推挽式开关电源的优点和缺点
推挽电路的设计
电力电子应用课程设计班级电气1123 学号姓名专业电气工程与其自动化系别电子与电气工程学院指导教师陈万淮阴工学院电气工程系2015年5月开关电源是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以与家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。
它具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点，推挽变换器和正激变换器是两种常用的 DC/DC变换器。
推挽电路就是两个不同极性晶体管连接的输出电路。
推挽电路采用两个参数相同的功率BJT 管或MOSFET 管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。
推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。
推挽电路适用于低电压大电流的场合，广泛应用于功放电路和开关电源中。
关键词：双端电路推挽变换器一、设计思想与设计原理 01.1 推挽变换器 01.1.1设计目的 01.1.2 工作原理 01.1.3 基本关系 (2)1.2 推挽变换器的参数设计 (2)1.2.1 主功率变压器的设计 (3)1.2.2 开关管的选取 (4)1.2.3 副边整流管的选取 (4)1.2.4 滤波电感的设计 (5)1.2.5 滤波电容的设计 (6)1.2.6 控制电路关键参数设计 (6)二、PWM控制芯片选取与介绍 (7)2.1 PWM控制芯片选取 (7)2.2 KA3525引脚介绍 (7)三、设计调试 (9)四、设计总结： (13)4.1 电路总结 (13)4.2 心得体会 (13)参考文献 (14)一、设计思想与设计原理1.1 推挽变换器1.1.1设计目的通过本课题的分析设计，可以加深学生对间接的直流变流电路基本环节的认识和理解，并且对隔离的DC/DC电路的优缺点有一定的认识。
要求学生掌握推挽变换器的脉冲变压器工作特性，并学会分析该电路的各种工作模态，与开关管、整流二极管的电压电流参数设计和选取，掌握脉冲变压器的设计和基本的绕制方法，熟悉变换器中直流滤波电感的计算和绕制，建立硬件电路并进行开关调试。
推挽漏极尖峰
一推挽逆变器的原理分析主电路如图1所示：Q1，Q2理想的栅极（UG1,UG2）漏极(UD1,UD2)波形如图2所示：实际输出的漏极波形：从实际波形中可以看出，漏极波形和理想波形存在不同：在Q1,Q2两管同时截止的死区处都长了一个长长的尖峰，这个尖峰对逆变器/UPS性能的影响和开关管Q1,Q2的威胁是不言而喻的，这里就不多说了。
二Q1,Q2两管漏极产生尖峰的成因分析从图1中可以看出，主电路功率元件是开关管Q1,Q2和变压器T1。
Q1,Q2的漏极引脚到TI初级两边走线存在分布电感，T1初级存在漏感，当然T1存在漏感是主要的。
考虑到漏感这个因素我们画出推挽电路主电路等效的原理图如图4所示：从图4中可以看出L1,L2就等效于变压器初级两边的漏感，我们来分析一下Q1导通时的情形：当Q1的栅极加上足够的驱动电压后饱和导通，电池电压加到漏感L1和变压器T1初级上半部分，当然绝大部分是加到T1初级上半部分,因为L1比T1初级上半部分电感小得多。
此时Q2是截止的，主电路电流方向为从电池正极到T1初级上半部分到L1到Q1的DS再回到电池的负极;L1上电压的极性为左负右正，T1初级上半部分电压的极性为上负下正，如图5所示：当Q1栅极信号由高电平变为低电平时，此时Q2也还截止，即死区处Q1,Q2都不导通，T1初级上半部分由于和次级耦合的原因，能量仅在Q1导通时向次级传递能量，到Q1截止时T1初级上半部分上端的电位已恢复到电池电压，而L1可以看做是是一个独立的电感，它储存的能量耦合不到变压器T1的次级。
但是，随着Q1由导通转向截止，L1上的电流迅速减小，大家知道电感两端的电流是不能突变的，根据自感的原理L1必然要产生很高的反向感生电动势来阻碍它电流的减小，所以此时电感电压的极性和图5相反，T1初级上半部分的电压为0，两端点的电压都等于电池电压，此时Q1漏极的电压就等于L1两端的电压和电池电压之和，这就是Q1,Q2两管漏极产生尖峰的原因，如图6所示。
开关电源：单管自激,反激,推挽,半桥,全桥
图 2.4 单端正激式开关电源
单端反激式开关电源 反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励 时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的 激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式 开关电源。反激式开关电源是在反极性（Buck—Boost）变换器的基础上演 变而来的，它具有以下优点： 比正激式开关电源少用一个大储能滤波电感及一个续流二极管，因此，体积 比正激式开关电源的要小，且成本也要低。
C18 Q5 C1815 22u50V
+
D17 R21 1N4148 12k
R27 1.5k
HW.79 94V-0
S-100N-R5
2000-11-21
+
C17 1u50V
MW
S-100-24 IN 110VAC 1.9A IN 220VAC 0.8A OUT 24VDC 4.5A
TL494 管脚功能及参数
+
R3 100R 2W 102 1kV FMX 1
C2
+V +V
1k 2W
C1 +
SCK054
TF-096
C3
D3S B-60 -0.5
N C10 4.7u50V T2 D7 R6 T028 15R
3A250V R13 580k 1/2W RT C6 220u 200V 470u 35V x5
开关电源：单管自激，反激，推挽，半桥，全桥
单端正激式开关电源 正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正被直流电压激励 时，变压器的次级线圈正好有功率输出。它是在 BUCK 电路的开关管 Q 与续 流二极管 D 之间加入单端变压隔离器而得到的。它具有以下优点： 1) 正激变换器利用高频变压器的一次侧、二次侧绕组隔离的特点，可以方 便的实现交流电网和直流输出之间的隔离。 2) 正激变换器电路简单，成本很低，能方便的实现多路输出。 3) 正激变换器只有一个开关管，只需一组驱动脉冲；其对控制电路的要求 比双端变换器低。
常见几种开关电源理论教程及电路图(杂项)
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可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压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×式中为矩形脉冲最大电压值。
为矩形脉冲周期。
为矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当与不变时，直流平均电压将与脉冲宽度成正比。
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源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，整流二极管处于截止状态，在初级绕组中储存能量。
当开关管截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及整流和电容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－Ｗ，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－之间。
漏极开路输出和推挽输出
漏极开路输出和推挽输出一、漏极开路（OD）输出：漏极开路（OD）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。
将上面的三极管换成场效应管即可。
这样集电极就变成了漏极，OC就变成了OD，原理分析是一样的。
对于漏极开路（OD）来说，输出端相当于三极管的集电极。
要得到高电平状态需要上拉电阻才行。
适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20ma以内）。
要实现线与需要用OC（open collector）门电路。
是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务。
电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小，效率高。
输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。
在电路设计时我们常常遇到开漏（open drain）和开集（open collector）的概念。
所谓开漏电路概念中提到的漏就是指MOSFET的漏极。
同理，开集电路中的集就是指三极管的集电极。
开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。
一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。
完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。
如图1所示：组成开漏形式的电路有以下几个特点：1. 利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动（或驱动比芯片电源电压高的负载）。
当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。
IC内部仅需很下的栅极驱动电流。
如图1。
2. 可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。
形成与逻辑关系。
如图1，当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0了。
这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。
如果作为输出必须接上拉电阻。
接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快；上升延是无源的外接电阻，速度慢。
如果要求速度高电阻选择要小，功耗会大。
所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。
推挽开关电源工作原理
推挽开关电源工作原理推挽开关电源是一种常用的电源供电方式，它的工作原理可以简单概括为将输入电压通过推挽电路转换为输出电压的过程。
推挽开关电源具有高效率、稳定性好、输出电压范围广等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
推挽开关电源的工作原理如下：首先，输入电压通过输入端进入推挽电路。
推挽电路由两个开关管组成，一个是NPN型晶体管，另一个是PNP型晶体管。
这两个晶体管分别被驱动，使其交替导通和截止。
当NPN晶体管导通时，输出端与输入端相连，此时输出端的电压与输入电压相等；当PNP晶体管导通时，输出端与地相连，此时输出端的电压为零。
通过这种交替导通和截止的方式，可以实现输出电压的转换。
推挽开关电源的工作过程可以分为两个阶段：导通阶段和截止阶段。
在导通阶段，NPN晶体管导通，输入电压通过NPN晶体管传递到输出端，输出端的电压与输入电压相等。
在截止阶段，PNP晶体管导通，输出端与地相连，输出端的电压为零。
通过不断交替进行导通和截止，可以实现输出电压的稳定转换。
推挽开关电源的输出电压可以通过调节驱动两个晶体管的信号波形的占空比来实现。
占空比是指晶体管导通时间与总周期之比。
通过改变占空比，可以改变导通阶段和截止阶段的时间比例，从而改变输出电压的大小。
当占空比增大时，导通时间增加，输出电压也增大；当占空比减小时，导通时间减少，输出电压也减小。
推挽开关电源还可以通过添加滤波电路来提高输出电压的稳定性。
滤波电路可以滤除电源中的噪声和纹波，使输出电压更加稳定。
常用的滤波电路包括电容滤波和电感滤波。
电容滤波通过将电容与输出端相连，利用电容的充放电特性来平滑输出电压；电感滤波通过将电感与输出端相连，利用电感的储能和释能特性来平滑输出电压。
通过合理选择和设计滤波电路，可以使输出电压的纹波系数降低到很小的水平，提高输出电压的稳定性。
推挽开关电源是一种高效、稳定的电源供电方式，其工作原理是通过推挽电路将输入电压转换为输出电压。
通过调节晶体管的导通和截止时间，可以实现输出电压的转换。
mos管推挽电路直通问题
mos管推挽电路直通问题
MOS管推挽电路是一种常见的功率放大电路，用于驱动负载，例如音频功率放大器和直流电机驱动器等。
在MOS管推挽电路中，通常会使用N沟道MOSFET和P沟道MOSFET来实现双向驱动。
这种电路的优点包括高效率、低静态功耗和良好的线性特性。
然而，MOS管推挽电路也存在一些问题需要注意。
首先，由于MOSFET的开关特性，存在开关过渡过程中的交叉导通问题。
这可能导致短路和功率损耗。
为了解决这个问题，通常会在MOS管推挽电路中添加驱动器电路来确保MOSFET在开关过程中能够迅速切换。
其次，MOS管推挽电路在实际应用中需要考虑到电路中的反激电压和过电压保护。
由于负载特性和电源波动等原因，MOSFET可能会受到反向电压冲击，因此需要设计相应的保护电路来防止MOSFET 损坏。
另外，温度对MOS管推挽电路的影响也需要考虑。
由于MOSFET 的导通特性和热特性，温度的变化会影响电路的性能和稳定性。
因此，在设计MOS管推挽电路时，需要考虑散热和温度补偿等因素，以确保电路在不同温度下的可靠性和稳定性。
总的来说，MOS管推挽电路在实际应用中需要综合考虑开关过渡、反激电压保护和温度影响等多个方面的问题，以确保电路的性能和可靠性。
在实际设计中，需要进行充分的分析和测试，以找到最佳的解决方案。
正激反激原理对比分析
反激式开关电源的优点和缺点1 反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。
反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。
即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。
反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。
由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。
特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。
2 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。
由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下一个周期事，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应，即改变占空比，因此，反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。
有时，当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候，反激式开关电源输出电压可能会产生抖动，这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。
3 反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低。
反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大，容易产生磁饱和。
另一方面是因为变压器的输出功率小，需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量的大小。
因此，反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，从而会降低开关电源变压器的工作效率，并且漏感还会产生反电动势，容易把开关管击穿。
推挽式开关电源设计
推挽式开关电源设计推挽式开关电源是一种常见的DC-DC转换电路，其特点是高效、高稳定性和小体积。
本篇文章将详细介绍推挽式开关电源的设计过程和要点。
一、推挽式开关电源的基本原理推挽式开关电源是一种通过不断开关开关管来实现电能转化的电源。
它采用一个开关管和一个二极管构成半桥结构，通过不断地开关来控制输出电压和电流。
其中，开关管的工作周期由控制信号调节。
当控制信号为低电平时，开关管闭合，电流通过二极管流向负载；当控制信号为高电平时，开关管打开，电流流向负载。
推挽式开关电源的工作原理如下：1.当控制信号为低电平时，开关管闭合，电流通过二极管从输入端供电到负载。
2.当控制信号为高电平时，开关管打开，电流从输入端供电到输出端。
3.通过不断地改变开关管的状态，可以实现电能的转换和输出。
二、推挽式开关电源的设计要点1.输入电压范围选择：根据实际需求和使用场景，选择合适的输入电压范围。
2.输出电压和电流选择：根据负载需求，选择合适的输出电压和电流。
3.开关管和二极管选择：根据输入和输出电压范围选择合适的开关管和二极管。
4.控制电路设计：设计合适的控制电路，以实现对开关管的控制。
5.过压和过流保护：添加过压和过流保护电路，以保护开关管和负载。
6.PCB布局和散热设计：合理设计PCB布局，提高散热效果。
三、推挽式开关电源的步骤和流程1.确定输入输出需求：确定输入电压和输出电压、电流的需求。
2.选择开关管和二极管：根据输入输出需求选择合适的开关管和二极管。
3.设计控制电路：设计合适的控制电路，实现对开关管的控制。
4.添加保护电路：添加过压和过流保护电路。
5.PCB布局和散热设计：设计合理的PCB布局，提高散热效果。
6.原理图设计和PCB设计：根据前面的设计要求，完成原理图设计和PCB设计。
7.检查和调试：完成PCB制作后，对电源进行检查和调试。
8.试验和验证：进行电源的试验和验证。
在设计推挽式开关电源时，需要考虑输入输出需求、选择合适的开关管和二极管、设计控制电路、添加保护电路、进行PCB布局和散热设计等多个方面。
开关电源电路原理(较深入)
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。
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推挽式开关电源的优点和缺点
什么是推挽式开关电源？
推挽式开关电源（Push-pull Switching Power Supply）是一种常用于电子设备
中的电源转换器，可将通过交流电源供应的电能转换为直流电能供给设备使用。
和其他类别的开关电源相比，推挽式开关电源有其独特的优劣点。
推挽式开关电源的优点
高效率
推挽式开关电源采用了高频开关技术，能够将输入电压快速转换为需要的电压。
这种转换方式使得推挽式开关电源比传统线性变压器更加高效，能够达到更高的电能转换效率。
推挽式开关电源经常被应用于需要高效率的场合，特别是在大型计算机、数据中心等需要大量功耗的设备中得到广泛应用。
更小的尺寸
推挽式开关电源的高效率并不仅仅带来了能源的节省，同时在物理尺寸上相对
更加小巧。
推挽式开关电源采用的元器件工作频率较高，所以可以采用更小的元件来实现同样的功率处理。
因此，推挽式开关电源相对于同等功率的线性电源，可以在物理规模上更加紧凑。
降压处理
推挽式开关电源在电路设计上能够实现降压处理，这种特点是它在一些特别需
要应用于针对特定输出电压的场合得到了广泛应用。
由于推挽式开关电源可以降压处理，可以在一些行业中大量应用，例如电影和电视制作领域，音乐演出和住宅影院等领域中的音频功放器。
推挽式开关电源的缺点
噪声
推挽式开关电源中存在输出信号噪声。
虽然噪声水平可以经过一些降噪装置进
一步处理，但是在一些应用场合中，输出的噪声还是会控制应用场合的成功。
开发难度
相对于线性电源，推挽式开关电源采用的处理流程更加复杂，需要的技术更多、更先进。
这种技术复杂性使得推挽式开关电源的开发难度在一定程度上增加，还需
要花费大量的时间和金钱进行研发。
当然，当推挽式开关电源被精心设计并制造成功后，可以成为同等规模的线性电源之劣。
噪声和电磁干扰
推挽式开关电源的高频工作频率有时会导致一些电磁干扰和噪声问题。
这种干扰和噪声不仅可以影响设备内部的其他元器件，还可能传到设备外部，使得这两者内部和周围的装置也受到干扰。
在一些场合中，扼制这种干扰和噪音将是制定产品设计方案时要考虑的重要考量。
结论
虽然推挽式开关电源存在噪声和电磁干扰的问题，但它的高效率和更小的尺寸使其在电子行业中需求量相当高。
在各种电源转换器中，推挽式开关电源制造之前需要进行更多的准备和设计，但是，当成功地制造出推挽式开关电源后，可以实现效率较高的电源转换，使其在电子设备中更加受欢迎。