开关电源电路原理(较深入)
开关电源工作原理超全解读
开关电源工作原理超全解读
开关电源是一种将交流电转换为稳定的直流电的设备，它通过电子开关器件的开关动作周期性地将输入电压切割成高频脉冲，然后经过滤波电路和稳压电路，最终输出稳定的直流电。
开关电源的工作原理主要包括以下几个部分：
1. 变压器：将输入的交流电压变压升高或降低，并进行隔离。
2. 整流：将变压器输出的交流电压通过整流电路转换为脉冲波形的直流电。
3. 滤波：通过滤波电路对脉冲波形的直流电进行平滑处理，去除掉其中的纹波成分，使得输出电压更加稳定。
4. 开关控制：通过控制开关器件（如MOS管、IGBT等）的
导通和截止来切割输入的交流电压，输出高频脉冲。
5. 输出稳压：将高频脉冲输入到变压器的副边或电感元件中，经过滤波和稳压电路，将输出的脉冲波形转换为稳定的直流电，以供电子器件使用。
总的来说，开关电源的工作原理就是通过控制开关器件的开关动作，将交流电压转换为高频脉冲，并通过滤波和稳压电路将脉冲波形转换为稳定的直流电。
开关电源具有输出电压稳定、效率高、体积小等特点，广泛应用于家庭电器、计算机、通信设备等领域中。
开关电源的工作原理
开关电源的工作原理
开关电源的工作原理是利用开关器件（如晶体管或MOSFET）将输入的直流电压（通常为电网交流电经过整流后得到的直流电压）通过开关操作转换为高频脉冲信号，再经过变压器和滤波电路得到输出的稳定直流电压。
工作原理如下：
1. 输入直流电压经过整流电路，得到大致稳定的直流电压。
2. 控制电路通过开关元件，周期性地将输入直流电压变为高频脉冲信号。
3. 高频脉冲信号进入变压器，经过变压器的变换、绝缘和隔离处理，得到相应的输出电压。
4. 输出电压通过滤波电路进行滤波，去除高频噪声，得到稳定的直流电压。
5. 控制电路监测输出电压，并根据需要调整开关元件的开关频率、占空比和工作状态，以保持输出电压稳定在设定值。
开关电源具有高效率、轻便、体积小、可调性强等特点，广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、工控设备等。
开关电源工作原理详细解析
开关电源工作原理详细解析开关电源是一种将输入电源进行高频开关，通过变压和整流来获得所需输出电压的电源装置。
其具有体积小、效果高、效率高以及可靠性好等特点，被广泛应用于电子设备中。
开关电源的工作原理主要包括三个基本环节：输入变压、高频开关和输出整流。
下面将详细解析开关电源的工作原理。
1.输入变压首先，将交流输入电源通过变压器进行变压。
变压器是由磁性材料制成的，通过电磁感应原理将输入电压转换为所需的输出电压。
变压器包括一个输入绕组和一个输出绕组，通过绕组的匝数比实现电压的变化。
输入变压结束后，得到所需的直流电压。
2.高频开关在输入变压后，输入电压变成了所需的直流电压。
接下来，将直流电压输入到高频开关电路中，这里的高频指的是开关管的开关频率达到了几十KHz~几十MHz。
高频开关电路由开关管、驱动电路、电感和电容等组成。
开关管是整个开关电源中重要的元件，其作用是开关输入电源的通断。
通常使用的开关管有MOSFET和IGBT两种。
驱动电路用于控制开关管的开关动作，以确保输出符合要求。
电感起到滤波的作用，它能够抵抗电流的变化，并将电流平滑地输出。
电容则起到稳压的作用，将波动电压平滑地转换为稳定的直流电压。
高频开关的原理是通过不断开关开关管，使输入电源以高频脉冲的形式提供给输出端。
开关时间很短，因此开关过程中电流的变化很小，这减小了能量损失。
3.输出整流高频开关电路的输出是以脉冲的形式存在的，需要进行整流处理，将脉冲电流转换为稳定的直流电流。
输出整流主要由输出电感、输出滤波电容和负载电阻组成。
输出电感和滤波电容起到平滑输出脉冲电流的作用，将脉冲电流转换为稳定的直流电流。
负载电阻则接收电源输出电流，并提供给负载使用。
除了上述三个基本环节外，开关电源还包括过压保护、电流限制和短路保护等功能。
这些功能是通过控制电压和电流的大小来实现的，避免电源过载。
总结起来，开关电源是通过变压和整流来获得所需输出电压的电源装置。
其工作原理包括输入变压、高频开关和输出整流。
开关电源电路分析
开关电源电路工作原理分析通信设备中经常会使用到开关电源。
现就公司入职培训时，设备所柴富起师兄《通信电源技术》课件中开关电源的电路作简要分析。
一、开关电源组成开关电源电路主要由：输入电磁干扰滤波（EMI）电路、整流电路、软启动电路、DC-DC 变换电路和次级滤波电路构成。
电路图如图1.1所示：图1.1二、开关电源各部分电路的工作原理2.1EMI滤波电路的工作原理该电路中C116是一个高压滤波电容，当有电压过高的交流电通过时，能通过C116形成回路，从而对后级电路没有影响；L102电感的作用是滤掉频率过高的交流电；C117和C118是两个去耦电容，和外壳（大地）连接在一起，起着保护的作用。
经过EMI滤波电路后得到一个频率适中电压稳定的交流电。
如图2.1 图2.1 所示。
2.2整流电路的工作原理整流电路是由四个二极管组合而成的整流桥，整流桥工作原理是：交流电的正、负半周期分别通过整流桥上的两对二极管，无论是哪对二极管导通，输出的都是正半周的交流电，因此得到从整流桥输出的电压波形如图2.2所示。
图2.22.3软启动电路的工作原理软启动电路工作原理是：当开关K101闭合时，R129、N10和R126被短路，N10光耦中的发光二极管不亮，从而控制Soft start电路检测端为高电平，Soft start电路开始工作，为DC-DC提供控制电压；当K101断开时，电流流经光耦中发光二极管使可控硅开启，Soft start电图2.3路检测端为低电平，Soft start电路停止工作。
C113和C114是两个极性电容，起的作用是滤波，通过C113和C114是两个极性电容后电压变为如图2.3所示。
2.4DC-DC变换电路的工作原理该电路左半部分是由四个相同的组合电路构成，每个组合电路中都有一个N沟道增强型MOS管、一个二极管、一个电容和一个电阻，其中二极管起续流保护，电容和电阻串联构成一个防浪涌保护。
每个MOS管的栅极分别接了V1、V2、Q3、Q4 四个控制电压，当栅极控制电压为高电平时MOS管导通，因此要保证电流流过该组合电路就必须保图2.4证V1、Q3同时为高电平或者同时为低电平，V2、Q3也得同时为低电平或者同时为高电平，既是V1、Q3和V2、Q3是不一样的电平，通过调节V1、Q3和V2、Q3间高低电平转换频率，就调节了输出电压的占空比，从而调节其电压的大小，也就是PMW调制。
开关电源电路详解图
开关电源电路详解图、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③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 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
各种开关电源电路原理详细解剖
各种开关电源电路原理详细解剖开关电源电路是一种常见的电源供电电路，其采用了开关管（如MOSFET、BJT等）等元件进行开关控制，通过快速的开关过程来调整输入电源的输出电压或电流。
开关电源电路具有高效率、小体积和稳定性等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
开关电源电路主要分为两个部分：输入端和输出端。
输入部分由滤波电路和整流电路组成，而输出部分则是由开关变换电路和滤波电路组成。
下面将详细介绍开关电源电路的原理。
1.输入端输入端主要包括变压器、整流电路和滤波电路。
变压器是将交流电源变换为所需的输入电压，在开关电源中通常采用高频变压器，可以有效减小体积。
整流电路使用整流二极管或整流桥，将交流电压转换为直流电压。
滤波电路用于降低输入电压的纹波，通常由电容和电感组成。
2.开关变换电路开关变换电路是开关电源电路的核心部分，主要包括开关元件、驱动电路和控制电路。
开关元件通常采用MOSFET或BJT，通过控制开关元件的导通和截止，实现输入到输出的电流或电压转换。
驱动电路负责对开关元件进行驱动，保证其正常工作。
控制电路根据输出电压或电流的变化情况，对开关元件的工作状态进行调整和控制。
3.输出端输出端主要由输出电感、输出电容和负载组成。
输出电感用于过滤开关元件产生的高频脉冲，减小输出纹波。
输出电容则用于提供稳定的直流输出电压。
负载是接在输出电容之后的电子设备，通过负载电流来消耗电源提供的电能。
开关电源电路的工作原理是：当输入交流电压通过滤波电路和整流电路转换为直流电压后，控制电路会监测输出电压或电流的变化情况，并根据需要对开关元件的工作状态进行调整。
当需要提供更大的输出电流时，开关元件导通，输入电源能量通过变压器传递到输出端；当需要较小的输出电流时，开关元件截止，变压器不再传递能量到输出端。
通过快速的开关过程，可以在较高频率下实现输入电压和输出电压的转换。
总结起来，开关电源电路通过开关元件的控制实现输入输出电压或电流的转换，具有高效率、小体积和稳定性等优点。
开关电源电路详解图
开关电源电路详解图一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成.辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下:二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护.当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰.当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流.因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③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 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路.当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通.如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。
浅析开关电源的原理及常见故障
浅析开关电源的原理及常见故障摘要：本文主要介绍了开关电源的工作原理及常见故障。
开关电源是一种高效、可靠的电源，广泛应用于电子设备中。
本文从电源的内部结构和工作原理入手，详细阐述了开关电源的工作过程。
同时也介绍了开关电源的常见故障，例如过温、过电流等，并提供相应的解决方法。
通过本文的阐述，读者能够更加深入地理解开关电源的原理及故障处理方法。
关键词：开关电源、工作原理、故障、过温、过电流。
正文：一、开关电源的原理开关电源是一种将直流电转换为交流电的装置。
与传统的线性电源相比，开关电源具有以下优点：1. 效率高：由于开关电源采用了高频开关技术，因此效率比线性电源高很多。
2. 体积小：开关电源的尺寸可以制造成非常小巧的体积，非常适合嵌入式系统的应用。
3. 功能强：开关电源有更多的保护功能，例如过温、过载、短路等功能。
开关电源包括以下几个部分：1. 输入电路：负责将市电转化成直流电。
2. 滤波电路：将输入信号中的噪声去掉。
3. 开关电路：将直流电转化成高频电流。
4. 变压器：将高频电流变换成低压电流。
5. 输出电路：将低压电流转化成直流电并输出供给负载使用。
二、常见故障处理1. 过温故障过温故障是开关电源常见的故障之一。
当开关电源在长时间大负载时，容易引起电源温度过高。
如果超温保护电路没有及时切断供电，则会导致设备的损坏。
解决方法：一旦发现开关电源过温，应立即停止使用，等到电源温度降至正常温度再重新使用。
2. 过电流故障过电流故障是开关电源另一个常见的故障。
当开关电源输出电流超过负载能力时，会引起电流的过大，导致电源及所连接的负载损坏。
解决方法：采用合适的负载，防止负载过大，导致开关电源故障。
3. 故障电压故障电压是开关电源中的一种常见故障。
当负载电流过大或输出电路长时间空载时，会导致输出电压过高或过低，导致设备无法正常工作。
解决方法：检查连接设备或更换合适的电源。
4. 硬件故障开关电源中的硬件故障较少见，但可能会影响电源的稳定性和可靠性。
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开关式稳压电源的工作原理
随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。
传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有40%－50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。
为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可达85%以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。
正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
一、开关式稳压电源的基本工作原理
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=U m×T1/T
式中Um —矩形脉冲最大电压值；
T —矩形脉冲周期；
T1 —矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路
、基本电路
图二开关电原基本电路框图
开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
２．单端反激式开关电源
单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。
电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。
所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。
当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。
唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。
单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。
３．单端正激式开关电源
单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。
这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。
当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。
为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于５０％。
由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200Ｗ的功率。
电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
４．自激式开关稳压电源
自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。
这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。
当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2中感应出使VT1基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1很快饱和。
与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic开始减小，在 L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压，使VT1迅速截止，这时二极管VD1导通，高频变压器Ｔ初级绕组中的储能释放给负载。
在VT1截止时， L2中没有感应电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。
这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器Ｔ的次级绕组向负载输出所需要的电压。
自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从，也省去了控制电路。
电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输人和输出相互隔离的优点。
这种电路不仅适用于大功率电源，亦适用于小功率电源＊
５．推挽式开关电源
推挽式开关电源的典型电路如图六所示。
它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。
电路使用两个开关管VT1和VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器Ｔ次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。
这种电路的优点是两个开关管容易驱动，主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。
电路的输出功率较大，一般在100－500Ｗ范围内。
６．降压式开关电源
降压式开关电源的典型电路如图七所示。
当开关管VT1导通时，二极管VD1截止，输人的整流电压经VT1和L向Ｃ充电，这一电流使电感Ｌ中的储能增加。
当开关管VT1截止时，电感Ｌ感应出左负右正的电压，经负载RL和续流二极管VD1释放电感Ｌ中存储的能量，维持输出直流电压不变。
电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。
这种电路使用元件少，它同下面介绍的另外两种电路一样，只需要利用电感、电容和二极管即可实现。
７．升压式开关电源
升压式开关电源的稳压电路如图八所示。
当开关管VT1导通时，电感Ｌ储存能量。
当开关管VT1截止时，电感Ｌ感应出左负右正的电压，该电压叠加在输人电压上，经二极管VD1向负载供电，使输出电压大于输人电压，形成升压式开关电源。
８．反转式开关电源
反转式开关电源的典型电路如图九所示。
这种电路又称为升降压式开关电源。
无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压，电路均能正常工作。
当开关管VT1导通时，电感L储存能量，二极管VD1截止，负载RL靠电容C 上次的充电电荷供电。
当开关管VT1截止时，电感Ｌ中的电流继续流通，并感应出上负下正的电压，经二极管VD1向负载供电，同时给电容Ｃ充电。