开关电源Vds峰值电压波形分析
最详细的开关电源分析
最详细的开关电源分析开关电源是一种能将输入电源电能高效地转换成输出电源电能的电子装置，广泛应用于各种电子设备和系统中。
本文将详细介绍开关电源的工作原理、分类、特点以及常见故障分析。
开关电源的工作原理：开关电源通过使用开关器件（如MOS管、可控硅等）的开通和关断来对输入电源进行周期性切换，从而实现输入电源电能到输出电源电能的转换。
开关电源的主要工作原理可以分为四个阶段：整流、滤波、变压和稳压。
1.整流：开关电源的输入一般是交流电，首先需要将交流电转换为直流电。
整流电路可以使用整流桥或者整流二极管进行半波或全波整流，将交流电转换为脉冲电流。
2.滤波：在整流后，脉冲电流中还存在很多纹波，需要通过滤波电路将其滤除，使得输出电压更加平稳。
常见的滤波电路有电容滤波器和电感滤波器，它们通过对电流进行平滑处理来得到稳定的直流电压。
3.变压：在滤波后，输出电压一般较低，需要通过变压器将其升高或降低。
变压器的工作原理是利用磁性耦合将输入电压传递到输出端，通过变压器的变比关系调整输出电压。
4.稳压：得到了所需的输出电压后，还需要对输出电压进行稳定控制。
稳压电路通过反馈控制将输出电压与设定值进行比较，调整开关器件的开闭时间，使得输出电压稳定在设定值。
开关电源的分类：按照输入电源类型，开关电源可以分为交流输入开关电源（AC/DC）和直流输入开关电源（DC/DC）两种类型。
交流输入开关电源主要被应用于家用电器、工业设备等领域，直流输入开关电源则主要用于电子设备和通信设备等领域。
按照结构形式，开关电源可以分为离线式开关电源和在线式开关电源。
离线式开关电源将输入电流与输出电路通过电压变换器隔离，具有较好的安全性能。
在线式开关电源则可以将输入电流直接传导至输出电路，体积小巧，但对工作环境要求较高。
开关电源的特点：1.高效性：开关电源采用开关器件进行切换，可以实现高效率的能量转换，尤其在大功率和高频率应用中效果显著。
2.稳定性：开关电源采用稳压反馈控制，能够在输入电压范围和负载变化时保持稳定的输出电压。
关于开关电源中抑制开关管DS电压尖峰的研究分析
关于开关电源中抑制开关管DS电压尖峰的研究分析关于开关电源中抑制开关管DS 电压尖峰的研究分析在开关电源的设计试验中，设计者通常希望能将电路的损耗降到最低，而损耗中很重要的一部分来自于开关管的开关损耗。
开关管开关时电压和电流的重叠是开关损耗的主要成因。
在含有变压器的开关电源中，由于变压器漏感的影响，开关管的开通损耗一般都比较小；在导通瞬间，变压器漏感很大的导通阻抗使开关管两端电压迅速下降到零，并减缓了电流的上升速率，即开关管导通时电流上升的大部分时间内开关管的DS 电压基本为零，所以其导通损耗可以忽略，也就是说，开关损耗主要来源于开关管关断时的损耗。
我们经常会遇到开关管在关断的瞬间其DS 电压会出现瞬间高压值，即电压尖峰，该电压尖峰在使用不同的开关管时，形成的原因也会不同，但笔者认为其原因不外乎以下两种：一是开关管关断时变压器初级的漏感尖峰电压；二是由于开关管内部的杂散寄生电感和电容，在其关断时产生的电压浪涌。
对于整流二极管而言，其截至时的反向恢复电流也会产生电流浪涌和电压浪涌。
电压尖峰的存在会影响电路的稳定性，可能会产生EMI 问题及电路产生噪声，严重时电压尖峰可能会超出开关管的规格要求，导致开关元件的损坏，所以设计者一般会采用吸收电路来降低电压尖峰同时降低其开关损耗。
这些吸收电路的原理就是在开关断开时为开关提供旁路，以吸收蓄积在杂散寄生电感和漏感中的能量，并使开关电压被钳位从而抑制浪涌电流。
常见的吸收电路有RC 吸收电路、LC 吸收电路RCD 吸收电路。
现对其中的RCD 吸收电路和RC 吸收电路做一整理总结。
1、 RCD 吸收电路RCD 吸收电路的原理图如下图所示，其构成为电容Cs 与电阻Rs 并联后与二极管VDs 串联后并联在开关管的两端。
其工作原理为：当开关管关断瞬间，变压器初级漏感和开关管杂散寄生电感中存储的能量将会在给开关管寄生电容充电，其电压上升到吸收电容的电压时，吸收二极管导通，从而使开关电压被二极管所钳位，同时漏感和寄生电感中储存的能量也向吸收电容充电。
基于UCC28610的QR反激准谐振开关电源设计1
图二 DCM模式VDS电压波形
图三 DCM模式电流波形
反激式开关电源的CCM工作模式
CCM模式也叫不完全能量转换模式，也就是常说的连 续模式，就是指磁芯中的能量没有完全释放（图五中 Ip波形），次级整流二极管没有完全过零的时候（图 五中Is波形），初级的开关管导通。 此模式优点是磁芯能量没有完全释放，所以初级电感 电流没有降为零，同等功率下此时的峰值电流有效值 要比DCM小，所以铜损和MOS的导通损耗要比DCM小； 但由于其次级整流管电流没有降到零，所以会有一个 整流管反向回复时间带来的损耗。另外CCM的负载在 → CRM → 空载到满载变化时，会经历DCM CCM三个阶段，当从DCM到CCM过渡时，传递函数会发 生变化，容易震荡；当占空比比较大时容易产生次谐 波震荡，往往需要加斜率补偿。所以CCM的反馈设计 要显得复杂点。 此模式的开通损耗更为严重，由图四可知MOS管都是 在最高电压时开通。
确定合适的变压器
� 我们用AP法来确定变合适压器的变压器
AP=Ae ×⎛ LP Aw= × Ippk 2 × 10 4 ⎞
1.143
⎜ ⎜ ∆B × 450 × KO ⎟ ⎟ ⎝ ⎠ H 式中LP为初级的电感量 单位为
于0.3 结构。 AP 的单位是平方厘米 计算出来AP我们可以找到合适的磁芯，然后可以找到磁芯的 横截面积Ae Ippk 为初级峰值电流 单位A △ B为磁感应强度变化量 一般情况下△ B取值小 450 为电流密度 单位A/平方厘米 Ko 窗口利用率一般取 0.2-0.4，具体要看绕线的
确定QR的主要参数
� 输入电压范围：最低输入电压Vacmin，最高输入电压Vacmax； � � � � �
�
一般为低输入85～135VAC，高输入176 ～265VAC，全电压输入85 ～ 265VAC ； 输入频率：fac 输入交流频率，50Hz或60Hz； 输出电压：Vout； 输出电流：Iout； 整机效率： η 一般取80%； 最低开关频率：fsw 对于反激准谐振这个频率是变化，在设计时应该以最低输入电压， 最大输入功率时的最小频率来确定其它参数。一般从两个方面来考虑，一方面 为了减小变压器体积，得适当加大频率；另一方面为了降低开关损耗和 EMI， 还得适当减小频率；一般折中考虑后通常会取25KHz～100KHz； 最大输入功率：Pin Pin =（Vout × Iout） ÷ η
开关电源cs波形详解(一)
开关电源cs波形详解(一)开关电源CS波形详解什么是开关电源？开关电源是一种将输入电源转换为稳定输出电源的电子器件。
它具有高效率、稳定性好等特点，在现代电子设备中得到广泛应用。
什么是CS波形？CS波形是开关电源输出端的一种波形形式，其中CS表示“Current Sense”，即电流感知。
CS波形通过感知开关电源的输出电流来实现对输出稳定性的控制。
CS波形的特点•瞬态响应快：CS波形能够快速感知输出电流的变化，并通过控制开关电源的工作周期来实现快速调整输出电压，从而使输出电压稳定性更好。
•峰值电流大：CS波形的峰值电流一般较大，这是为了确保开关电源能够应对瞬态负载等突发情况，保证输出电压的稳定性。
•周期性波动：CS波形呈周期性波动，这是由于开关电源的工作周期不断调整，以控制输出电压稳定性。
波动的幅度与电源负载的变化密切相关。
CS波形的应用CS波形在开关电源的设计和调试中起到关键作用： - 输出电流调节：通过调节CS波形的峰值电流和工作周期，可以实现对开关电源输出电流的调节，从而适应不同负载要求。
•稳定性分析：通过分析CS波形的周期性波动，可以评估开关电源在负载变化时的响应能力，判断其稳定性水平。
•故障诊断：CS波形的异常变化可以提示开关电源存在故障，通过分析异常波形可以迅速定位并解决问题。
结论CS波形是开关电源中重要的参考波形，能够帮助设计者实现对输出电流和稳定性的控制。
通过深入了解CS波形的特点和应用，可以更好地应用开关电源，提高其性能和可靠性。
注意：本文仅做波形解释说明，并不涉及具体实现细节。
如需深入了解开关电源的相关知识，请查阅相关资料或咨询专业人士。
以上内容仅供参考，希望能对你有所帮助！。
如何对dc_dc开关电源峰值电流模式进行分析？
电源联盟•来源：互联网•作者：佚名• 2017年11月18日 07:04 • 4001次阅读DC-DC开关电源因体积小，重量轻，效率高，性能稳定等优点在电子、电器设备，家电领域得到了广泛应用，进入了快速发展期。
DC-DC开关电源采用功率半导体作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。
其控制电路拓扑分为电流模式和电压模式，电流模式控制因动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小和易于均流等优点而被广泛应用。
电流模式控制又分为峰值电流控制和平均电流控制，峰值电流的优点为：1)暂态闭环响应比较快，对输入电压的变化和输出负载的变化瞬态响应也比较快;2)控制环易于设计;3)具有简单自动的磁平衡功能;4)具有瞬时峰值电流限流功能等。
但是峰值电感电流可能会引起系统出现次谐波振荡，许多文献虽对此进行一定的介绍，但都没有对次谐波振荡进行系统研究，特别是其产生原因和具体的电路实现，本文将对次谐波振荡进行系统研究。
1 次谐波振荡产生原因以PWM调制峰值电流模式开关电源为例(如图1所示，并给出了下斜坡补偿结构)，对次谐波振荡产生的原因从不同的角度进行详细分析。
对于电流内环控制模式，图2给出了当系统占空比大于50%且电感电流发生微小阶跃△厶时的电感电流变化情况，其中实线为系统正常工作时的电感电流波形，虚线为电感电流实际工作波形。
可以看出：1)后一个时钟周期的电感电流误差比前一个周期的电感电流误差大，即电感电流误差信号振荡发散，系统不稳定;2)振荡周期为开关周期的2倍，即振荡频率为开关频率的1/2，这就是次谐波振荡名称的由来。
图3给出了当系统占空比大于50%且占空比发生微小阶跃AD时电感电流的变化情况，可以看出系统同样会出现次谐波振荡。
而当系统占空比小于50%时，虽然电感电流或占空比的扰动同样会引起电感电流误差信号发生振荡，但这种振荡属于衰减振荡。
系统是稳定的。
前面定性分析了次谐波振荡产生的原因，现对其进行定量分析。
mos管vds波形
mos管vds波形摘要：1.简介2.mos 管vds 波形的基本概念3.mos 管vds 波形的性质4.mos 管vds 波形的影响因素5.mos 管vds 波形的应用6.总结正文：1.简介MOS 管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管）是一种广泛应用于电子设备中的半导体器件，具有高输入电阻、低噪声和低功耗等特点。
在MOS 管中，VDS（V drain-source，漏源电压）波形是一个重要的参数，反映了漏源电流与漏源电压之间的关系。
本文将详细介绍MOS 管VDS 波形的基本概念、性质、影响因素及应用。
2.mos 管vds 波形的基本概念MOS 管VDS 波形是指在不同的漏源电压条件下，漏源电流随时间变化的现象。
通常情况下，VDS 波形可以分为两种：线性区（Ohmic region）和饱和区（saturation region）。
在linear region（线性区）中，漏源电流与漏源电压呈线性关系；而在saturation region（饱和区）中，漏源电流达到最大值，漏源电压不再增加，器件进入饱和状态。
3.mos 管vds 波形的性质MOS 管VDS 波形具有以下性质：- VDS 波形与沟道长度、氧化层厚度、栅源电压等参数密切相关。
- 在不同的工作条件下，VDS 波形可能呈现不同的形状，如三角波、矩形波等。
- VDS 波形对器件的性能有重要影响，如阈值电压、导通电阻等。
4.mos 管vds 波形的影响因素MOS 管VDS 波形受以下因素影响：- 沟道长度：沟道长度越短，VDS 波形越接近线性区。
- 氧化层厚度：氧化层厚度对VDS 波形没有直接影响，但会影响器件的阈值电压。
- 栅源电压：增加栅源电压会导致VDS 波形向饱和区偏移。
- 温度：温度对VDS 波形有一定影响，通常情况下，随着温度的升高，VDS 波形会向饱和区偏移。
电力电子电路常见波形及分析
电力电子电路常见波形及分析电力电子电路的功率输出级是在大信号条件下工作的电路，由于工作电压高、传输电流大，在电路的设计中经常需要对电路的各部分进行电压、电流和功率等参数的计算或估算，这种计算或估算甚至要细化到每一个元件。
电路参数的计算或估算可使设计者清楚地了解功率输出级各个部分的详细情况，这对于整个电路的设计和器件的选择是非常重要的。
计算电路参数的作用可大致归结为以下几点：(1)电路输出功率的分析。
电力电子电路的作用就是驱动大功率的负载，因此，电路输出的电压和电流能否满足负载的功率要求，是设计中首先必须考虑的问题。
(2)功率器件自身功耗的分析：电力电子电路中，功率器件工作在高电压、大电流的条件下，器件的功耗往往也会比较大，故在电路设计中，分析器件自身将承受的电压、电流和器件可能产生的功耗是合理选择功率器件和有效使用功率器件的重要前提。
(3)电路供电电源容量的确定。
电力电子电路常常要采用多组电源，分别为控制级、驱动级和功率输出级电路供电。
控制级电路属于小电力电子电路，因此其电源功耗很小。
驱动级电路在功率输出器件处于稳态时，电源功耗也很小，但在驱动功率器件动作的瞬间，其电流常会达到几安数量级，要根据驱动电路的具体参数设计此部分的电源容量。
功率输出级电路的供电方式有两种，一种是以稳压电源供电，故供电电源的容量应大于输出功率和功率器件自身功耗的总和；另一种是以电力线路的交流电源直接供电，此时也应根据输出功率和功率器件自身功耗考虑电力线路的容量和电力变压器的容量。
(4)印刷线路板布线形式的重要参考。
电力电子电路的功率输出级采用大信号方式工作，其导线上电压高、电流大，并且在电路状态发生切换时，流过大信号的导线会产生很大的电磁干扰。
因此，电力电子电路的印刷线路板布线时，要清楚每条导线的电流、电压值以及电磁干扰情况，并依据这些数据合理进行布线。
合理布线的基本要求是：将电流大的导线设置成较大的宽度，以保证导线的可靠性；使低电压导线尽量远离高电压导线，避免出现“打火”现象；将电磁干扰比较大的导线与易受干扰的小信号电路部分尽量在空间上隔离开，并避免大信号导线与小信号导线的平行摆放，以减少强信号部分对弱信号部分的干扰。
基于UC2844的单端反激电源原理及波形
单端反激拓扑的基本电路单端反激拓扑的基本电路（b）为Q1电流，（c）为次级整流二极管电流，（d）为Q1的Vce电压工作原理如下：当Q1导通时，所有的次级侧整流二极管都反向截止，输出电容(Co、C1)给负载供电。
T1相当于一个纯电感，流过Np的电流线性上升，达到峰值Ip。
当Q1关断时，所有绕组电压反向，次级侧整流二极管导通，同时初级侧线圈储存的能量传递到次级，提供负载电流，同时给输出电容充电。
若次级侧电流在下一周期Q1导通前下降到零，则电路工作于断续模式（DCM），波形如上图（b）（c）（d），反之则处于连续模式（CCM）电流模式控制芯片UC2844/3844内部框图如下工作时序图如下开关电源启动时输出时序不正确的案例：电动汽车驱动板有两路开关电源，如下图开关电源1的UC2844启动电路，其输出包含VDD5开关电源2的UC2844启动电路，其输出包含+5V电路尽管两路开关电源的启动电路中电容都是200uF，充电电阻是30kΩ，但由于开关电源2中D26的存在，使得开关电源2充电快，先开始工作，导致光耦U24的副边电源+5V比原边电源先建立。
当光耦U24的副边电源比原边电源先建立时，光耦会输出负压（V out+相对于V out-的电压），如下图。
CH1:VDD5电压CH2:+5V电压CH3:U31 pin6CH4：U31 Pin7光耦的负压会让运放U20输出一段600mV的负压，如下图U20 Pin1电压这段负压输入到控制板的比较器U5反向输入端，此时GENERATRIX信号的电压为-470mV，这个电压已经超过了比较器允许的最大负压（器件资料规定输入负压不得大于0.3V），在环境温度超过73℃时，-470mV 的电压会导致比较器U5输出异常。
高温上电报Er004故障分析报告.docxSIZE-D旧版开关电源UC2844电路1、电路正常工作时（1）启动初始开始的一段时间Pin1电压维持在7.2V，原因：（1）+15电压较低，反馈电路的光耦U17初级侧的二极管两端电压未达到导通门限，因而U17次级侧阻抗无穷大（开路）（2）2844的Pin2（内部误差放大器“-”端）接地，因此误差放大器输出为高电平，电压由芯片内部决定注：UC284X/UC384X芯片资料中误差放大器输出高电平的典型值为6.2V，测量其他产品开关电源启动时Pin1电压也都在6V左右，唯有这个电路Pin1电压偏高，但器件资料并没有给出高电平的最大值CH1:UC2844 Pin1CH2:UC2844 Pin3CH3:MOS驱动CH4：+15V当Pin1电压为7.2V 时，Pin3电压达到1V 则电流取样比较器输出翻转为高，驱动关闭。
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Vds峰值电压分析：
A． 电源桥式整流滤波后电压波形（输入电压*2开平均）；
B． 次级肖特基二极管产生的反向电压波形（如SR5100）；
C． 变压器漏感产生的尖峰波形（一般最大为110V，最好控制在80-100V以内），且每个尖峰都应比较平齐
（如蓝色虚线平齐），不能比较少的尖峰特别突出（如灰色圈尖峰超出其他值很多，这个部份要从两方面解
决：1.减小变压器漏感；2.调整吸收回路，绦纶电容较陶瓷电容好很多）。
测试Vds峰值电压时，示波器须用变压器与电网隔离（否则极易导致被测电源烧机），电压探头用100：1的；
峰值电压设计时必须保留100V左右的裕量，以免有少量峰值超高损坏开关管。
MOS管对尖峰的承受能力要强如三极管，三极管可能存在软击穿现象（耐压会逐渐降低），MOS管不会。
2012.04.28