开关稳压器基础知识
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。
开关型稳压电路PPT课件
(3) 工作波形
射极电压uE
uE
UI UO
Ton
Toff
iL
iO
O
t
+
L
iC
+
iL
UO/ RL
uE
CO
UO
RL
O
t
–
–
UO
电感电流iL
输出电压uO
UOmin O
UOmax
t
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3. 输出电压UO 占空比
输出直流电压
uE
UI UO
Ton
Toff
O
t
iL
UO/ RL
O
uE
iL
e
+ uL –
iC
IO +
D
+
CO
UO
RL
–
T
2. 工作原理
(1) 当控制脉冲为高电平(Ton期间)时
第5页/共11页
– T饱和导通
D截止 CO充电、L储能
T +
UI + C
uE
iL
e
+ uL –
iC
IO +
D
+
CO
UO
RL
–
T
(2) 当控制脉冲为低电平(Toff期间)时
第6页/共11页
– T截止
t
UO
UOm 反馈控制的降压型开关稳压电源方框图
T
+
R
D
L C
UI
脉宽调制器
采样电路
–
+
UO
RL
–
第9页/共11页
10.3 开关型稳压电源解读
10.5.1 开关型稳压电路的工作原理
开关型稳压电源的原理可用图10.23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10.23 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。调整管导通时，向电感充电。当调整管 输出波形中电位水平高于高电 输出波形中电位水平低于低 截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流 平最小值的部分，对方波而言，相 电平最大值的部分，对方波而言， 二极管D即可起到这个作用，有利于保护调整管。 当方波存在的部分。
增加时，反
馈电压增加， V１输出减小，
T1和T2的导
通时间减小， 输出电压VO
减小。
图 16.16 开关稳压电源应用电路 图 10.25 SG3524的内部方框图
当三极管的电流过大时，电阻R9上的压降增加到使限流 运算放大器的输出为低，即V1在大大下降， 使T1和T2 关断。 SG3524的10脚也有保护功能，当10脚加高电平时，可 以强迫V1下降， T1和T2关断。10脚与4脚可实现双重保护。
它的内部 包括误差放大 器、限流保护 环节、比较器、 振荡器、触发 器、输出逻辑 控制电路和输 出三极管等环 节。 图10.25 SG3524的内部方框图
SG3524构成开关稳压电源的典型电路如图10.26所示。
图10.26 开关稳压电源应用电路
3524从11和14脚输出在时间上互相错开的两路控制信号， 其开关频率由6和7脚外接的RT和CT决定。1和2脚是内部运算放 大器的输入端，R1和R2构成反馈回路。16脚是基准源，由R3和 R4给误差运算放大器提供一个与反馈信号比较的给定电压。 V3和V4是或非门的输出，只要或非门的输入端有高电 平，它的输出即为低电平。 V 和V 的输出由V2、CP、Q或Q 决定。因Q和Q只能有一个是高电平，T2和T1不可能同时导 通。 T1和T2只能按推挽方式工作，轮流交525 LM2575
开关稳压电源电路原理
开关稳压电源电路原理
开关稳压电源是一种常用的电源供电方式，它通过开关管的开关动作来调节输出电压，从而实现对负载电压的稳定控制。
本文将从原理、工作过程和应用领域三个方面介绍开关稳压电源的相关知识。
一、原理
开关稳压电源的核心组成部分是开关稳压电源芯片和开关管。
芯片是控制开关管开关动作的重要元件，它通过反馈电路感知输出电压，并将感知到的电压信号与设定值进行比较，从而控制开关管的导通与截止。
开关管则负责将输入电源与输出负载连接或断开，实现对输出电压的调节与控制。
二、工作过程
开关稳压电源的工作过程可以分为两个阶段：导通状态和截止状态。
当芯片感知到输出电压低于设定值时，它会控制开关管导通，使得输入电源与输出负载连接，从而提供稳定的输出电压。
当输出电压达到设定值时，芯片会控制开关管截止，切断输入电源与输出负载的连接，以维持输出电压的稳定性。
三、应用领域
开关稳压电源由于其输出电压稳定、效率高和体积小等特点，被广泛应用于各个领域。
在家用电器领域，开关稳压电源常用于电视、音响、电脑等设备的电源供应；在工业控制领域，开关稳压电源常用于PLC、变频器、伺服系统等设备的电源供应；在通信领域，开
关稳压电源常用于无线基站、通信设备等的电源供应。
此外，开关稳压电源还广泛应用于医疗设备、航空航天、军事装备等领域。
总结：
开关稳压电源通过芯片和开关管的协同工作，实现对输出电压的稳定控制。
其工作过程简单明了，应用领域广泛。
在今后的发展中，随着电子技术的不断进步，开关稳压电源将更加高效、稳定和可靠，为各个领域的电子设备提供更好的电源供应。
开关稳压电源的原理分析和应用
开关稳压电源的原理分析和应用一、什么是开关稳压电源开关稳压电源是一种能够将输入电压转换为稳定输出电压的电源设备。
它通过采用开关管和电感等元件，通过周期性开关操作，将输入电压进行高效的转换和稳定，提供给需要稳定电压的设备使用。
二、开关稳压电源的原理开关稳压电源的工作原理基于开关电源中的开关管和电感元件。
以下是开关稳压电源的工作原理：1.开关管工作原理：开关稳压电源中通常采用MOS管或IGBT作为开关管。
通过控制开关管的导通和截止状态，实现电流的开关控制。
当开关管导通时，电流从输入端流过，而当开关管截止时，电流被阻断。
2.电感元件工作原理：电感是开关稳压电源中的重要元件之一。
它通过电流在其线圈中建立磁场，当电流改变时，磁场也随之改变。
这种磁场变化会导致产生电动势，实现电压的转换和稳定。
3.控制电路工作原理：开关稳压电源中的控制电路负责对开关管进行精确的开关控制。
它通常由反馈电路和PWM调制器组成。
反馈电路通过对输出电压进行监测，将信息反馈给PWM调制器，从而控制开关管的导通和截止，稳定输出电压。
三、开关稳压电源的应用开关稳压电源由于其高效稳定的特点，被广泛应用于各种领域。
以下是一些开关稳压电源的常见应用：1.电子设备：开关稳压电源被广泛应用于各种电子设备，如计算机、通信设备、音频设备等。
它能够提供稳定的电源供给，保证设备的正常运行。
2.工业自动化：在工业自动化领域，开关稳压电源可用于供应PLC（可编程逻辑控制器）、传感器和执行器等设备。
它能够提供可靠的电源，确保工业系统的正常运行。
3.医疗设备：在医疗设备中，如医疗成像设备、手术仪器等，开关稳压电源可提供高品质、稳定、可靠的电源供应，确保医疗设备的安全运行。
4.军事领域：在军事领域，开关稳压电源可用于供应军事通信、雷达、导航和武器系统等设备。
它能够提供稳定的电源供应，确保军事设备的正常运行。
5.太阳能和风能转换：开关稳压电源可以用于太阳能和风能转换系统中。
开关型稳压电源介绍
开关型稳压电源介绍1、开关型稳压电源的组成开关型稳压电源（简称开关电源）的基本电路一般由线性滤波器、整流滤波器、功率变换器和稳压控制电路组成。
开关电源构成框图如下图所示。
▲开关电源构成框图线性滤波器又称电磁干扰（ＥＭＩ）滤波器、噪声滤波器（ＰＮＦ）、电源滤波器等，它是２０世纪８０年代问世的一种新型器件，防止电网中的干扰脉冲进入整流滤波电路，同时也阻碍本机产生的噪声反馈到公共电网，输出直流高压加到功率变换器进行功率变换，向负载输出符合要求的直流电压。
开关电源控制器一般包括取样、比较放大、基准源和控制调整电路等，当某种原因使输出电压不稳定时，通过开关电源控制器自动调整功率变换器中的功率开关器件的通断时间比或频率，达到自动调节输出电压的目的，使输出电压保持稳定。
功率变换器亦称ＤＣ／ＤＣ变换器，是将直流电压变换成另一种直流电压的变换电路。
通常各种电子、通信设备需要的电源电压不同，利用ＤＣ／ＤＣ变换器，就可以把整流器输出的直流电压变换成电子、通信设备所需要的直流电压。
2、开关电源特点与线性稳压电源相比，开关电源有以下特点：（1）效率高、功耗小开关电源的功率开关管（调整管）工作在开关状态，因此功率开关管的功耗极小，效率在８０％以上。
（2）稳压范围宽线性稳压电源在交流输入电压低于１６０Ｖ时，输出电压就不稳定，而输入交流电压偏高时则效率降低。
而开关电源交流输入电压在１３０～２６０Ｖ范围变化时都能达到很好的稳压效果。
现在三端、多端单片开关电源在８５～２６５Ｖ范围内均能正常工作。
（3）稳定性和可靠性高功耗小使得电子、通信设备内的温升也低，减小了周围元器件的高温损坏率，使设备的热稳定性和可靠性大大提高。
（4）体积小、重量轻开关电源可将电网交流电压直接输入整流，再通过高频变压器获得各种不同的交流电压，省去了笨重的变压器，使电源的重量减轻很多。
开关电源的功率密度（输出功率Ｐ与体积Ｖ之比，单位为Ｗ／ｃｍ３）很大，可达０．３７Ｗ／ｃｍ３，而相控型稳压电源的功率密度只能达到０．０４３Ｗ／ｃｍ３。
《开关稳压电源》课件2
隔离型和非隔离型开关稳压电源
总结词
根据是否需要隔离变压器来分类的开关稳压电源。
详细描述
隔离型和非隔离型是开关稳压电源的两种主要类型。隔离型开关稳压电源需要使用隔离 变压器来实现输入和输出之间的电气隔离，以保护使用者的安全和防止电路之间的干扰 。而非隔离型开关稳压电源则不需要隔离变压器，通常直接将输入和输出连接在一起，
详细描述
多功能化是指开关稳压电源除了基本的电压转换功能 外，还具备其他多种功能，如过流保护、过压保护、 欠压保护等。智能化则是指开关稳压电源采用智能控 制技术，能够实现远程控制和自动调节等功能，提高 电源设备的自动化程度。绿色化是指开关稳压电源在 设计、生产和应用过程中充分考虑环保因素，采用环 保材料和节能技术，降低能耗和减少对环境的影响。
开关稳压电源的定义
开关稳压电源是一种将不稳定的直流 电压或脉动直流电压转换为稳定的直 流电压的电源供应器。
工作原理
开关稳压电源通过控制开关管的开通 和关断，将不稳定的输入电压进行斩 波，再通过滤波电路输出稳定的直流 电压。
开关稳压电源的特点与优势
效率高
开关稳压电源的转换效 率高，能够减少能源浪
费。
调试步骤与注意事项
01
注意事项
02 确保电源的输入电压在规定范围内，避免 过压或欠压。
03
在调试过程中，应遵循安全操作规程，避 免触电或损坏电路。
04
对于有开关的电源，应先确保开关处于关 闭状态再进行调试。
测试方法与测试仪器
电压测试
使用电压表测量电源的输出电压，确保其符合设计要求 。
电流测试
使用电流表测量电源的输出电流，了解电源的负载能力 。
输出电压不稳定
可能是由于反馈回路问题或元件参数不匹配 导致。
开关稳压器工作原理
开关稳压器工作原理
开关稳压器（Switching Voltage Regulator）是一种常见的电源
稳压器，它通过周期性地开关电源输入来调节输出电压，以实现电压稳定。
开关稳压器工作原理如下：
1. 输入电压进入稳压器，同时启动一个周期性的开关电路。
2. 当开关关闭时，输入电压通过一个电感储能器储存能量。
3. 开关周期性地打开和关闭，使得储能器不断蓄积和释放能量。
4. 储能器的输出经过滤波器，去除开关产生的高频噪声。
5. 输出电压由反馈电路控制，通过比较输出电压与设定值，调整开关的工作周期与占空比，从而控制输出电压的稳定性。
6. 反馈电路还可以预先修正开关的占空比，以提高系统的效率和稳定性。
7. 通过控制开关的开关频率和占空比，可以实现不同的稳压模式（如恒定电压模式和恒定电流模式）。
开关稳压器相比于线性稳压器，具有更高的效率和更小的尺寸。
然而，由于开关频率和开关噪声的存在，开关稳压器也可能会引入一些电磁干扰。
因此，在实际应用中，需要综合考虑电源稳定性、效率和电磁干扰等因素，选择合适的稳压器。
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AC 输入
变压器耦合
横跨隔离边界的信号反馈回路 通常需要一个光耦合器做隔离
具有功率因数校正 (PFC) 功能的初级侧开关模式电源
7
控制器与稳压器
• 控制器
– 分立式 MOSFET – 负责提供控制功率级所需的“智能” – 设计更加精细复杂 – 可全面控制 FET 选择、开关频率、过流、补偿、软起动 – 可通过优化设计调整使电源满足您的特殊需求
缺点
• 开关操作会产生较高的输出纹波和噪 声
• 缓慢的瞬态响应 • 高复杂性（因为涉及更多的外部组件和
设计变量）
3
开关稳压器的工作原理是什么？
• 电感负责储存能量及向输出负载释放能量；电感根据开 关管的开通从输入端获得能量。
• 降压型转换器实例：
– 当切换至位置 1 时，电感器将储存能量；当切换至位置 2 时， 电感器将释放能量
Vout = Vin/(1-D)
降压-升压
VOUT
Vout = -DVin/(1-D)
5
同步与非同步
非同步降压
Q1
L
D1
C0
非同步
1. 在输出电流变化的情况下，二极管 压降相对较恒定 （Vf vs If）
2. 效率偏低 3. 成本较低 4. 比较适宜较高的输出电压
同步降压
Q1
L
Q2
同步
1. MOSFET 具有较低的压降
DC-DC 基础知识
1.3 开关稳压器
什么是开关稳压器？
• 开关稳压器是一种采用开关组件输送功率的 DCDC 转换器。
• 它可提供高电源转换效率和设计灵活性
+
Vin
C
Vout
L
-
L-C Components
Switchers
2
优缺点
优点ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 高效率 • 优良的热性能 • 高功率密度 • 允许宽输入电压范围 • Vout 可以低于或高于 Vin • 可利用变压器提供隔离 • 可利用变压器提供多个输出
• 全集成型稳压器
– 集成型开关 – “即插即用型” 设计 – 输出滤波器组件的选择范围受限 – 对于功能性的控制受限
• 部分集成型稳压器
– 可提供全部或部分特性集，内部或外部补偿 – 内部功率 FET、外部同步 FET 或箝位二极管 – 对于频率、过流、软起动等功能的控制受限 – 可提供较宽的输出滤波器组件选择范围
8
总结
• 开关稳压器介绍 • 开关稳压器的工作原理 • 开关稳压器的类型
– 基本拓扑 – 同步与非同步 – 隔离式与非隔离式
9
2. 更高效
C0
3. 需要额外的控制电路确保死区和下
管驱动信号
4. 成本较高
6
隔离式与非隔离式
• 隔离式变换器在输入和输出之间没有电流回路，原副边不同地。 • 变压器通过磁场将能量从初级耦合至次级 • 隔离式变换器通常在需要提供初级至次级不同地，高可靠性、防雷、耐
高压等，如隔离的医疗电源 • 并非标准负载点电源（POL）解决方案所常用
– 电感器上的平均电压为零：D(Vin-Vo)-D’Vo=0 => Vout = D*Vin
D = 占空比（开关处于为 L 充电之位 置的时间百分比） D’ = 1-D
4
基本拓扑
• 三种基本的直流开关变换器拓扑：降压、升压和升降 压
降压
VIN
Vout = D*Vin
VIN
升压
VOUT
VIN
VOUT