開關電源簡析

1.開關電源的定義：

輸入交流電壓（AC）經由整流濾波以后可獲得一高壓的直流電壓（DC=1.4AC），此電壓接入交換元件當做開關使用在20KHZ~100KHZ的高頻狀態。這時直流高壓會被切割成高頻的方波信號，這個方波信號經由功率隔離變壓器，在二次側可以獲得事先所設定的電壓值，然后再經由整流與濾波就可以獲得所需的直流輸出電壓。開關電源的方框圖如下：

2.開關電源的分類：

開關電源按照輸入電壓與輸出電壓的類型可以分為四類，即DC-DC，AC-DC，DC-AC，AC-AC。其中DC-AC，AC-AC在實際應用中很少見到，本文敘述從略。

2.1 DC/DC變換 是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調制方式Ts不變，改變ton（通用），二是頻率調制方式，ton不變，改變Ts（易產生干擾）。其具體的電路由以下幾類：

（1） Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，極性相同。

（2） Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui，極性相同。

（3） Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。

（4） Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo 大于或小于輸入電壓UI,極性相反，電容傳輸。

2.2 AC/DC變換

AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負載的稱為“整流”，功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關使得電源工作消耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進程，因此必須采用電源系統優化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。

2.3 DC/AC變換；

2.4 AC/AC變換。

3.常用的拓撲結構：

3.1 單端反激變換器

3.1.1、電路拓撲圖

3.1.2、電路原理

其變壓器T1起隔離和傳遞儲存能量的作用，即在開關管Q開通時Np儲存能量，開關管Q關斷時Np向Ns釋放能量。在輸出端要加由電感器Lo和兩Co電容組成一個低通濾波器，變壓器初級需有Cr、Rr和Dr組成的RCD漏感尖峰吸收電路。輸出回路需有一個整流二極管D1。由于其變壓器使用有氣隙的磁芯，故其銅損較大，變壓器溫相對較高。并且其輸出的紋波電壓比較大。但其優點就是電路結構簡單，適用于200W以下的電源且多路輸出交調特性相對較好。

3.2 雙管反激變換器

3.2.1、電路拓撲圖

3.2.2、電路原理

其變壓器T1起隔離和傳遞儲存能量的作用，即在開關管Q1、Q2開通時Np儲存能量，開關管Q1、Q2關斷時Np向Ns釋放能量，同時Np的漏感將通過D2、D3返回給輸入，可省去RCD漏感尖峰吸收電路。在輸出端要加由電感器Lo和兩Co電容組成一個低通濾波器。輸出回路需有一個整流二極管D1（最好使用恢復時間快的整流管）。