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推挽式开关电源原理讲解教程

引言

在电子设备中，电源转换器是一个至关重要的组件，它负责将输入的电源电压转换为适合设备工作的输出电压。推挽式开关电源（Push-PullSwitchingPowerSupply）是一种常见的电源转换器设计，它以其高效、紧凑的特性在众多应用中得到广泛使用。本教程旨在详细介绍推挽式开关电源的原理、设计步骤以及实际应用。

推挽式开关电源概述

推挽式开关电源是一种双极性拓扑结构，它使用两个开关器件（通常是MOSFET或BJT）交替导通和关断，以产生输出电压。在推挽式转换器中，两个开关器件分别连接到电源的positive和negative端，它们以互补的方式工作，即一个开关导通时，另一个开关关断。通过控制开关的导通时间和关断时间，可以调节输出电压的水平。

工作原理

推挽式开关电源的工作原理可以分为四个阶段：

导通阶段：当控制信号使上桥MOSFET导通时，电流从输入电源的正极流经上桥MOSFET，然后通过负载，最后回到输入电源的负极。此时下桥MOSFET是关断的。

死区时间：为了防止两个MOSFET同时导通，造成短路，在上桥MOSFET导通一段时间后，会有一段短暂的死区时间，在这段时间内两个MOSFET都处于关断状态。

关断阶段：死区时间结束后，控制信号使下桥MOSFET导通，上桥MOSFET关断。电流从输入电源的负极流经下桥MOSFET，然后通过负载，最后回到输入电源的正极。

反向恢复阶段：当输出电流降至零时，下桥MOSFET关断，上桥MOSFET继续保持关断状态，直到下一个导通周期开始。

通过调节两个MOSFET的导通时间和关断时间，可以控制输出电压的水平。输出电压可以通过以下公式计算：

[V_{out}=]

其中，(V_{in})是输入电压，(Duty?Cycle)是开关的导通时间与一个周期的时间比。

设计步骤

设计一个推挽式开关电源需要遵循以下步骤：

确定输出规格：首先确定所需的输出电压和最大输出电流。

选择输入电压范围：根据系统的电源要求选择合适的输入电压范围。

计算开关频率：根据电源的尺寸、成本和效率目标来选择开关频率。

选择开关器件：根据输出功率、开关频率和电压降要求选择合适的开关MOSFET。

设计输出滤波器：为了提供平滑的输出电压，需要设计一个输出滤波器，通常由电感和电容组成。

添加控制电路：控制电路用于生成正确的开关信号，以实现所需的输出电压和电流。

考虑安全特性：包括过压保护、过流保护和短路保护等。

布局与散热：合理的电路布局和散热设计对于确保电源的稳定性和可靠性至关重要。

应用实例

推挽式开关电源广泛应用于各种电子设备中，例如适配器、电源模块、通信设备、音频设备和开关电源等。在设计这些应用时，需要根据具体的负载需求和电源要求来调整推挽式开关电源的参数。

结论

推挽式开关电源是一种高效的电源转换解决方案，适用于多种电源转换应用。通过合理的设计和优化，可以实现高效率、小尺寸和低成本的电源转换器。随着技术的进步，推挽式开关电源的设计和应用将继续发展和创新，以满足不断变化的市场需求。《推挽式开关电源原理讲解教程》篇二#推挽式开关电源原理讲解教程

引言

在电子设备中，电源转换器是一种常见的组件，它负责将输入的电源电压转换为适合设备工作的输出电压。推挽式开关电源（Push-PullSwitchingPowerSupply）是一种常见的电源转换器设计，它通过两个互补的开关管（通常为MOSFET或BJT）交替导通来产生输出电压。本教程旨在详细讲解推挽式开关电源的原理、设计步骤以及工作过程。

推挽式开关电源的结构

推挽式开关电源主要由四个部分组成：输入滤波器、功率转换部分、输出滤波器和反馈控制系统。

输入滤波器

输入滤波器用于消除输入电源中的噪声和纹波，确保电源的稳定输入。它通常包含一个电感和一个电容，用于形成低通滤波器。

功率转换部分

这是推挽式开关电源的核心部分，它包含两个主要组件：开关变压器（SWTransformer）和开关管对（MOSFET或BJT）。开关变压器负责隔离和转换电压，而开关管则负责控制电流的通断，从而实现功率的转换。

输出滤波器

输出滤波器用于消除输出电压中的纹波和噪声，确保稳定的输出电压。它通常包含一个电感和一个电容，用于形成低通滤波器。

反馈控制系统

反馈控制系统用于监测输出电压，并与预设值进行比较。如果输出电压偏离预设值，控制系统会调整开关管的开关频率或占空比，以保持输出电压的稳定。

工作原理

推挽式开关电源的工作原理基于两个开关管的交替导通和关断。当一个开关管导通时，电流通过开关变压器的一个绕组，磁芯被磁化；当这个开关管关断时，磁芯的磁场开始衰减，通过另一个开关管的绕组产生感应电压，从而为负载提供能量。

开关周期

一个开关周