、电子设备、医
疗卫生设备、数字仪表、数码产品、家用电器、照明系统、电力设备等众多领域，成为用电设备与系统动力供应不可或缺的装置。
通常情况下，开关电源主要由主
电路、控制电路、辅助电源、检测电路等几部分构成（如图1所示）。
图1开关电源结构简图
其中主电路是交流电网输入与直流输出的重要路径，由开关管、滤波器、高
频变压器等组成；控制电路则是通过在输出端进行取样，对比设计值，通过脉宽
调整维护输出的稳定与安全，侧重于在开关电源电路的保护下，提升开关电源运
行的稳定、安全与可靠；辅助电源侧重于电路供电与电路保护，可实现开关电源
的远程操控；检测电路是开关电源实施电路保护的重要举措，能够在过热、过电压、过电流等检测中，进行开关电源电路的过热保护、过压保护、过电流保护，
与此同时具备自动重启功能与隔绝电路故障干扰能力。
2开关电源控制方法
随着开关电源技术的不断创新，以及开关电源应用要求的不断提升，开关电
源控制方式呈现出多样化发展态势。
对现有开关电源控制方法进行归类，大致可
分为模拟控制与数字控制两种，具体分析如下。
2.1模拟控制
模拟控制是以模拟量为基础的控制方法。
在开关电源控制中，模拟控制方法
应用更早，也更广泛，目前已经形成相对完善的控制体系。
对开关电源模拟控制
方法进行细分，又可分PWM控制技术、PFM控制技术以及PWM与PFM混合控
制技术。
2.1.1 PWM控制
PWM控制（Pulse Width Modulation，一种脉冲宽度调制方式）主要是根据开关电源输入电压、开关电源参数等与开关电源相关的相应载荷变化，实现对脉冲
宽度的控制，进行开关电源输出电压的控制，达到稳压目的。
PWM控制具有噪
音低、成本低、效率高、性能好等特征。
以开关电源中PWM整流控制为例，在
实际运行过程中，PWM整流控制主要以开关电源电路输入电流与开关电源电路
输出电压为控制对象。
在以电流为控制对象时，PWM整流器能够跟踪给定电流
信号，并通过计算，获得电流指令数值，在反馈电路作用下，实现指令电流的动
态跟踪，从而根据电流变化进行开关电源电流的直接控制[2]。
与此同时，在对开
关电源动态响应要求不高的控制场景中，以开关电源工作频率的稳定性为基准，
利用PWM整流器实现对开关电源输入端电压的调控，使其始终保持在一定相位上，达到电流间接控制目标，提升开关电源运行稳定性。
在以电压为控制对象时，PWM控制实现与输出端电压幅值相同脉冲的获取，并利用脉冲进行波形的替代。
在此基础上，依据一定规则进行脉冲宽度调制，实现输出电压值的调整，以达到
稳压目的。
2.1.2 PFM控制
PFM控制是一种脉宽频率调制方法。
开关电源PFM控制中，脉冲宽度为定值，通过调解开关电源脉宽频率进行控制，保证开关电源输出电压的稳定。
开关电源PFM控制方法应用的典型代表是谐振变换器与准谐振变换器。
以谐振变换器为例，开关网络进行信号转换，使直流信号变为方波形功率信号后，通过谐振变换器将
方波形功率信号转换为正弦信号，依据一定规则实现脉冲频率调制，并在整流电路、滤波电路作用下，保证输出电压的稳定。
相对于PWM控制而言，PFM控制
的静态功率虽小，但不稳定性较强，且控制电路设计较为复杂，加之不具备限流
能力，因此PFM控制方法的应用存在一定局限性，推广度不高。
2.2.3 PWM与PFM混合控制
基于PWM控制优势与PFM控制优势的有机结合，进行了PWM—PFM混合
控制技术的研究。
设计在开关电源控制过程中，根据输入电压情况，调整控制命令。
即，如输入电压低进行PWM控制，反之执行PFM控制命令。
2.2数字控制
采用模拟控制法的开关电源，涉及到的元器件相对较多，且不同元器件具有
不同参数，在运行过程中元器件参数会随着温度、时间等变化发生改变，对开关
电源系统产生影响，增加系统控制相应参数获取难度。
对此，设计将模拟信号转
变为数字信号，以数字信号为基准，进行开关电源控制，提升开关电源电路控制
响应能力，增强开关电源运行的稳定性、安全性、可靠性。
在数字控制中，单片
机控制与数字芯片控制是较为常用的两种方法，具体分析如下。
2.2.1单片机控制
单片机控制时，需对开关电源系统输出信号进行采集，并在A/D转换下获得
数字信号，通过运算的形式，进行数字信号调整，最后将数字信号转换为模拟信号，实现开关电源控制系统中PWM控制芯片的驱动，达到开关电源数字控制要求。
单片机控制方法具备成本低、控制技术成熟等优势。
但数字转换过程中所需
要的时间相对较长，不利于开关电源系统动态性能的提升。
因此，设计创新数字
控制算法，提升数字控制器运行能力，提高单片机控制效果。
2.2.3数字芯片控制
数字芯片控制方法的应用能够在一定程度上实现开关电源控制电路结构的简化，且运算能力、模数转化能力在一定程度高于单片机控制，是今后开关电源控
制方法理论与实践研究的主流趋势，在助力开关电源模块化、数字化、智能化、
高频化发展上发挥着重要作用。
结论：随着开关电源应用规模、数量的不断提升，各领域对开关电源性能、
质量、效率等提出更高要求。
而要想实现开关电源高质、高效、高性能、高可靠
性发展，需以行之有效的控制技术为支撑。
对此，相关企业以及工作人员应加强开关电源控制方法的研究力度，在研究中加强对开关电源控制方法的理解，提升控制方法应用质量，推动控制方法创新发展，以满足市场、社会对开关电源应用的需求。
参考文献：
[1]王明玥,温金鑫,于洪泽,等.一种高频开关电源系统的并联均流控制方法[J].电气传动,2019,49(01):68-71+82.
[2]王思聪.开关电源的基本原理与技术发展综述[J].价值工程,2018,37(14):269-271.。