开关电源分析与设计B
东元 海利普开关电源电路分析
两例变频器开关电源电路实例——兼论电容C23在电路中的重要作用先看以下电路实例：图1 东元7200PA 37kW变频器开关电源电路CN4图2 海利普HLPP001543B型15kW变频器开关电源电路图1、图2电路结构和原理基本上是相同的，下面以图1电路例简述其工作原理。
开关电源的供电取自直流回路的530V直流电压，由端子CN19引入到电源/驱动板。
电路原理简述：由R26~R33电源启动电路提供Q2上电时的起始基极偏压，由Q2的基极电流Ib的产生，导致了流经TC2主绕组Ic的产生，继而正反馈电压绕组也产生感应电压，经R32、D8加到Q2基极；强烈的正反馈过程，使Q2很快由放大区进入饱合区；正反馈电压绕组的感应电压由此降低，Q2由饱合区退出进入放大区，Ic开始减小；正反馈绕组的感应电压反向，由于强烈的正反馈作用，Q2又由放大状态进入截止区。
以上电路为振荡电路。
D2、R3将Q2截止期间正反馈电压绕组产生的负压，送入Q1基极，迫使其截止，停止对Q2的Ib的分流，R26-R33支路再次从电源提供Q1的起振电流，使电路进入下一个振荡循环过程。
5V输出电压作为负反馈信号（输出电压采样信号）经稳压电路，来控制Q2的导通程度，实施稳压控制。
稳压电路由U1基准电压源、PC1光电耦合器、Q1分流管等组成。
5V输出电压的高低变化，转化为PC1输入侧发光二极管的电流变化，进而使PC1输出测光电三极管的导通内阻变化，经D1、R6、PC1调整了Q2的偏置电流。
以此调整输出电压使之稳定。
这是我的第二本有关变频器维修的书中，对图1电路原理的简述，由于疏漏了对电容C23作用的讲解，给读者带来了一些疑问：1）N2绕组负电压是如何加到Q2基极的？2）电路中C23的作用是什么？3）C23的充、放电回路是怎样走的？这3问题涉及到电路原理的关键部分，无它，开关电管Q2即无法完成由饱和导通→进入放大区→快速截止→重新导通的工作状态转换，三个问题其实又只是一个问题，即图1的C23（或图2中的C38）究竟对电路的工作状态转换起到怎样的重要作用？先不要忙，将这个问题暂且按下不表，先说几句题外话。
【最牛笔记】开关电源设计全过程！
【最⽜笔记】开关电源设计全过程！反激变换器设计笔记1、概述开关电源的设计是⼀份⾮常耗时费⼒的苦差事，需要不断地修正多个设计变量，直到性能达到设计⽬标为⽌。
本⽂step-by-step 介绍反激变换器的设计步骤，并以⼀个6.5W 隔离双路输出的反激变换器设计为例，主控芯⽚采⽤NCP1015。
基本的反激变换器原理图如图 1 所⽰，在需要对输⼊输出进⾏电⽓隔离的低功率（1W～60W）开关电源应⽤场合，反激变换器（Flyback Converter）是最常⽤的⼀种拓扑结构（Topology）。
简单、可靠、低成本、易于实现是反激变换器突出的优点。
2、设计步骤接下来，参考图 2 所⽰的设计步骤，⼀步⼀步设计反激变换器1.Step1：初始化系统参数------输⼊电压范围：Vinmin_AC 及Vinmax_AC------电⽹频率：fline（国内为50Hz）------输出功率：（等于各路输出功率之和）------初步估计变换器效率：η（低压输出时，η取0.7～0.75，⾼压输出时，η取0.8～0.85）根据预估效率，估算输⼊功率：对多路输出，定义KL（n）为第n 路输出功率与输出总功率的⽐值：单路输出时，KL（n）=1.2. Step2：确定输⼊电容CbulkCbulk 的取值与输⼊功率有关，通常，对于宽输⼊电压（85～265VAC），取2～3µF/W；对窄范围输⼊电压（176～265VAC），取1µF/W 即可，电容充电占空⽐Dch ⼀般取0.2 即可。
⼀般在整流后的最⼩电压Vinmin_DC 处设计反激变换器，可由Cbulk 计算Vinmin_DC：3. Step3：确定最⼤占空⽐Dmax反激变换器有两种运⾏模式：电感电流连续模式（CCM）和电感电流断续模式（DCM）。
两种模式各有优缺点，相对⽽⾔，DCM 模式具有更好的开关特性，次级整流⼆极管零电流关断，因此不存在CCM 模式的⼆极管反向恢复的问题。
电源pcb设计指南包括PCB安规emc布局布线PCB热设计PCB工艺
电源pcb设计指南包括：PCB安规、emc、布局布线、PCB热设计、PCB工艺导读1.安规距离要求部分2.抗干扰、EMC部分3.整体布局及走线部分4.热设计部分5.工艺处理部分1.安规距离要求部分安全距离包括电气间隙（空间距离），爬电距离（沿面距离）和绝缘穿透距离。
1、电气间隙：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离。
2、爬电距离：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。
一、爬电距离和电气间隙距离要求，可参考NE61347-1-2-13/GB19510.14.（1）、爬电距离:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥2.5mm，输入电压250V-500V时，保险丝前L—N≥5.0mm；电气间隙:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥1.7mm，输入电压250V-500V时，保险丝前L—N≥3.0mm；保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。
（2）、一次侧交流对直流部分≥2.0mm（3）、一次侧直流地对地≥4.0mm如一次侧地对大地（4）、一次侧对二次侧≥6.4mm，如光耦、Y 电容等元器零件脚间距≤6.4mm 要开槽。
（5）、变压器两级间≥6.4mm 以上，≥8mm加强绝缘。
2.抗干扰、EMC部分在图二中，PCB 布局时，驱动电阻R3应靠近Q1（MOS管），电流取样电阻R4、C2应靠近IC1的第4 Pin，如图一所说的R应尽量靠近运算放大器缩短高阻抗线路。
因运算放大器输入端阻抗很高，易受干扰。
输出端阻抗较低，不易受干扰。
一条长线相当于一根接收天线，容易引入外界干扰。
在图三的A中排版时，R1、R2要靠近三极管Q1放置，因Q1的输入阻抗很高，基极线路过长，易受干扰，则R1、R2不能远离Q1。
在图三的B中排版时，C2要靠近D2，因为Q2三极管输入阻抗很高，如Q2至D2的线路太长，易受干扰，C2应移至D2附近。
二、小信号走线尽量远离大电流走线，忌平行，D>=2.0mm。
反激开关电源设计之环路分析
反激开关电源设计之环路分析频域分析是开关变换器的设计难点，困扰着不少电源工程师，芯朋微技术团队从工程应用、理论建模和软件仿真三方面入手，结合最新的反馈控制技术，为大家揭开反激开关电源频域分析设计的神秘面纱！1SSR与PSR架构对比SSR直接采样输出电压，无静差控制；PSR采样供电绕组，估算输出电压，有静差控制。
SSR对变压器工艺要求不高；PSR对变压器工艺要求高，通常需要R3减小漏感振荡和R2加速断开VDD回路。
SSR环路补偿器外置；PSR环路补偿器集成于芯片。
SSR环路不稳通常由环路补偿器设置不当引起；PSR环路不稳通常由采样引起。
2闭环系统稳定条件闭环系统稳定的条件是开环传递函数T cPvK不为-1，在伯德图上定义了相位裕量和增益裕量来判断稳定性。
3稳定性判断方法建模法利用状态空间平均法或电路平均法推导出系统各个环节的传递函数，用相关软件绘出开环传递函数的Bode图。
仿真法利用仿真软件的AC Sweep功能，扫描出开环传递函数的Bode图。
测量法利用频率响应分析仪在电源反馈回路注入不同频率信号调制变换器，并获取电源输出端的响应信号，从而测量出开环传递函数的Bode图。
4控制对象建模 PWM调制PWM控制：固定开关频率，调整导通占空比控制输出电压。
功率管的开通时刻由内部时钟决定，当Ip电流等于参考电流Ipref(电压环产生)时关断功率管。
利用平均法可推导出控制对象传递函数：CCM控制对象PvDCM控制对象PvPFM调制PFM控制：固定Ipref，调整开关频率控制输出电压。
利用电路平均法可推导出控制对象传递函数：DCM控制对象5环路补偿器6SSR与PSR稳定性对比SSR由于环路补偿器外置，且采样环节工作在线性区，可通过FRA法，准确得到开环传递函数Bode图；PSR由于环路控制器集成，且反馈回路工作在强非线性区(脉冲采样变压器辅助绕组，估算输出电压)，FRA法不再适用。
SSR控制对象只有90度相移(忽略高频右半平面零点)，但叠加环路补偿器的纯积分的90度相移，存在不稳定可能(-180度)，需靠合理设计零点来提升相位裕量和增益裕量；PSR环路补偿器由于没有纯积分，开环传递函数达不到180度相移，不存在环路上的不稳定情况(假定芯片内置极点合理)。
ACDC开关电源的设计
AC/DC开关电源的设计一． 技术要求1.1 AC/DC 开关电源 1．输出电压： 直流，纹波电压（峰峰值）小于额定电压的0.5% 2． 输入电压： AC 三相380V ±10％ 3． 输入电压频率： 50±5HZ 4． 负载短时过载倍数： 200％ 5． 瞬态特性： 较好6．技术指标要求： 输出直流电压(V)10~12~14输出电流（A ）140 1.2 设计条件1） 电路形式 全桥 全波整流 2） 工作频率 20KHZ3） 逆变器电路最高，最低电压 DC 592～450V4） 输出电压 max o V =14VDC min 10o V VDC = 输出电流 150A5） 开关管最大导通时间 max o T ＝22.5us 6） 开关管导通压降 1U ∆=3V7） 整流二极管导通压降 2U ∆＝1V 8） 变压器允许温升 25C ︒ 9） 电原理图二、主电路原理与设计2.1主电路工作原理380V 市电经不控整流后变成了脉动的直流电，经直流滤波电路后变成平稳的直流供给逆变电路，逆变桥在驱动信号的作用下根据正弦脉宽调制原理将直流电变成一定电压一定频率的交流电，再经过隔离变压器来实现电压的匹配，经过整流来得到直流更好的直流电，经直流滤波隔离后供给负载。
采用SPWM 调制方式，通过电压负反馈调节输出电压，使输出电压稳定在一定的范围内。
2.2主电路结构UVW主电路原理简图如图所示主电路主奥包括以下几个部分：1）不控整流部分：主要采用三相不控整流，该电路结构简单，可靠性高。
2）DC滤波部分：注意用无源滤波电路来使电路中的有害谐波减少，提高对以后电路供电的可靠性。
3）逆变电路：采用功率IGBT为开关器件，SPWM调制方式，利用电压负反馈构成闭环控制，稳定输出电压。
4）隔离电路：主要是用隔离变压器来实现电路的隔离和电压的匹配。
5）二次逆变部分：注意是实现电压的二次变换，来实现供电的高可靠性和高直流性。
开关电源环路设计与计算
Ro
+ ss
LCo1 n2 D'2
)
right 系统右半平面零点: On-B 负载电容ESR 零点:
wrz
=
n2Ro (1− D)2 Lm D
wz
=
1 Ro1C
On-Bright confidential
11
右半平面零点(RHZ)的直观理ao解 RHZ在boost, buck-boost, flyback(占空比由输入输出电压和匝比决 np 定)CCM中都存在,而DCM中没有RHZ。 Te 负载突然增加→输出电压下降→EA+PWM 反应→占空比增大(Wrong to Way)→反激时间减小→输出电流减小(通过输出diode)→输出电压下降更多 l (临时)。此即典型RHZ响应特性。 On-Bright Confidentia 在DCM中，占空比增大导致输出电流增大，故不存在此RHZ
fiden 控制模式 n ¾ 电压模式 o ¾ 电流模式
ht C 开关电源系统可分为两大块 -Brig ¾ 负反馈回路(feedback loop) On ¾ 保护功能(OVP, OCP, OTP ……)
On-Bright confidenቤተ መጻሕፍቲ ባይዱial
4
开(OV关no-Bl电traigg源het MC系oon统dfeid基PeWn本tiaMl组tSo成yTsetn部epma分)o
On-Bright confidential
24
环路的补偿考虑
出况一环环通裕者位统对跨也些路路常量高增有(这接可高需补补(频益1G8样，以频要偿偿的带0ai-等n或适极补的网。宽9O0效m者当点偿目络内=na9为r-输引或以的放只0gB°环irn出入者获是在有ig)相路，到一零得：E一h位带A因t地些点足在个C裕宽(为e。零。够带极or量内环rn在点的宽点o)只rf路i环或相内(，da一有m存e路者位等pn个或一在l的极裕效itf导者个i很iae其点量为rl致一极多,t他以(单oP9个点例零h地抵极0Ta°极)如极es方消点.en相点.T点m，环系.pL移和，a4a根路统r3go，一1i据带.低)n个的)实宽从环频零和输际外而路的极增入情的系单或点益输
基于UC3845的反激开关电源设计
本电源设计拟采用UC3845电流控制型芯片开关电源。
电源数量：1.±150V，2．两路+12V3.+5V4.+3.3V5.+1.8V6.-12V其中1.2.3.6之间需要互相隔离。
3.6之间可以不隔离。
每路功耗分析1、±150V要求电流最大不超过30Ma,故该路路最大功率P1=150*0.03=4.5W。
2、两路+12V相同，只是要互相隔离，每路功率为0.6W,故P2=0.6*2=1.2W。
3、第3路+5V主要为系统控制部分供电，其第4路和第5路均由第3路而来。
为保证可靠性并为以后升级留下余量，电源系统 1.8V能够提供的电流大于300mA;整个系统在3.3V上消耗的电流与外部条件有很大的关系，这里假设不超过200ma,故3.3V电源能够提供600ma电流电流即可。
与3.3V连接的外设有：液晶的部分接口；外部RTC接口；键盘接口，ADC接口；其他如指示灯，蜂鸣器，看门狗等。
故P3=1.8*0.3+3.3*0.6=2.52W。
4、从+5V到+3.3V和+1.8V通过LEO芯片（SPX1117或者LM1117），这两个芯片要消耗一定的功耗。
从+5V到+1.8V压降 3.2V，电流为0.3A，故P5-1.8=3.2*0.3=0.96W，从+5V到 3.3V压降为 1.7V，电流为0.6A，故P5-3.3=1.7*0.6＝1.02W。
所以P4=0.96+1.02=1.98W。
5、液晶主要有+5V和-12V供电，功耗P5为两片SED1520功耗2*0.25＝0.5W，还有背光电源的功耗，估算为0.25W,故P5＝0.5+0.25＝0.75W。
从以上分析来看，系统总的最大功耗Pmax=P1+P2+P3+P4+P5=4.5+1.2+2.52+1.98+0.75=10.95W＝11W。
所以最后需要的电源：1、±150V/0.03A2、两路+12V/0.05A3、+5V/1A4、-12V/0.07A高频变压器设计方法一高频变压器的设计是研制单片开关电源的关键技术。
开关电源环路设计与计算
开关电源环路设计与计算开关电源是一种将输入的直流电转换为所需要的输出电压的电源。
其主要由开关元件、功率变压器、整流电路和滤波电路组成。
在进行开关电源的设计与计算时，需要考虑到输入电压范围、输出电压稳定性、功率转换效率、电磁干扰等因素。
首先，设计开关电源需要确定所需的输入电压范围和输出电压稳定性。
根据实际需求选择开关电源的输入电压范围，一般常见的输入电压为220V交流电。
对于输出电压稳定性的要求，需要根据实际应用来确定。
例如，对于电子设备来说，输出电压稳定性要求较高。
其次，需要选择开关元件和功率变压器。
开关元件一般选择功率MOSFET或IGBT，这两种开关元件都具有较高的开关速度和效率。
功率变压器则需要根据输出电压和输出功率来选择合适的型号。
然后，设计整流电路。
整流电路一般采用整流桥进行整流。
通过改变整流桥的二极管的导通方式，可以实现不同的输出电压。
最后，设计滤波电路。
滤波电路可以通过电感和电容的组合来实现对电源纹波的滤除。
通过计算电感和电容的取值，可以达到所需的滤波效果。
在进行开关电源的计算时，需要进行一系列的参数计算。
首先，需要计算开关元件的导通和关断损耗。
根据开关元件的参数，可以计算其导通状态下的功耗和关断状态下的功耗。
然后，需要进行功率变压器的设计和计算。
根据输入电压和输出电压的比值，可以计算变压器的变比。
同时，根据输出功率的大小，可以计算变压器的功率。
接下来，需要计算整流电路的输出电压和输出电流。
根据变压器的变比和整流电路的设计，可以计算输出电压和输出电流的大小。
最后，需要计算滤波电路的电感和电容的取值。
可以根据输出电压纹波的要求，选择合适的电感和电容。
除了上述的设计和计算，还需要考虑到开关电源的保护和安全性。
例如，需要添加过压保护、过流保护和短路保护等电路来保护开关电源和输出负载的安全。
总之，开关电源的设计与计算是一个复杂的过程，需要考虑到多个因素。
通过正确的设计和计算，可以实现稳定、高效、安全的开关电源。
小功率开关电源设计
输出电路：用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流电压输出。
控制电路：输出电压经过分压、采样后经此电路与基准电压进行比较、放大。
频率振荡发生器：由频率震荡发生器产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。
电能的转换通常使用高频电子开关，在它的一个开关周期T内，其接通时间 与整个周期之比称为接通占空比，即接通占空比D= /T,开关断开时间 与周期之比称为断开占空比，即断开占空比D'= /T。容易知道，D越大，负载上的电压就越高，这表明电子开关接通时间越长，负载感应电压、工作频率越高，这有助于开关电源的高频变压器实现小型化和增加能量传递速度。但同时开关电源中断开关功率管、高频变压器、控制集成电路以及输入整流二极管的发热量也会变高、加大损耗。
2.
2.1
开关电源的核心电路是开关电源中的电力电子电路，即主电路。对不同种类开关电源主电路的工作原理有深入的理解，是进行开关电路选型的基础，也是主电路和控制电路设计的基础。
根据电路是否具有回馈能力、输入端和输出端是否电气隔离以及电路的结构形式等三个原则，可以将开关电源中的电力电子电路分为不同的种类。不同种类的电路有着不同的特点和应用场合。总的来说，非回馈型的电路要比回馈型的电路结构简单、成本低，而绝大部分应用不需要开关电源具备回馈能力，所以，非回馈型的电路应用远比回馈型的电路广泛。非隔离型的电路要比隔离型的电路结构简单、成本低，但多数应用需要开关电源的输入端与其输出端隔离，或需要多组相互隔离的输出，因此，隔离型的电路应用更为广泛。
The thesis, completed the following:
(1)Need to select the switching power supply topology;
台达-开关电源基本原理与设计介绍
開關電源基本原理与設計介紹Summary基本原理介紹開關電源中的相關設計基本原理介紹¾DC-DC變換器主要架构及其拓補¾EMI 部分¾PFC 部分¾同步整流部分¾均流技術¾保護与控制線路SPS基本原理框圖基本原理簡介一般由三部分組成:一是輸入回路.二是輸出回路.三是控制回路.輸入回路由EMI濾波電路.高壓整流濾波.隔離變壓器初級和高壓方波切割元件所組成，其與電網直接連接高電壓.輸出回路由隔離變壓器次級.低壓整流濾波電路所組成，其與控制回路都由低壓電子元器件組成.輸入回路與輸出回路兩者間採用隔離變壓器進行隔離確保人身與低壓電子器件之安全，這樣不僅達到高低電壓隔離,還做到高低電壓的轉換功能.工作原理交流輸入電壓(AC)經EMI濾波電路濾波一些電網來的干擾與雜訊後, 直接予以整流與濾波得到高壓直流(DC).再將直流高壓進入方波切割器件(MOSFET)中,切割成20~200KHZ的高頻電壓方波信號.該方波信號進入隔離變壓器初級,而由次級所感應出的低壓交流電勢經整流濾波後,得到低壓穩定直流輸出,供給負載.不管輸入電壓有無變化或輸出負載是否變動,都要保持輸出直流電壓的穩定.因此,經直流輸出監控電路對輸出電壓加以監控,並把信號回饋給PWM邏輯控制電路調整占空比.從而調整輸出電壓達到穩定效果.當負載發生故障(如:短路,過載等)時可通過保護電路把信號迅速回饋給PWM邏輯控制電路使方波切換元件停止工作,達到保護的功能.Boost DC-DC 變換器主要架构peak drain current.peak drain voltage2. Boost (step up)Ideal transfer functionDiode voltages(vrmAverage diode currentsBoost變換器工作狀態Boost DC-DC變換器主要架构DPS-350MB ABOOST CIRCUITBuck DC-DC 變換器主要架构1.Buck (step down)peak drain currentIdeal transfer functionpeak drain voltageAverage diode currentsDiode voltages (vrm)Buck變換器工作狀態Buck變換器工作原理當S關閉時,電流就會順向地流經電感器L,此時在負載上就會有帶極性的輸出電壓產生,如上面圖2所示,當開關打開時,電感器L會改變磁場,二級体D則為順向偏壓狀態,因此在電容器C 中就會有電流流過,因此在負載RL上輸出電壓的極性仍是相同的,一般我們稱此二級体D為飛輪二級体.由于此種轉換動作,使得輸出電源是一种連續而非脈動電流形式,相對的由于開關S在ON/OFF之間改變,所以輸入電流則為不連續形式,也就是所謂的脈動電流形式.Buck DC-DC變換器主要架构實際舉例DPS-350MB A BUCK CIRCUITBuck&Boost DC-DC變換器主要架构Voltage and current waveformsBuck BoostBUCK-BUST(FLYBACK)變換器原理圖BUCK-BUST(FLYBACK)變換器工作狀態BUCK-BUST(FLYBACK)變換器工作原理當電路中的開關S關閉時,電流就會流經電感L,並將能量儲存于其中,由于電壓極性的關系,二級体D是在逆向偏壓狀態,此時負載電阻RL上就沒有電壓輸出.當開關S打開時,由于磁場的消失,電感L呈逆向極性,二級体D 為順向偏壓,環路中則有Ic感應電流產生,因此負載RL上的輸出電壓极性正好和輸入電壓极性相反,由于開關ON/OFF的作用,使得電感器的電流交替地在輸入与輸出間,連續不斷的改變其方向,不過這二者電流都是屬于脈動電流形式.所以該變換器電路中,當開關是在導通周期時,能量是儲存在電感器裏,反之,當開關是在打開周期時能量會轉移至負載上.Isolated Forward DC-DC變換器拓補3. Isolated Forward Ideal transfer functionPeak drain currentPeak drain voltageAverage diode currents Diode voltages(vrm)Isolated Forward工作原理由于該轉換器中使用的隔离元件是一個真正的變壓器,因此為了獲得正确有效的能量轉移,必須在輸出端有電感器,作為次級感應的能量儲存元件.而變壓器的初級繞組和次級繞組有相同的極性.當電晶體Q1在ON時,初級繞組漸漸會有電流流過,并將能量轉移至輸出,且同時經由順向偏壓二級体D2,儲存与電感器L中,此時的二級体D3為逆向偏壓狀態.當Q1換成OFF狀態時,變壓器的繞組電壓會反向,D2二級体此時就處于逆向偏壓的狀況,此時与飛輪二級体D3則為順向偏壓,在輸出回路上有導通電流流過,並經由電感器L,將能量傳導至負載上.變壓器上的第三個繞組与D1互相串聯在一起,可達到變壓器消磁的作用,如此可避免Q1在OFF時,變壓器的磁能會轉回至輸入直流匯流排上.Forward實際舉例300LB A FORWARD CIRCUITIsolated Flyback DC-DC變換器拓補4. Isolated Flyback Ideal transfer functionPeak drain currentPeak drain voltageDiode voltages(vrm)Average diode currentsIsolated Flyback工作原理當電晶體Q1導通時,變壓器的初級繞組漸漸會有初級電流流過,並將能量儲存与其中,由于變壓器扼流圈的輸入与輸出繞組,其極性是相反的,因此二級体被逆向偏壓,此時沒有能量轉移至負載,當電晶體不導通時,由于磁場的消失導致繞組的極性反向,此時二級体D會被導通,輸出電容器C會被充電,負載RL上有IL的電流流過.由于此種隔离元件的動作就象是變壓器与扼流圈,因此在反擊式轉換器輸出部分,就不需要額外的電感器了,但是在實際應用中,為了抑制高頻的轉換電訊波尖,還是會在整流器与輸出電容之間加裝小型電感器.Flyback實際舉例DPS-200PB-135 B FLYBACK CIRCUITVoltage and current waveformsForward FlybackForward&Flyback DC-DC 變換器拓補TWO-SWITCH FORWARDIdeal transfer functionPeak drain currentPeak drain voltageAverage diode currentsAverage diode currents Tow Switch Forward DC-DC 變換器拓補DC-DC變換器拓補Voltage and current waveforms 實際舉例DC-DC變換器拓補HALF BRIDGE Ideal transfer functionPeak drain currentPeak drain voltage Average diode currentsDiode voltages(vrm)DC-DC變換器拓補FULL BRIDGE Ideal transfer functionPeak drain currentPeak drain voltageAverage diode currentsDiode voltages(vrm)DC-DC變換器拓補Voltage and current waveformsHALF BRIDGE FULL BRIDGEFULL BRIDGE circuitDPS-1001AB C FULLBRIDGE CIRCUIT零電流開關變換器軟開關ZCS變換器在大功率的開關電源中,為了降低電路的開關損耗及提高開關器件的電壓應力和電流應力,軟開關技術也就得到了研究並得到了迅速發展.所謂軟開關通常指的是零電壓開關ZVS和零電流開關ZCS.軟開關的實現主要是借助于附加的電感L和電容C的諧振,使開關器件中電流(或電壓)按正弦規律來變化,當電流過零時,使器件關斷,當電壓下降到零時,使器件導通.此次討論零電流開關變換器---ZCS-PWM.ZCS-PWM變換器是ZCS-QRC和PWM開關變換器的綜合,同時兼有二者的特點.在一個周期內,電路有時以ZCS準諧振方式運行,有時又以PWM方式運行.以Buck ZCS-PWM為例,對此電路的工作過程進行討論和分析.基本電路BUCK變換器基本電路在此電路中將開關S用零電流諧振開關代替后,就构成了下圖的零電流開關諧振Buck變換電路.基本變換電路BUCK ZCS-QRS變換電路在Buck ZCS-QRS變換電路的基礎上增加一個功率開關管Q2以及與其反并聯的二極體D2就构成了Buck ZCS-PWM變換電路.基本變換電路Buck ZCS-PWM變換器基本變換電路Buck ZCS-PWM變換器工作原理Lri設初始時刻主開關管Q1和輔助開關管Q2均處于關斷狀態,輸出負載電流Io從續流二极管D上流過,電容Cr兩端的電壓為零.一個開關從主開關管Q1的導通開始.當Q1在Snubber電感Lr作用下零電流導通後,電感電流將在電源電壓作用下線性上升,當上升倒等於IO時,續流二極體D關斷.之後,D2導通,LR 與CR諧振.經過半個諧振週期, 以諧振方式再次達到IO, 以諧振方式上升到,此時由於輔助開關管Q2處於關斷狀態,故與將保持在該值上,無法繼續諧振.這個狀態的持續時間由電路輸出的PWM控制要求確定.如果這一段時間等於零,則ZCS-PWM電路就完全等同於ZCS-QRC電路了.當電路的輸出PWM控制要求關斷主開關管Q1時,首先應導通開關管Q2(在SNUBBER電感LR 的作用下零電流導通),之後與再次諧振.當電感電流諧振到零時,二極體D1導通,之後, 繼續向反方向諧振並再次諧振到零.在電感電流反方向運行期間,主開關管Q1可在零電流零電壓下完成關斷過程.在此之後,電容電壓將在輸出電流的作用下線性衰減到零,使續流二極體D自然導通,直到下一個開關週期到來..輔助開關管Q2可以在D到同之後及下一個開關週期到來之前的任何inVLriLri crvinV2LricrvrLrCLricrV以下分析都是在下列條件成立時進行的:a.所有元器件都是理想的,即開通時管壓降為零,關斷時漏電流為零,開通與關斷瞬間完成.b.濾波電感足夠大,故濾波器及負載在一個開關週期中,可用其值等於該週期輸出電流Io的恆流源代替.Buck ZCS-PWM 變換電路的開關周期可分為六個時間段來描述,對應于六種基本的電路拓扑模式,如下圖所示.設電路初始狀態為主電路開關Q1關斷,輔助開關Q2關斷,續流二极管D導通,輸出電流全部通過D續流,電感電流=0,電容電壓=0.工作過程分析.f L f f C L −L R Lr i cr v 時刻,以零電壓零電流方式完成關斷過程.從上述工作原理可看出,在ZCS-PWM 電路中,所有開關管及二極體都是在零電壓或零電流下完成通斷的.同時,電路可以以恆定頻率通過調節輸出脈寬占空比來調節輸出電壓.各時間段的電路拓補圖主要電量波形半橋式轉換器介紹雙輸入電壓半橋式轉換器二个主要优點,第一点就是它能在數放交流电压115V或230Vac的工作情况下,不需使用到高压晶体管.第二点就是我们只需使用到簡單的方法就能来平衡每一轉換晶体管的伏特-秒(volt-senconds)区间,而功率變压器不需有間隙且不需使用到价格高的对称修正電路,雙輸入電壓半橋式轉換器在半橋式轉換器結構中,功率變壓器有一端點連接到由串聯電容器C1與C2所産生的浮點電壓值端點,其浮點電壓值爲Vin/2,所以在標準的輸入電壓下,其值爲160Vdc.變壓器的另一端點則經由串聯電容器C3連接到Q1的射極與Q2的集極接頭處,當Q1電晶體ON時,此處變壓器端點會産生正的160V電壓脈波,當Q1電晶體OFF,Q2電晶體ON時,變壓器的初級圈會極性反轉,因此,會産生負的160V電壓脈波,在這Q1與Q2電晶體ON-OFF動作中,其産生的峰對方波電壓值爲320V,經由變器轉換降低爲次級電壓,再經過整流,濾波而得到直流輸出電壓.RCC(Ringing choke converter)電路RCC電路的工作原理以DPS-180KB-1 D 的STANDBY電路為例如圖所示,Q902的控制极(G极)由R914A~R914C得到啟動電壓后,Q902開始導通,電流經過T901的8,10腳,Q902的漏源极和R906到地,同時T901開始儲能,R906的電壓也同時升高,當R906的電壓達到一定值的時候,Q901導通,使得Q902的G极電壓拉低,Q902截止.在Q902截止的期間內,由開關變壓器T901向負載提供能量,在T901次級繞組的電流經過LC濾波后得到直流輸出.當Q901由導通變為截止時,Q902再次導通,如此反复的循環,形成自激振蕩.RCC電路舉例Input EMI SectionEMI的定義EMI 的產生和傳播及處理方式 在SPS中的架構模型EMI的處理及量測裝置LISN的原理與使用開關電源的雜訊分析EMI濾波器的組成元件EMI的定義•EMI:Electromagnetic interference 電磁干扰•EMI包括傳導(conduction)和輻射(radiation)兩個部分.•傳導EMI是待測物經由導線(電源線)所傳遞出來的雜訊.•輻射EMI是直接由開放空間傳遞的.Input EMI Section 架构EMI的產生傳播及處理方式噪聲傳遞的主要方式為﹕（1）傳導耦合﹒2）公共阻抗耦合﹒（3）輻射耦合﹒根据電磁干扰的傳播途徑﹐開關電源中的電磁干扰可以分為輻射干扰和傳導干扰﹐兩种干扰可以相互轉換﹒傳導干扰可以分為共模（Common Mode－CM）干扰和差模（Differential Mode－DM）干扰﹒由于寄生參數的存在以及開關電源中開關器件的高頻開通和關斷﹐使得開關電源在其輸入端（即交流電网側）產生較大的共模干扰和差模干扰﹒傳導EMI經由介質進行傳導﹒因此﹐在電路上經常是加濾波器的方式抑制雜訊﹒但是輻射EMI不經由介質﹐雜訊可以bypass EMI而影響其他系統﹒因此其處理方式多為屏蔽（shielding）接地（grounding）濾波等﹒開關電源的雜訊分析•由LISN所取得的雜訊中,都包含有CM雜訊(common-mode noise)及DM雜訊(differential-mode noise)兩個分量•CM雜訊由CM雜訊電流產生,DM雜訊有DM雜訊電流產生.其中CM雜訊電流ICM是L,N相對于接地線共同的雜訊,而DM雜訊電流IDM是直接經L,N而不經過接地線的雜訊分量.此兩分量用數學表示如下:DMCMtotalIIIrrr+=totalIr為總雜訊電流,它是流經LISN的50ohm阻抗所產生的雜訊電壓50*totaltotalIVrr=開關電源的雜訊分析CM雜訊電流與DM雜訊電流由什么造成的?根据前人的實驗結果,發現CM雜訊主要是由Power MOSFET及變壓器上的寄生電容及雜散電容造成的.而DM雜訊電流則由電源電路初級端的非連續電流機輸入端濾波大電容(bulk capacitor)上的寄生電感所造成的.EMI濾波器的組成元件常見的EMI濾波元件共有四種:CM電感DM電感X電容Y電容1. CM電感CM電感是將兩組線圈繞在一個鐵芯上製成的.且其繞線的方嚮能使得其DM電流所產生的磁場H相互抵消, 而對CM電流而言,DM由于其是對地而言的,因此兩組線圈可看成是L,N對地獨立電感,其所產生的磁場H是相同方嚮的.CM同時由于DM的磁場相互抵消的關系,CM電感比較不易飽和,因此一選用u值較高的ferrite core作為鐵芯.2. DM電感DM電感的濾波原理和電源供應器輸出端的濾波電感並無不同,由于需要流經大電流,因此材質多用u值較低的powder core以避免飽和.EMI濾波器的組成元件3.X電容X電容是跨接于電源的L,N兩端.一般為金屬皮鏌(metal film)為材質,其容值規格為0.015uF0.1uF 0.22uF 0.33uF 0.47uF 0.68uF 最大為1uF.4.Y電容Y電容扮演的是CM電容的角色.其最大的特點是以兩個為一組而存在.一般Y電容均為高壓陶瓷電容,其電容容值較小,從470pF1000pF 2200pF 3300pF到最大為4700pF.。