半桥式开关电源设计
半桥开关电源变压器设计方案
性能
冰箱
• 为设备提供稳定、可靠
空调
的电源
• 提高设备的能效、环保
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• 实现设备的自动化、智能化控制
家用电器
• 电视、空调、冰箱等
• 提高设备的能效、环保性能
半桥开关电源变压器的发展趋势
高效率
• 优化磁芯、绕组的设计
• 提高开关管的工作频率
小型化
• 采用高磁导率的磁芯材料
• 优化绕组的排列方式
绿色环保
• 采用无铅、环保的材料
• 提高设备的能效性能
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半桥开关电源变压器的设计原理
常规测试
• 直流输出电压、电流、功率等测试
• 交流输入电压、电流、功率等测试
性能测试
• 效率、损耗、绝缘性能等测试
• 负载、短路、过载等条件下的测试
半桥开关电源变压器的故障诊断与排除
故障诊断
故障排除
• 通过测试数据、现象进行分析
• 对故障部位进行维修、更换
• 判断故障类型、部位
• 进行调试、测试，确保设备正常运行
半桥开关电源变压器的安全设计
绝缘性能
• 采用绝缘材料，保证绕组与磁芯之间的绝缘
• 考虑绕组、磁芯的耐压性能
散热性能
• 采用散热材料，保证设备的正常运行
• 考虑散热、通风设计，提高散热效果
抗震动性能
• 采用抗震动材料，保证设备在振动环境下的稳定运行
• 考虑设备结构、安装方式等因素
半桥式开关电源设计
半桥式开关电源设计半桥式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于电子设备中。
在半桥式开关电源中，将整个电源线路分为两个部分，每个部分分别由一个开关管和一个变压器组成。
这种设计能够提高电源的效率和功率密度，同时减少传导和辐射干扰。
1.选择开关管和变压器：开关管应具有较低的导通压降和开关损耗，以提高电源的效率。
变压器的选择应考虑到输入和输出电压的比例，同时保证在额定功率下具有足够的绝缘和耐压性能。
2.设计谐振网络：为了减少开关管的开关损耗和变压器的电流冲击，通常在输入端设置一个谐振网络。
谐振电容和电感的选择应确保在整个工作频率范围内实现临界谐振。
3.选择电源控制芯片：电源控制芯片是半桥式开关电源的核心组件，负责监测输入和输出电压，并根据需求控制开关管的导通和关断。
选择合适的电源控制芯片应考虑到电源的额定功率、工作频率和保护功能等。
4.控制策略设计：半桥式开关电源的控制策略包括电源开关频率调制和输出电压调节。
电源开关频率调制通过调整开关管的导通时间来实现，可以根据负载需求进行动态调整。
输出电压调节通常采用反馈控制，通过监测输出电压并调整开关管的导通时间来实现。
5.保护电路设计：保护电路是半桥式开关电源设计中不可或缺的部分，可以确保电源在故障情况下自动断开。
常见的保护电路包括过电流保护、过温保护和过压保护等。
6.PCB布局和散热设计：半桥式开关电源的布局和散热设计对电源的性能和可靠性有重要影响。
合理的PCB布局可以减少电源线路的互感和耦合，同时提供良好的散热通道，确保开关管和变压器的温度在可控范围内。
以上是半桥式开关电源设计的基本步骤，其中每个步骤都需要深入研究电源的性能需求和器件的选型。
在设计过程中还需要进行电源的仿真和测试，以确保设计的可靠性和稳定性。
同时，还需要考虑到电源的EMC（电磁兼容）设计，以减少传导和辐射干扰对其他设备的影响。
总之，半桥式开关电源的设计是一个综合性的工程，需要仔细考虑电源的性能需求和设计要求，选择合适的器件和控制策略，进行合理的布局和散热设计。
基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计
毕业设计开题报告题目：基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计专题：院（系）：班级：姓名：学号：指导教师：教师职称：黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计来源工程实际1、研究目的和意义桥式拓扑开关管的稳态关断电压等于直流输入电压，而不像推挽、单端正激或交错正激拓扑那样为输入电压的两倍。
所以桥式拓扑结构广泛用于直接电网的离线式变换器。
而对于推挽等拓扑来说，两倍的电网整流电压将超过其开关管的安全耐压容限。
为此，输入网压为220V或更高的场合几乎都是采用桥式拓扑。
桥式拓扑的另一优点是，能将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，并将漏感储存的能量归还到母线，而不是消耗于电阻元件。
半桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样，由于两个开关管轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。
因此，半桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，仅需要很小的滤波电感和电容，其输出电压纹波和电流纹波就可以达到非常小。
2、国内外发展情况(文献综述)1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，１９６４年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。
到了１９６９年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了２５千赫的开关电源。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的１００kHz、用ＭＯＳ－ＦＥＴ制成的５００kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。
半桥llc开关电源设计
半桥llc开关电源设计
半桥 LLC 开关电源设计
半桥 LLC 开关电源设计是一种常见的电源设计方案，广泛应用于许多电子设备。
在这种设计中，使用了半桥拓扑结构和 LLC 调制技术来提供高效率和稳定的能量转换。
半桥拓扑结构是一种将电源输入直流电压转换为高频交流电压的电路。
通过使用半桥拓扑结构，可以实现较高的转换效率和较低的功率损耗。
该设计方案通常包括两个功率开关，一个电容和一个变压器。
其中，两个功率开关相互补偿，可实现零电压开关和零电流开关，从而减少开关损耗。
LLC 调制技术是一种通过调整电感、电容和变压器等元件的参数来实现高效率能量转换的技术。
这种技术可以减少开关功率损耗，并提供高效率和较低的输出波纹。
LLC 调制技术还具有较好的瞬态响应和较低的 EMI（电磁干扰）特性，使得半桥 LLC 开关电源设计在电子设备中得到广泛应用。
在半桥 LLC 开关电源设计中，还需要考虑输入电压范围、输出功率需求和稳定性要求等因素。
通过合理选择元件参数、控制方法和保护电路，可以实现满足这些需求的设计。
此外，还需要对瞬态响应、效率和可靠性等方面进行充分考虑，以确保设计的性能和可靠性。
总之，半桥 LLC 开关电源设计是一种高效、稳定的电源设计方案，适用于各种电子设备。
通过充分考虑各种因素和采用合适的控制技术，可以实现满足需求的设计。
在实际应用中，还需根据具体情况进行适当调整和优化，以提高设计的性能和可靠性。
开关电源半桥电路原理及注意事项
开关电源半桥电路原理及注意事项开关电源半桥电路原理及注意事项我们先来了解一下半桥电路的基本拓扑：上图半桥电路的基本拓扑电路图。
电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线接变压器T1的原边绕组，故称半桥变换器。
如果此时C1=C2，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只有电源电压的一半。
半桥电路工作原理：Q1开通，Q2关断，此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。
Q1关断，Q2关断，此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态，原边绕组也相当于短路状态。
Q1关断，Q2开通。
此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。
副边两个二极管完成换流。
半桥电路中应该注意的几点问题：1、偏磁问题原因：由于两个电容连接点A的电位是随Q1、Q2导通情况而浮动的，所以能够自动的平衡每个晶体管开关的伏秒值，当浮动不满足要求时，假设Q1、Q2具有不同的开关特性，即在相同的基极脉冲宽度t=t1下，Q1关断较慢，Q2关断较快，则对B点的电压就会有影响，就会有有灰色面积中A1、A2的不平衡伏秒值，原因就是Q1关断延迟。
如果要这种不平衡的波形驱动变压器，将会发生偏磁现象，致使铁心饱和并产生过大的晶体管集电极电流，从而降低了变换器的效率，使晶体管失控，甚至烧毁。
在变压器原边串联一个电容的工作波形图解决办法：在变压器原边线圈中加一个串联电容C3，则与不平衡的伏秒值成正比的直流偏压将被次电容滤掉，这样在晶体管导通期间，就会平衡电压的伏秒值，达到消除偏磁的目的。
用作桥臂的两个电容选用问题：从半桥电路结构上看，选用桥臂上的两个电容C1、C2时需要考虑电容的均压问题，尽量选用C1=C2的电容，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只有电源电压的一半，达到均压效果，一般情况下，还要在两个电容两端各并联一个电阻(原理图中的R1和R2)并且R1=R2进一步满足要求，此时在选择阻值和功率时需要注意降额。
半桥式开关电源变压器参数计算方法
半桥式开关电源变压器参数计算方法半桥式开关电源是一种广泛应用的开关电源拓扑结构，在工业、通信、医疗等领域得到了广泛的应用。
半桥式开关电源变压器的参数计算是设计一个可靠、高效的电源的重要步骤。
以下是半桥式开关电源变压器参数计算方法的详细说明。
第一步：确定输入电压和输出电压在设计半桥式开关电源变压器之前，首先需要确定输入电压和输出电压的数值。
输入电压通常是直流电压，输出电压可以是直流或交流电压，具体根据应用场景来确定。
第二步：计算输出功率根据应用需要以及输出电压和电流确定输出功率。
输出功率是决定变压器参数的重要因素之一第三步：选择变压器的工作频率第四步：计算变压器的变比根据输入电压和输出电压，通过变比的计算来确定变压器的变比。
变比是输入和输出电压之间的比值，可以根据功率和电流的关系得出。
第五步：计算变压器的感应电感感应电感是变压器的一个重要参数，可以通过输出功率的计算得出。
感应电感决定了变压器输出电流的波形。
第六步：计算变压器的铜损和铁损铜损是由变压器的导线电阻引起的损耗，可以通过输入电压和变压器中电流的平方来计算。
铁损是由于铁芯材料磁化和磁交变损耗引起的，可以通过变压器的额定工作频率和铁芯材料的损耗特性来计算。
第七步：选择适当的变压器规格根据前面的参数计算结果，选择合适的变压器规格。
包括输出功率、变压器的尺寸和重量等。
最后，需要进行变压器的热设计，确保变压器在工作过程中能够正常散热，不会因过热而损坏。
综上所述，半桥式开关电源变压器参数的计算包括确定输入和输出电压、计算输出功率、选择工作频率、计算变比、计算感应电感、计算铜损和铁损、选择合适的变压器规格以及进行热设计等步骤。
这些参数计算的准确与否直接影响着半桥式开关电源的性能和稳定性，因此需要仔细考虑每个参数的计算过程。
基于半桥式隔离变换器的开关电源设计
课程设计开关电源课程设计报告题目：基于半桥式隔离变化器开关电源设计班级：电信08-2姓名：张磊学号：0806110223指导教师：任晓奎成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系基于半桥式隔离变换器的开关电源设计绪论：随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入 80 年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入 90 年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
意义：了解Boost变换器的基本原理，理解DC-DC变换器与开关电源的区别，了解开关电源的设计过程要求：1、输入直流9V-12V，输出15V、40W。
2、开关振荡频率40KHz。
3、PWM调制方式，控制芯片自选。
4、所选电子元件参数要列在报告中。
5、设计过程中要有计算过程。
6、各元件参数应符合规范。
7.列出所用元件明细表。
8、注明元器件生产厂商、价格，计算出产品的成本。
1.Boost变换器的基本原理1.1线路组成线路由开关S、电感L、电容C组成，如图1所示，完成把电压V s升压到V o的功能。
图1.11.2工作原理当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流i L流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。
此时，电容C放电，R上流过电流I o，R两端为输出电压V o，极性上正下负。
由于开关管导通，二极管阳极接V s负极，二极管承受反向电压，所以电容不能通过开关管放电。
开关S转换到位置b时，构成电路如2(b)所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持i L不变。
这样线圈L磁能转化成的电压V L 与电源V s串联，以高于V o电压向电容C、负载R供电。
高于V o时，电容有充电电流；等于V o时，充电电流为零；当V o有降压趋势时，电容向负载R放电，维持V o不变。
开关电源全桥和半桥工作原理和区别
开关电源全桥和半桥工作原理和区别开关电源，听起来就很高大上吧？其实它的核心原理并不复杂，就像小朋友玩积木，简单易懂又有趣。
今天咱们就聊聊全桥和半桥这两种开关电源的工作原理和它们之间的区别。
别担心，我会把它讲得轻松又有趣，保证你听完后不再觉得这些专业术语像外星人说的。
首先说说半桥。
想象一下你在游乐园，坐上了过山车，一开始你慢慢上升，心里那个紧张啊，等到达顶点，哇，感觉真是刺激！这半桥的工作原理就像这样的过山车。
它有两个开关，在电流的控制下，电流在两个开关之间交替流动，简直像过山车一样忽上忽下。
这样做的好处是，电源能够高效地把直流电转换成高频交流电，能量损耗少，效率高，就像在游乐园省了排队的时间，爽快得很！不过，半桥也有点小缺陷，不能提供太高的输出功率。
就像过山车有个最大载重，超过了就不让上。
这时候，如果你需要更大的输出功率，比如说给一个大马达供电，半桥就显得有些力不从心了。
再加上，半桥的电压波动也比较大，有时候会让人心里发毛，哎呀，这玩意儿不会出什么岔子吧？说完半桥，咱们再来聊聊全桥。
全桥就像是升级版的过山车，有四个开关，听起来就厉害了，瞬间多了两条轨道。
全桥能把电流进行更加灵活的控制，让电流的输出更平稳、更强劲。
就像在游乐园里，有了更多的轨道，能同时让更多的人享受刺激的感觉。
全桥不仅能提供高功率输出，还能让你感受到电流的灵活变换，真是太让人惊喜了！而且全桥的电压波动相比半桥要小得多，像是在保证过山车安全的同时，让你尽情尖叫。
电源的稳定性也很不错，这样一来，设备运行得更安心，谁不喜欢这种感觉呢？而且全桥的结构稍微复杂点，需要的元件更多，但这也给了它更强的能力，像是一个全副武装的骑士，勇敢地迎接各种挑战。
世上没有十全十美的东西，全桥虽然牛，但成本也相对高一点。
就像游乐园里，刺激的项目票价可能更贵一些。
制造全桥电源的时候，需要更复杂的电路设计和材料，偶尔让预算变得紧张。
不过呢，物有所值，毕竟高效能、稳定性和强大的输出功率，谁不愿意为这些付出点钱呢？再说说应用场景。
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半桥式开关电源设计摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广,电子设备的种类也越来越多,电子设备与我们的工作、生活的关系日益密切。
近年来,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论的快速发展,新一代的电源电路开始逐步取代传统的电源电路。
该电源电路具有体积小，控制灵活方便，输出特性好、纹波小、负载调整率高等显著优点。
由于开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，因此在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激式和单端反激式等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计音响设备供电电源，利用BJT管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：TL494，PWM，半桥式电路，开关电源Design of Half Bridge Switching Power SupplyABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, electronic systems, more and more extensive applications, the types of electronic equipment, more and more electronic equipment and people work and live closer and closer. In recent years, with the power electronic devices (such as IGBT, MOSFET), PWM switching power supply technology and development of the theory, a new generation of power began to gradually replace the traditional power supply circuits. The circuit is small, flexible to control the output characteristics of a good, ripple, load adjustment rate and so on.Switching power supply in the power adjustment control work in the off state, with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, low temperature rise, and other outstanding advantages of small size, the communication equipment, CNC equipment, Instrumentation, video audio, home appliances so widely used in electronic circuits. High frequency converter switching power supply so many forms of commonly used with push-pull converter, full bridge, half bridge, single-ended forward and the form of single-ended flyback. In this thesis, two-side driver IC - TL494 PWM pulse output of the controller design car audio power supply in use as a switch MOSFET, can improve the efficiency of the power transformer, is conducive to impulse noise suppression, but also can reduce the size of the power transformer.KEY WORDS:TL494, PWM, Half bridge circuit, Switching power目录前言 (1)第1章开关电源基础技术 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的构成 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关电源典型结构 (4)1.2.1 串联开关电源结构 (4)1.2.2并联开关电源结构 (5)1.2.3 正激式结构 (6)1.2.4 反激式结构 (7)1.2.5 半桥型结构 (8)1.2.6 全桥型结构 (9)1.3 开关电源的技术指标 (10)第2章半桥变换电路 (12)2.1 半桥变换电路工作原理 (12)2.2 半桥变换电路的应用 (13)2.3 半桥变换电路中应注意的问题 (14)2.3.1 偏磁问题 (15)2.3.2 用作桥臂的两个电容选用问题 (15)2.3.3直通问题 (16)2.3.4 半桥电路的驱动问题 (17)2.4 双极结型晶体管 (17)2.4.1结构和定义 (17)2.4.2 三极管的特性曲线 (19)第3章脉宽调制芯片TL494应用分析 (23)3.1 TL494管脚图 (23)3.2 TL494内部电路介绍 (23)3.3 TL494管脚功能及参数 (24)3.4 TL494脉宽调压原理 (26)第4章TL494在DC-DC变换中的应用 (28)4.1 音响设备电源简述 (28)4.2音响供电电路分析 (28)第5章PCB设计制作 (31)5.1 PCB的设计制作步骤 (31)5.2 注意事项 (33)5.2.1 特殊元件的布局 (33)5.2.2布线处理 (34)结论 (35)谢辞 (36)参考文献 (37)附录 (39)外文资料翻译 (40)前言电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在当今信息时代，随着农业、能源、交通运输、信息技术、国防教育等领域的迅猛发展，对电源产业提出了更多、更高的要求，如：节能、节电、节材、缩体、减重、环保、可靠、安全等。
这就迫使电源工作者在电源研发过程中不断探索，寻求各种相关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的需求。
开关电源是一种新型电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高，耗能低，使用方便，并取得了较好的经济效益。
近年来，随着电力电子技术的快速发展，电力电子设备与人们生活、工作的关系越来越密切，而所有的电子设备都离不开安全可靠的电源。
进入80年代以后计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成了计算机电源的更新换代。
进入90年代以后开关电源进入了电子、电器设备各个领域。
程控交换机、通讯设备、电子检测设备等都已广泛地使用了开关电源，进一步促进了开关电源技术的发展。
开关电源是采用现代电力电子技术，通过增大或者减小开关晶体管开通和关断时间的比值的方式，来使输出电压相对稳定的一种电源。
开关电源按照一般的分类方式可以分为脉冲频率调制方式（PFM)、脉冲宽度调制方式（PWM）和脉冲调频调宽方式三种。
开关电源和线性电源的成本都随着输出功率的增加而增长，可是二者增速的快慢却是不一样的。
在某一输出功率点上，线性电源成本有可能高于开关电源，这一功率点被形象的称为成本反转点。
随着电力电子技术的快速发展，使得开关电源技术在不断地前进，这一成本反转点也日益向低输出电力端移动，这些都为开关电源的发展提供了广阔的空间。
因为许多音响设备受到低电压电源供电的限制，因此无论输出功率还是音场效果都难以再进一步提高。
在此情况下，从上世纪末，欧洲生产的许多音响中开始采用DC-DC变换器，将12V蓄电池供电变换为±24V-±50V，向音响设备供电。
目前，DC-DC变换器与机械变流器相比，已今非昔比，其开关频率可达100KHZ以上，效率接近90%。
第1章 开关电源基础技术1.1 开关电源概述1.1.1 开关电源的工作原理开关电源的工作原理如图1-1所示。
图中输入的直流不稳定电压i U 经开关S 加到输出端。
S 为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管。
使开关S 按要求改变导通或断开时间，就可以把输入的直流电压i U 变成矩形脉冲电压。
这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后可得到稳定的直流输出电压0U 。
UO(a)原理性电路 (b)波形图图1-1 开关电源的工作原理为了方便分析开关电路，定义脉冲占空比如下：T T D ON= (1-1)式中T 表示开关S 的开关周期，T ON 表示开关S 在一个开关周期中的导通时间。
开关电源直流输出电压0U 与输入电压U i 之间关系如下：D U U i O = (1-2) 由(1-2)式可以看出，如果开关周期T 一定，改变开关S 的导通时间 T ON ，来实现占空比调节的方式叫做脉冲宽度调制(PWM )。
因为PWM 式的开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，所以PWM式开关电源用得比较多。
如果保持T ON不变，通过改变开关频率f=1/T来实现脉冲占空比调节，从而实现输出直流电压0U稳压的方法，称为脉冲频率调制(PFM)。
由于开关频率不固定，所以输出滤波电路的设计不易实现最优化。
既改变T ON，又改变T，实现脉冲占空比的调节的稳压方式称作脉冲调频调宽方式。
在各种开关电源中，以上三种脉冲占空比调节方式均有应用。
1.1.2 开关电源的构成开关电源由四个基本环节组成，如图1-2所示。
其中DC/DC变换器用来进行功率变换，是开关电源的核心部分。
驱动器是开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信号进行放大、整形，以适应开关管的驱动要求。
信号源用来产生控制信号，由它激或自激电路产生，可以是PWM信号，也可以是PFM信号或者其它信号。
比较放大器用来对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的目的。
除此之外，开关电源还有其他辅助电路，包括启动电路、过流过压保护、输入滤波、输出采样、功能指示等。
图1-2 电源基本组成框图DC/DC变换器有多种电路形式，其中以控制波形为方波的PWM变换器和工作波形为准正弦波的谐振变换器应用较为普遍。