开关电源设计资料.docx

开关电源的特点与分类线性、开关电源的特点线性电源（Swiching Mode Power Supply）首先通过工频变压器降压，再用整流桥整流，之后利用功率半导体器件工作在线性放大状态，通过调节调整管的线性阻抗来达到调节输出电压的目的。其优点是稳定度高、可靠性好、无电磁干扰、纹波系数小、设计简单、维修方便、抗雷击性能好、成本低；其缺点是调整管损耗大、工频变压器体积大、笨重、输入范围窄、效率低。开关电源是利用功率半导体器件的饱和区，通过调整其开通时间或频率来达到调节输出电压的目的。其优点是功率电子器件损耗小、高频变压器体积小、重量轻、效率高、输入范围宽；其缺点是电磁干扰大、纹波系数大、设计复杂、维修不方便、抗雷击和浪涌能力较差、成本高。目前，在小功率的电源中还存在一些线性电源，但在中、大功率的电源中，线性电源已经被开关电源所取代。随着控制芯片频率的提高和功能的增多，高速和低功耗功率开关管的研制成功，开关电源是未来电源主要的发展方向。开关电源的电路类型开关电源主要有三部分组成：PWM控制模块、开关管（BJT、MOSFET、IGBT等）和滤波器（电感、电容），隔离开关电源还包括隔离变压器。当然还要考虑EMI(Electromagnetic Interference，即电磁干扰)、PFC(Power Factor Correction，即功率因数校正)的设计。1按隔离、非隔离分类开关电源可以分为非隔离型和隔离型。非隔离型开关电源也就是无变压器的开关电源，主要分为降压电路(BUCK)型，升压电路(BOOST)型，升降压电路(BUCK-BOOST)型，CUK电路型，SPEIC电路型，ZETA电路型；隔离型开关电源也就是有高频变压器的开关电源，主要分为单管（双管）正激（FORWARD)电路型，反激(FLYBACK)电路型，半桥(HALF-BRIDGE)电路型，全桥(FULL-BRIDGE)电路型，推挽(PUSH-PULL)电路型。2按输入和输出进行分类可以分为：①AC-DC，即交流-直流：把交流输入变换成直流输出，如一次电源；②DC-DC，即直流-直流：把直流输入变换成另一种电压(电流)输出的直流输出或为隔离目的而进行的设计，如二次电源；③DC-AC，即直流-交流：把直流输入变换成交流输出，如逆变器电源；④AC-AC：把交流输入变换成交流输出，如UPS电源。3 按电路的组成可分为有谐振型和非谐振型。带软开关控制电路的为(准)谐振型，如LLC型开关电源就是准谐振型；其它为非谐振型，如BUCK、BOOST开关电源等。4 按控制方式可分为①脉冲宽度调制(PWM)式，是指控制开关管的导通周期是固定不变的，通过改变脉冲的宽度来调节占空比，使输出电压(或电流)改变。PWM型开关电源具有下列有优势：（1）体积小、重量轻：这是因为高频变压器相对工频变压器来说更加轻巧，所以体积变小、重量也大大减小了；（2）效率高：由于开关管处于开关状态，而其导通电阻极小，消耗在开关管上的功率很小，所以其效率较高。（3）适应性强：由于开关管只工作于导通和断开两种状态，而脉冲宽度的调节范围，理论上可达0-100%之间，由此可见其适应输入电压的范围宽、输出电压的范围大。（4）可防止过高电压的损害：当由于电压过高而使开关管被击穿烧坏时，主回路就停止工作，也就不会有电压输出；当控制电路发生故障而引起输出电压上升时，过电压保护电路将在电压上升到高电压阈值电平时将使主回路停止工作，同样不会有电压输出。（5）当输入电压突然断电时，输出电压会继续保持一段时间；由于输入电压比较高，电容储存了很大的电能，再加上它的输出电压必须保持在额定值，保持时间一般可达20ms以上，这就便于实现信息的保护。（6）输出电压越低，那么输出电流就会越大：设计开关电源时，其功率是有一定要求的，由于电流与电压的乘积保持不变，所以输出低电压，就会输出大电流，这为恒流源的设计带来了思路。②脉冲频率调制(PFM)式，是指通过改变开关管的导通周期，而脉冲的宽度是固定的，即占空比是不变的，从而使输出电压(或电流)改变。它不仅具有PWM的优点，而且因为开关时间可以在很宽的范围里发生改变，理论上可在0-∞之间变化，因此其输出电压的可调范围很大，但其滤波电路要适应较宽的频段。③PWM与PFM混合式混合调制方式是脉冲宽度和开关频率均是变化，两者都可以改变的方式，它是PWM和PFM两种方式相结合。开关管的导通时间和开关的周期都相对地发生改变，在频率变化很小的情况下，利用占空比的变化就可以输出电压的变化范围很大。开关电源的工作模式开关电源的工作模式主要有三种：连续工作模式、断续工作模式和临界工作模式。连续工作模式即电路中的电流连续不断(Continuous Current Mode，简写为CCM)，例如BUCK电路，其电感电流永远大于零；断