跟着电力电子技术的高速开展，电力电子设备与人们的作业、生活的联系日益亲近，而电子设备都离不开牢靠的电源，进入80时代核算机电源全面完成了开关电源化，率先完结核算机的电源换代，进入90时代开关电源相继进入各种电子、电器设备范畴，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、操控设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速开展。开关电源是使用现代电力电子技术，操控开关晶体管注册和关断的时刻比率，坚持安稳输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）操控IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的本钱都跟着输出功率的添加而添加，但二者添加速率各异。线性电源本钱在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一本钱回转点。跟着电力电子技术的开展和立异，使得开关电源技术在不断地立异，这一本钱回转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源供给了广泛的开展空间。

开关电源高频化是其开展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的使用范畴，特别是在高新技术范畴的使用，推进了高新技术产品的小型化、简便化。别的开关电源的开展与使用在节省能源、节省资源及维护环境方面都具有重要的含义。

人们在开关电源技术范畴是边开发相关电力电子器材，边开发开关变频技术，两者相互促进推进着开关电源每年以超越两位数字的添加率向着轻、小、薄、低噪声、高牢靠、抗搅扰的方向开展。开关电源可分为AC/DC 和 DC/DC两大类，也有AC/AC DC/AC如逆变器 DC/DC 改换器现已完成模块化，且规划技术及生产工艺在国内外均已老练和规范化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为杂乱的技术和工艺制作问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。

自激式

是无须外加信号源能自行振动，自激式完全能够把它看作是一个变压器反应式振动电路。

微型低功率开关电源

开关电源正在走向大众化，微型化。开关电源将逐步替代变压器在生活中的所有使用，低功率微型开关电源的使用要首要体现在，数显表、智能电表、手机充电器等方面。现阶段国家在大力推广智能电网建设，对电能表的要求大幅进步，开关电源将逐步替代变压器在电能表上面的使用。

它激式

则完全依赖于外部坚持振动，在实践使用中自激式使用比较广泛。依据激励信号结构分类;可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种，脉冲调宽是操控信号的宽度，也便是频率，脉冲调幅操控信号的起伏，两者的效果相同都是使振动频率坚持在某一规模内，到达安稳电压的效果。变压器的绕组一般能够分红三种类型，一组是参加振动的初级绕组，一组是坚持振动的反应绕组，还有一组是负载绕组。比如在家用电器中使用的上海正艺科技生产的开关电源，将220V的沟通电经过桥式整流，改换成300V左右的直流电，滤波后进入变压器后加到开关管的集电极进行高频振动，反应绕组反应到基极坚持电路振动，负载绕组感应的电信号，经整流、滤波、稳压得到的直流电压给负载供给电能。负载绕组在供给电能的一起，也肩负起安稳电压的才干，其原理是在电压输出电路接一个电压取样设备，监测输出电压的变化状况，及时反应给振动电路调整振动频率，然后到达安稳电压的意图，为了避免电路的搅扰，反应回振动电路的电压会用光电耦合器阻隔。

产品开展

开关电源高频化是其开展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的使用范畴，特别是在高新技术范畴的使用，推进了开关电源的开展前进，每年以超越两位数字的添加率向着轻、小、薄、低噪声、高牢靠、抗搅扰的方向开展。开关电源可分为AC/DC和 DC/DC两大类，DC/DC改换器现已完成模块化，且规划技术及生产工艺在国内外均已老练和规范化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为杂乱的技术和工艺制作问题。别的，开关电源的开展与使用在节省能源、节省资源及维护环境方面都具有重要的含义。

开关电源中使用的电力电子器材首要为二极管、IGBT_和 MOSFET。

SCR在开关电源输入整流电路及软发动电路中有少量使用，GTR驱动困难，开关频率低，逐步被IGBT和MOSFET替代。

技术开展意向

开关电源的开展方向是高频、高牢靠、低耗、低噪声、抗搅扰和模块化。因为开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因而国外各大开关电源制作商都致力于同步开发新型高智能化的元器材，特别是改进二次整流器材的损耗，并在功率铁氧体（Mn?Zn)材料上加大科技立异，以进步在高频率和较大磁通密度（Bs)下取得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT 技术的使用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板双面安置元器材，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行立异，完成ZVS、ZCS 的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅进步了开关电源的作业功率。关于高牢靠性指标，美国的开关电源生产商经过下降运转电流，下降结温等措施以削减器材的应力，使得产品的牢靠性大大进步。

模块化是开关电源开展的整体趋势，能够选用模块化电源组成分布式电源体系，能够规划成N+1冗余电源体系，并完成并联方法的容量扩展。针对开关电源运转噪声大这一缺陷，若独自寻求高频化其噪声也必将跟着增大，而选用部分谐振转化电路技术，在理论上即可完成高频化又可下降噪声，但部分谐振转化技术的实践使用仍存在着技术问题，故仍需在这一范畴开展大量的作业，以使得该项技术得以实用化。

电力电子技术的不断立异，使开关电源工业有着广阔的开展前景。要加速我国开关电源工业的开展速度，就有必要走技术立异之路，走出有中国特色的产学研联合开展之路，为我国国民经济的高速开展做出贡献。

开关电源的开展和趋势

1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振动推挽晶体管单变压器直流改换器，是完成高频转化操控电路的初步，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，1964年美国科学家们提出撤销工频变压器的串联开关电源的想象，这对电源向体积和重量的下降取得了一条根本的途径。到了19 69年因为大功率硅晶体管的耐压进步，二极管反向恢复时刻的缩短等元器材改进，终于做成了25千赫的开关电源。

现在，开关电源以小型、轻量和高功率的特色被广泛使用于以电子核算机为主导的各种终端设备、通讯设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息工业飞速开展不可短少的一种电源方法。现在市场上出售的开关电源中选用双极性晶体管制成的1 0 0 kHz，用M oS 一FET制成的5 0 0 kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步进步。要进步开关频率，就要削减开关损耗，而要削减开关损耗，就需要有高速开关元器材。然而，开关速度进步后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而发生浪涌或噪声。这样，不只会影响周围电子设备，还会大大下降电源自身的牢靠性。其间，为避免随开关启-闭所发生的电压浪涌，可选用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可选用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz 以上的高频，要选用谐振电路，以使开关上的电压或经过开关的电流呈正弦波，这样既可削减开关损耗，一起也可操控浪涌的发生。这种开关方法称为谐振式开关。现在对这种开关电源的研讨很活跃，因为选用这种方法不需要大起伏进步开关速度就能够在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种首要方法。当时，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的改换器的实用化研讨。

原理简介

开关电源的作业进程适当容易了解，在线性电源中，让功率晶体管作业在线性形式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管作业在导通和关断的状况，在这两种状况中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小)/功率器材上的伏安乘积便是功率半导体器材上所发生的损耗。

与线性电源相比，PWM开关电源更为有用的作业进程是经过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来完成的。脉冲的占空比由开关电源的操控器来调理。一旦输入电压被斩成沟通方波，其幅值就能够经过变压器来升高或下降。经过添加变压器的二次绕组数就能够添加输出的电压组数。最终这些沟通波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

操控器的首要意图是坚持输出电压安稳，其作业进程与线性形式的操控器很相似。也便是说操控器的功用块、电压参阅和误差放大器，能够规划成与线性调理器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转化单元。

开关电源有两种首要的作业方法:正激式改换和升压式改换。虽然它们各部分的安置差别很小，但是作业进程相差很大，在特定的使用场合下各有长处。

电路原理

所谓开关电源，顾名思义，便是这儿有一扇门，一开门电源就经过，一关门电源就停止经过，那么什么是门呢，开关电源里有的选用可控硅，有的选用开关管，这两个元器材性能差不多，都是靠基极、(开关管）操控极（可控硅）上加上脉冲信号来完结导通和截止的，脉冲信号正半周到来，操控极上电压升高，开关管或可控硅就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，经过开关变压器传到次级，再经过变压比将电压升高或下降，供各个电路作业。振动脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的操控极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电源被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的作业电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来坚持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个进程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的作业频率高于50HZ低频。那么推进开关管或可控硅的脉冲如何取得呢，这就需要有个振动电路发生，我们知道，晶体三极管有个特性，便是基极对发射极电压是0.65-0.7V是放大状况，0.7V以上便是饱满导通状况，-0.1V- —0.3V就作业在振动状况，那么其作业点调好后，就靠较深的负反应来发生负压，使振动管起振，振动管的频率由基极上的电容充放电的时刻长短来决议，振动频率高输出脉冲起伏就大，反之就小，这就决议了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的作业电压如何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端取得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后经过光电耦合器，将这个基准电压回来振动管的基极，来调整震动频率的高低，假如变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，经过光电耦合器取得的正反应电压也升高，这个电压加到振动管基极上，就使振动频率下降，起到了安稳次级输出电压的安稳，太细的作业状况就不用细讲了，也没必要了解的那么细的，这样大功率的电压由开关变压器传递，并与后级离隔，回来的取样电压由光耦传递也与后级离隔，所以前级的市电电压，是与后级分离的，这就叫冷板，是安全的，变压器前的电源是独立的，这就叫开关电源。说到这儿吧。

开关电源条件

开关电源的电力电子器材作业在开关状况而不是线性状况

高频条件

电力电子器材作业在高频而不是挨近工频的低频

直流条件

开关电源输出的是直流而不是沟通也能够输出高频沟通如电子变压器各种功用。

DC/DC改换

DC/DC改换是将固定的直流电压改换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的作业方法有两种，一是脉宽调制方法Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方法，ton不变，改变Ts（易发生搅扰）。其详细的电路由以下几类:

Buck电路

——降压斩波器，其输出均匀电压U0小于输入电压Ui，极性相同。

Boost 电路

——升压斩波器，其输出均匀电压

UO大于输入电压Ui，极性相同。

Buck一Boost电路

——降压或升压斩波器，其

输出均匀电压UO大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

Cuk电路

——降压或升压斩波器，其输出均匀电

压UO大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。还有Sepic、 Zeta电路。

阻隔型电路

上述为非阻隔型电路，阻隔型电路有正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路。

当今软开关技术使得 DC/DC发生了质的腾跃，美国_VICOR 公司规划制作的多种 ECI软开关 DC/DC改换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3，功率为(80~90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一种选用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为(200~300)kHz，功率密度已到达27W/cm3，选用同步整流器（MOSFET替代肖特基二极管)，使整个电路功率进步到90%。

AC/DC改换

AC/DC改换是将沟通改换为直流，其功率流向能够是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载回来电源的称为“有源逆变”。AC/DC改换器输入为50/60Hz的沟通电，因有必要经整流、滤波，因而体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，一起因遇到安全规范（如UL、CCEE等）及EMC指令的约束(如IEC、、FCC、CSA) ，沟通输入侧有必要加EMC滤波及使用契合安全规范的元件，这样就约束AC/DC 电源体积的小型化，别的，因为内部的高频、高压、大电流开关动作，使得处理EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度装置电路规划提出了很高的要求，因为相同的原因，高电压、大电流开关使得电源作业损耗增大，约束了AC/DC改换器模块化的进程，因而有必要选用电源体系优化规划方法才干使其作业功率到达一定的满意程度。

AC/DC改换按电路的接线方法可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单相、三相、多相。按电路作业象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

开关电源的选用

开关电源在输入抗搅扰性能上，因为其自身电路结构的特色（多级串联），一般的输入搅扰如浪涌电压很难经过，在输出电压安稳度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势，其输出电压安稳度可达(0.5~1)%。开关电源模块作为一种电力电子集成器材，要留意挑选。

进步待机功率的方法

切断发动电阻

关于反激式电源，发动后操控芯片由辅佐绕组供电，发动电阻上压降为300V左右。设发动电阻取值为47k Q，消耗功率将近2W。要改进待机功率，有必要在发动后将该电阻通道切断。TOPSWITCH，ICE2DS02G内部设有专门的发动电路，可在发动后关闭该电阻。若操控器没有专门发动电路，也可在发动电阻串接电容，其发动后的损耗可逐步下降至零。缺陷是电源不能自重启，只有断开输入电压，使电容放电后才干再次发动电路。

下降时钟频率

时钟频率可滑润下降或突降。滑润下降便是当反应量超越某一阈值，经过特定模块，完成时钟频率的线性下降。

切换作业形式

1. QR→PWM关于作业在高频作业形式的开关电源，在待机时切换至低频作业形式可减小待机损耗。例如，关于准谐振式开关电源（作业频率为几百kHz到几MHz） ，可在待机时切换至低频的脉宽调制操控形式PWM（几十kHz ） 。

IRIS40xx 芯片便是经过QR 与 PWM切换来进步待机功率的。当电源处于轻载和待机时分，辅佐绕组电压较小，Q1关断，谐振信号不能传输至FB端，FB电压小于芯片内部的一个门限电压，不能触发准谐振形式，电路则作业在更低频的脉宽调制操控形式。

2．PWM→PFM

关于额外功率时作业在PWM形式的开关电源，也能够经过切换至PFM形式进步待机功率，即固定注册时刻，调理关断时刻，负载越低，关断时刻越长，作业频率也越低。将待机信号加在其PW/引脚上，在额外负载条件下，该引脚为高电平，电路作业在PWM形式，当负载低于某个阈值时，该引脚被拉为低电平，电路作业在PFM形式。完成PWM和 PFM的切换，也就进步了轻载和待机状况时的电源功率。

经过下降时钟频率和切换作业形式完成下降待机作业频率，进步待机功率，可坚持操控器一直在运作，在整个负载规模中，输出都能被妥善的调理。即便负载从零激增至满负载的状况下，能够快速反应，反之亦然。输出电压降和过冲值都坚持在答应规模内。

可控脉冲形式(BurstMode)

可控脉冲形式，也可称为跳周期操控形式(SkipCycleMode）是指当处于轻载或待机条件时，由周期比PWM操控器时钟周期大的信号操控电路某一环节，使得PWM的输出脉冲周期性的有用或失效，这样即可完成稳定频率下经过减小开关次数，增大占空比来进步轻载和待机的功率。该信号能够加在反应通道，PWM信号输出通道，PWM芯片的使能引脚（如 LM2618，L6565）或者是芯片内部模块（如NCP1200，FSD200，L6565和TinySwitch 系列芯片)）。

输出核算

因开关电源作业功率高，一般可到达80%以上，故在其输出电流的挑选上，应精确丈量或核算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，一般输出核算公式为:

ls=KIf

式中: Is—开关电源的额外输出电流;If—用电设备的最大吸收电流;

K—裕量系数，一般取1.5~1.8;

接地

开关电源比线性电源会发生更多的搅扰，对共模搅扰灵敏的用电设备，应采纳接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC 等EMC约束，开关电源均采纳EMC电磁兼容措施，因而开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满意上述电磁兼容的要求。

维护电路

开关电源在规划中有必要具有过流、过热、短路等维护功用，故在规划时应首选维护功用完备的开关电源模块，并且其维护电路的技术参数应与用电设备的作业特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。

产品特色

特色介绍

电压输入规模宽，85VAC到264VAC;

输入输出间阻隔电压达4KVAC:

输出电压可调3-20v

高功率、低噪音、安稳牢靠;●选用低阻抗长寿命电解电容;●内置过流维护，输出可继续短路;

●输入、输出选用直焊式引脚，整体环保真空封装;●本钱低、体积小、重量轻、外围电路规划简单。

●优质的EMC指数，使本开关电源能够放心的使用到各种对EMC要求高的场合，削减对环境的电磁污染，更加节能环保，使用高频脉冲变压器内置屏蔽罩来进步EMC指数。

开关电源的三个条件

1、开关:电力电子器材作业在开关状况而不是线性状况

2、高频:电力电子器材作业在高频而不是挨近工频的低频

3、直流:开关电源输出的是直流而不是沟通

耐压测验

(HI.POT，ELECTRIC STRENGTH ，DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV

于指定的端子间，例如:I/P-0/P，I/P-FG，0/P-FG间，可耐沟通之有用值，漏电流一般可容许10毫安，时刻1分钟。

测验条件Ta: 25℃;RH:室内湿度;测验回路。

说明耐压测验首要为避免电气破坏，经由输入串入之高压，影响使用者安全。测验时电压有必要由OV开端调升，并于1分钟内调至最高点。

放电时有必要留意测验器之Timer设定，于OFF前将电压调回OV。

安规认证测验时，变压器需另行加测，室内﹐温度25℃，RH: 95℃，48HR，后测验变压器初/次级与初级/CORE。

生产线测验时刻为1秒钟。

纹波测验

(涟波杂讯电压)

(Ripple & Noise ) %，mv

直流输出电压上重叠之沟通电压成份最大值(P-P)或有用值。测验条件I/P: Nominal0/P : Full Load

Ta : 25℃测验回路测验波形

说明示波器之GND线愈短愈好，测验线得远离PUS。使用1: 1之Probe。

Scope之BW一般设定于20MHz，但是关于现在的网络产品测验纹波噪声最好将BW设为最大。

Noise 与使用仪器，环境差异极大，因而测验有必要标明测验地点。测验纹波噪声以不超越原标准值+1%Vo。

漏电流测验

(溲漏电流)

( Leakage Current) mA

输入一机壳间流通之电流（机壳有必要为接大地时）。测验条件I/P: Vinmax.×1.06(TUV)/60Hz

vin max. (UL1012)/60Hz0/P: No Load/Ful1 LoadTa: 25℃

测验回路

说明L，N均需测。UL1012R值为1K5。TUVR值为2K/0。15uF。

漏电流标准TUV:3。5mA，UL1012:5mA。

开关电源温度测验

( Temperature Test )

温度测验指PSU于正常作业下，其零件或Case温度不得超出其原料标准或标准定值。

测验条件

I/P: Nominal0/P: Full LoadTa : 25℃

测验方法

将Thermo Coupler(TYPE K)安定的固定于量测的物体上(速干、Tape 或焊接方法）。

Thermo Coupler于末端绞三圈后焊成一球状测验。我们一般用点温计丈量。

测验零件

热源及易受热源影响部分

例如:输入端子、Fuse、输入电容、输入电感、滤波电容、桥整、热敏、突波吸收器、输出电容、输出电容、输出电感、变压器、铁芯、绕线、散热片、大功率半导体、Case、热源零件下之P.C.B.……。

零件温度约束

零件上有标明温度者，以标明之温度为基准。其他未标明温度之零件，温度不超越P.C.B.之耐温。

电感显示单个申存候规者，温升约束65℃Max(UL1012)， 75℃Max(TUV)。

输入电压调理率测验

(Line Regulation) ， %

输入电压在额外规模内变化时，输出电压之变化率。Vmax-Vnor

Line Regulation(+)=VnorVnor-Vmin

Line Regulation(-)=VnorVmax-Vmin

Line Regulation=Vnor

Vnor :开关电源输入电压为常态值，输出为满载时之输出电压。Vmax:输入电压变化时之最高输出电压。

Vmin:开关电源输入电压变化时之最低输出电压。测验条件

I/P: Min./Nominal/Max0/P:Full Load

Ta:25℃

测验回路说明

Line Regulation亦可直接Vmax-Vnor 与 Vmin-Vnor 之士最大值以mV表明，再合作Tolerance%表明。

负载调理率测验

( Load Regulation)%

输出电流于额外规模内变化（静态）时，输出电压之变化率。

|Vminl-VcentlLine Regulation(+)=×100%Vcentl Vcent-VfL|

Line Regulation(-)=×100%VcentlVminL-VfL|

Line Regulation(%)=×100%VcentVmilL:最小负载时之输出电压

VfL:开关电源满载时之输出电压

Vcent :半载时之输出电压测验条件

I/P: Nominal

0/P:Min./Half/Full LoadTa :25℃6.3测验回路:

6. 4Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent 与 Vcent-Vmax.之±最大值以mV表明，再合作Tolerance%表明。