开关电源基本原理与设计介绍培训讲义PPT幻灯片
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3开关电源工作原理与设计要点ppt课件
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11
半桥式变换器
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导通比决定的。
10
单端正激式变换器
正激式变换器的原理电路图
正激式变压器等效电路
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(4)磁通复位问题
服这一问题的办法之一，也是最安全和可靠 的办法是在付绕组中加一固定负载电阻（假
负载），以防负载开路，这样电网电压最高，
U 0 ton N 2 U in toff N P
负载开路了，由于有固定的假负载，脉宽保 证有一最小的宽度而不致于出现间歇振荡现 象。最小的脉宽是由控制电路振荡器的最小
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《开关电源基础》课件
绿色环保
环保意识的提高促使开关电 源向更加绿色、环保的方向 发展，如采用高频化技术减 少电磁干扰和散热噪声等。
开关电源的应用前景展望
电动汽车与充电设施 随着电动汽车市场的不断扩大， 开关电源在充电设施领域的应用 将更加广泛，要求更高效率、更 安全可靠。
工业自动化与智能制造 工业自动化和智能制造领域对开 关电源的需求持续增长，要求其 具备高效、可靠、安全等特点。
开关电源的特点
总结词
高效率、高可靠性、体积小、重量轻
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等优点，在电子设备中广泛应 用。
开关电源的应用
总结词
计算机、通信、工业控制等领域
详细描述
开关电源在计算机、通信、工业控制等领域得到广泛应用，为各种电子设备提供稳定的电能供应。
02
开关电源的工作原理
冗余设计
采用并联、备份等冗余措施，提高电源的可用性和可靠性。
电磁兼容性设计
优化电路布局和元件选型，降低电磁干扰和噪声，提高电源的电 磁兼容性。
环境适应性设计
考虑电源在不同环境下的适应性，如温度、湿度、振动等，提高 电源的环境适应性。
05
开关电源的测试与调试
开关电源的测试项目
输入电压范围测试
检查开关电源在输入电压范围内的正 常工作情况，确保电源在各种电压条 件下都能稳定运行。
故障率。
开关电源的优化方法
最优控制策略
采用先进的控制算法，如PID、模糊控制等，实现快速响应、高精 度调节和高效运行。
元件选择与匹配
根据电路需求选择合适的元件类型和规格，优化元件参数匹配，降 低内阻和损耗。
热设计优化
合理设计散热结构和散热器，降低电源温升，提高元件寿命和电源 可靠性。
《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
开关电源设计入门培训资料(ppt48张)
保险丝(Fuse)
保险丝的工作原理
保险丝通电时，由电能转换的热量使可熔体的 温度上升。正常工作电流或允许的过载电流通 过时，产生的热量通过可熔体、外壳体向周围 环境辐射，通过对流、传导等方式散发的热量 与产生的热量逐渐达到平衡。如果产生的热量 大于散发的热量，多余的热量就逐渐积聚在可 熔体上，使可熔体温度上升；当温度达到和超 过可熔体的熔点时，就会使可熔体熔化、熔断 而切断电流，起到了安全保护电路的作用。
功率二极管
功率场二极管选择及应用降额. 1)平均连续电流:80% 2) 浪涌电流: 90% 3)浪涌I2t: 80% 4)反向电压: 80% 5)雪崩能量: 不允许 6)最大的结温: 80%
功率二极管
功率二极管规格书
保险丝(Fuse)
保险丝的作用 1）正常情况下，保险丝在电路中起连接电 路的作用。 2）非正常情况下，保险丝作为电路中的安 全保护元件，通过自身熔断安全切断并 保护电路。
如上图所式，栅极电压从0V上升到10V过程中，栅极电流Ig包括I1和I2两 部分，
功率场效应管 (Mosfet)
Hale Waihona Puke 需要栅极的总电流Ig为Ig=I1+I2=0.36+0.564=0.924A
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动上升和下降时间 导通延迟时间：Trd=Vgsth（2.5V)-（0V） 关断延迟时间: Tfd=Vgl（10V)-Vgsth（2.5V)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动电路
10 R1
12 V1 1u C1 V2 1K R2
《开关电源培训》PPT课件
软磁铁氧体又是开关电源中主要应用的软磁材料。
可整理ppt
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
可整理ppt
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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5
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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16
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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2
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。
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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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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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2
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。
开关电源基本知识培训讲议共55页PPT资料
整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流 电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2.DC 输入滤波电路(PFC)原理：
① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波 网络主要是对输入大功率开关电源的电磁噪声及杂 波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止大 功率开关电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、 C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
2. 大功率开关电源反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、 C1为削尖峰电路。L1为续流电 感，R2为假负载，C4、L2、C5组成π型 滤波器。
3、大功率开关电 源同步整流电路： 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经 C2、R5、R6、R7使
Q2导通，电路构成回路，Q2 为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。 当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使 Q1导通，Q1为续流 管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成π 型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。
第二部分 例 4-16V,40A输出大功率开关电源电路设 计
摘要：介绍一种采用半桥电路的开 关 电源，其输入电压为交流220V±20％， 输出电压为直流4～16V，最大电流40A， 工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设
3、基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图所示。此开关电源已成功地作为实验室电源、通信基 站电源使用。其效率≥85％，纹波优于30mVP-P，产品可靠性高、成本低，具 有一定的市场 竞争力。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥 变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS 管，通过功率 变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到 稳定的直流输出电压。
2.DC 输入滤波电路(PFC)原理：
① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波 网络主要是对输入大功率开关电源的电磁噪声及杂 波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止大 功率开关电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、 C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
2. 大功率开关电源反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、 C1为削尖峰电路。L1为续流电 感，R2为假负载，C4、L2、C5组成π型 滤波器。
3、大功率开关电 源同步整流电路： 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经 C2、R5、R6、R7使
Q2导通，电路构成回路，Q2 为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。 当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使 Q1导通，Q1为续流 管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成π 型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。
第二部分 例 4-16V,40A输出大功率开关电源电路设 计
摘要：介绍一种采用半桥电路的开 关 电源，其输入电压为交流220V±20％， 输出电压为直流4～16V，最大电流40A， 工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设
3、基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图所示。此开关电源已成功地作为实验室电源、通信基 站电源使用。其效率≥85％，纹波优于30mVP-P，产品可靠性高、成本低，具 有一定的市场 竞争力。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥 变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS 管，通过功率 变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到 稳定的直流输出电压。
《开关电源培训》课件2
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，因此能够有效地减 少能源浪费。此外，由于开关电源的体积小、重量轻，因此便于携带和移动。 同时，由于其制造成本较低，因此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用
总结词
开关电源广泛应用于计算机、通讯、电力、工业控制等领域，为各种电子设备和仪器提供稳定的电源供应。
06
开关电源的发展趋势与展望
开关电源的技术发展
80%
高效能技术
随着电力电子技术的进步，开关 电源的效率不断提升，有助于减 少能源浪费和设备发热。
100%
数字化控制
数字化控制技术应用于开关电源 ，可以实现更精确的电压和电流 调节，提高电源性能和稳定性。
80%
模块化设计
模块化设计使得开关电源更加灵 活和 Nhomakorabea于维护，有助于缩短产品 开发周期和降低成本。
01
02
03
04
按功率分类
小功率、中功率和大功率开关 电源。
按输出类型分类
单路输出和多路输出开关电源 。
按控制方式分类
脉宽调制（PWM）和脉频调 制（PFM）开关电源。
按电路结构分类
串联式、并联式和串并联式开 关电源。
开关电源的选型原则
根据负载需求选择合适 的功率和电压等级。
考虑输入电压和输出电 压范围以及稳定性要求 。
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，其核心是通过控制开关 管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换成所需的直流 电压或交流电压。在开关电源中，电能被转换为高频交流电，然 后通过整流和滤波电路转换成所需的直流电压或交流电压。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，因此在许多领域得到 广泛应用。
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，因此能够有效地减 少能源浪费。此外，由于开关电源的体积小、重量轻，因此便于携带和移动。 同时，由于其制造成本较低，因此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用
总结词
开关电源广泛应用于计算机、通讯、电力、工业控制等领域，为各种电子设备和仪器提供稳定的电源供应。
06
开关电源的发展趋势与展望
开关电源的技术发展
80%
高效能技术
随着电力电子技术的进步，开关 电源的效率不断提升，有助于减 少能源浪费和设备发热。
100%
数字化控制
数字化控制技术应用于开关电源 ，可以实现更精确的电压和电流 调节，提高电源性能和稳定性。
80%
模块化设计
模块化设计使得开关电源更加灵 活和 Nhomakorabea于维护，有助于缩短产品 开发周期和降低成本。
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03
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按功率分类
小功率、中功率和大功率开关 电源。
按输出类型分类
单路输出和多路输出开关电源 。
按控制方式分类
脉宽调制（PWM）和脉频调 制（PFM）开关电源。
按电路结构分类
串联式、并联式和串并联式开 关电源。
开关电源的选型原则
根据负载需求选择合适 的功率和电压等级。
考虑输入电压和输出电 压范围以及稳定性要求 。
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，其核心是通过控制开关 管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换成所需的直流 电压或交流电压。在开关电源中，电能被转换为高频交流电，然 后通过整流和滤波电路转换成所需的直流电压或交流电压。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，因此在许多领域得到 广泛应用。
开关电源的结构和基本原理-上课PPT课件
• 电路中Q为开关管，工作于开关状态（Q饱和导通 时相当于一只接通的开关，Q截止时相当于一只断 开的开关）。
• 电感L和电容C为储能元件。 • RL为电源的负载。 • D为续流二极管，它在开关管截止时导通，保证电
感L中的电流不中断。
+300V Q
IQ D
L
+
IL
-
C
RL
IC IR
（b)开关管饱和时的等效电路
基准
2.4.3 调整输出电压的方法
Vi
Vk
Vo
t
t
t
TON T
Vi
K
电压
Vk 变换器
Vo
RL
VO
=
T0N T
·Vi =D·Vi
占空比
• 只要改变开关脉冲的“占空比”，就可以 改变输出电压的高低。
• 在具体电路中，可以使开关脉冲频率固定， 改变开关管导通时间而改变输出电压高低。 这种电源称为“调宽式”开关电源。 PWM
NP N2
U0
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N P U in N 2 LP
L2 U0
ton
NP N2
L2 LP
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ton
N2 NP
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图8-16 临界连续状态时的电压电流波形
2、磁通不连续的工作状态tffN2 NPU in U0
ton
i2
I 2 max
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NP N2
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