自激振荡开关电源

自激振荡（RCC）开关电源

中山市技师学院

一、概述

目前市场上销售的手机充电器，从电路结构和充电方式上可分为两大类：第一类是“机充式”充电器，另一类是“直充式”充电器（也叫座充）。所谓“机充式”充电器，就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等（比SL1051、BQ241010/2/3等），输出电压一般在5.5～6.5V；而“直充式”充电器也叫万能充电器，直接对电池充电，由于锂电池（充）满电压为4.2V，所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。

手机充电器输出功率都比较小，一般在5W以下，国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。为了节约成本，国内许多厂商都采用RCC（Ringing Chock Converter）开关电源设计方案。RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉，所以深受国内厂商青睐。然而，读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生，原因不是产品原理有问题，而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的；更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存，不得不使出最下策——只要能输出电压，尽其所能地节省元件!

另外，国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕（反馈），因此输出电压很难控制，负载能力较差，空载时输出电压偏高，带上负载后电压才正常。从目前市场上流通的充电器来看，成本基本在2-3元之间。国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量，一般采用集成电路设计方案，电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高，成本通常是国内厂商的3-5倍，质量当然要好。

由于手机充电器输出功率较小（对电网干扰小）、产品受体积所限（消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”），无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器，输入侧电源滤波器（与EMC测试有关的元器件）都一概省去，部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容（Y电容）也节省掉了，所以，几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。既然通不过EMC测试，依照中国法律就不能销售，因此厂家就打“擦边球”，把充电器定位为赠品，国家对电器赠品并没有强制安规要求。再则，质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小，在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”，于是，不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。当然，对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系，并不会影响消费者正常使用，只是与国家标准要求不符而已！

RCC充电器电路结构简单，工作频率由输入电压与输出电流（自适应）改变，控制方式为频率调制（PFM），工作频率较高，如图1是RCC充电器原理框图。

1由于许多国外知名公司的手机充电几乎都由国内厂商代工，所以该处应理解为国内厂商生产的自主品牌的内销充电器，下同。

Vi是整流滤波后的直流电压，DC-DC变换器包括变压器和开关元件，输出电压Vo经电阻R1、R2分压采样与基准电压

V比较，差值进入PFM2控制器，输出信号控制开关元件的导通/截止，从而调节输出电压。

R

本文介绍的几种RCC开关电源，由于图1中的部分环节就被省掉了，整机的可靠性大为降低。

图（1） RCC充电器原理框图

本文通过对几种不同RCC充电器电路关键节点波形的测试分析，简述它们的工作原理，依据电路结构特点，提示读者正确辩识它们性能的优缺点，最后顺便讲述一些开关电源的通用电路知识，在此过程中体验数字存储示波器在电子测量和原理分析中的应用。希望读者通过该文的阅读，对RCC充电器有一定认识，若读者能在该文的指导下排除充电器的简单故障，乃读者之幸，笔者之幸甚也！

二、RCC变换器测试分析

图2是深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”（厂家命名）。

产品规格：输入 AC180-240V 50/60Hz 0.1A

输出 DC6.5V 500mA MAX

2PFM是英文Pulse Frequence Modulation缩写，脉冲频率调制之意，RCC变换器的工作方式，而集成式开关电源大都为PWM工作方式，PWM是英文Pulse Width Modulation缩写，脉冲宽度调制之意。

图（2）

图3是东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器。

产品规格：输入 AC220V 100mA

输出 DC4.2V 180±80 mA 适用于250-3000mAh（毫安时）电池

图（3）

图4是中山市某电子有限公司给中山市小霸王电子公司配用的MP3/4/5充电器。

产品规格：输入 AC110-250V 50/60Hz 0.1A 输出 DC5V 300 mA

图（4） 中山市小霸王电子公司MP3/4/5配用的充电器

深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”完整电路如图5。

为方便说明问题，图中专门标注了P1-P6共六个测试点，其中P4最为关键。借助数字存储示波器，提取关键点的波形，帮助大家分析电路的工作方式，因此P4测试点波形会在多个图中出现，以期对比之用。

市电经保险电阻R1输入（也叫熔断电阻，兼具电阻和保险丝的双重功能），经D1～D4桥式整流、C1滤波后到开关变压器。厂家在设计时保留C1的位置，但是实际生产时并没有安装，为了测试需要笔者加装之，如图2（个头大点），轻载时P1点电压约300V （图6测量值为V V 322 ）。

电阻R2阻值较大，给Q1提供启动电流（R2也叫起动电阻，系统一旦正常工作，R2不再起控制作用，断开它系统仍能正常工作）。刚上电时先由R2使Q1导通，变压器主绕组（①-②）产生自感电动势，极性“①正②负”，辅助绕组（③-④）极性“③正④负”、经C3&R7支路加到Q1的基极,Q1迅速饱和导通，集电极电流线性增加——正反馈效应（通俗地说就是一旦导通就让它狠狠地通）。此时次级绕组极性“⑤负⑥正”，整流二极管D8反偏截止，变压器主绕组蓄积能量。

开关管Q1的集电极电流C i 增加到接近峰值CP i 时，变压器主绕组极性反转“②正①负”，辅助绕组“④负③正”，Q1基极有反向偏置电流Q1截止——正反馈效应（通俗地说就是一旦退出导通就快速地截止）。

图（5）深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”

此时次级绕组“⑤正⑥负”，D8正偏导通，变压器主绕组蓄积的能量瞬间耦合到次级，由次级再释放给负载。

RCC 充电器属自激振荡开关电源，它无需激励电路就可自由振荡持续工作（工作方式类似《无线电》2009年第七期《电子镇流器》中VT1、VT2交替开关），正常工作时P2、P4点电压波形如图7。如果没有C1电路仍然能正常工作，但是整流后的100Hz 脉动直流周期性冲击Q1，使Q1工作于险恶的环境下，它的安全性能大打折扣。

图（6） P1点电压波形 图（7） 1是P2点电压波形，2是P4点电压波形

R4是一个非常关键的元件，P5点电压与Q1发射极电流成正比，电压越高Q1发射极电流越大，如图8信号CH1。

图（8） 1是P5点电压波形，2是P4点电压波形 图（9） P5点电压波形

图8显示在某负载下P5点电压峰值约为472mV (mV V 472?)，由此可知Q1发射极电流峰值约为69.4mA （472mV/6.8Ω）。此时，还可以粗略计算出占空比D （=ON t /T ），方法如下：关掉通道CH2拉开波形，如图9，启用数字存储示波器测量功能，测量Q1导通时间ON t =1.52us ，而开关频率KHz f 5.98=，即us T 15.10=，因此%2.13/≈=T t D ON ——这个数值显示负载比较轻！

理论分析：若以热地为参考点，当辅助绕组“④正③负”时P3电压为零（实际上约为-0.6V，D7的箝位作用），当辅助绕组“③正④负”时P3电压为某个高电压，那么P3点电压状况究竟如何？实测P3点电压波形如图10，图10显示P3点电压近似矩形波，低电平宽、高电平窄（占空比D小），高电平峰值接近40V，该电压是辅助绕组自感电动势与电容C4电压的叠加。

图（10） 1是P3点电压波形，2是P4点电压波形

需要说明一下：正常工作时P6点电压相当稳定，电压值约5.7V，该值等于D5反向击穿电压和Q2发射结之和。

三、RCC变换器等效拓朴电路研究

图5中辅助绕组整流方式和控制电路不太符合大家的欣赏习惯，它的的等效拓朴电路结构如图11——这个电路就是笔者之一葛中海于2004发表在贵刊年第七期的《简易手机镍氢电池充电器原理解析》文中讲过RCC变换器，有兴趣的读者可去查找它的完整电路。

图（11）反馈绕组及相关电路等效拓朴结构

图11反馈绕组及相关电路等效拓朴结构与图5工作原理基本相同，区别只是P3点电压波形如图10，沿纵向向下平移——因为图5开关管导通时P3点电压是反馈绕组感生电压与C4电压之加，而图11开关管

导通时P3点电压就是反馈绕组感生电压，如图12。需要说明的是这个电路Q1具有过流保护功能，当P5点电压升高0.7V以上Q2导通，拉低P4点电压保证Q1的安全运行。

图（12） 1是P3点电压波形，2是P4点电压波形

图5中D7用于设置C4正极的直流电位，稳压值越大C4正极直流电位越高；由于初、次级之间没有反馈通路，次级输出电压就由D7稳压值和主、辅绕组参数而定，稳压值越大输出电压越高，反之亦反；而等效拓朴电路中D7用于设置C4负极的直流电位，稳压值越大C4负极直流电位越低，同时输出电压越高，反之亦反。

顺便提示：同样负载下图12电路开关工作频率升高为106kHz（频率高乃效率高）。

有些公司为了节省成本干脆把Q2去掉，在P4与地之间串入一只几千欧的电阻作为稳压管D7的限流电阻，电路结构进一步简化，如图13。需要说明的是简化电路结构安全性、可靠性都降低了。由于本电路Q1不具有过流保护功能，所以当电路工作异常时，Q1和R4很容易同时烧断。

图（13）反馈绕组及相关电路等效拓朴结构图（简化）

实测图13电路P3、P4点电压波形如图14。

图（14） 1是P3点电压波形，2是P4点电压波形 图（15） 轻载间歇振荡现象（原电路P3点电压波形）

笔者实际的测试体验：同样负载下，开关管发热最小的是图11等效拓朴电路，图5和图13差不多。

需要说明的是，当负载较轻时Q1的基极电流B i 会相应减小，集电极电流峰值CP i 也减小，同时导通时间ON t 也随之变短，另外，输入电压的升高也会引起导通时间ON t 变短。可以想象：当输入电压最高，输出功率最小时ON t 也最短；若输入电压升高，输出电流又下降，它作为ON t 最小值的输入电压与输出电流的界限时，就不能维持正常振荡，从而出现间歇振荡现象，见图15。

该电路次级输出与初级没有反馈通路，所以输出电压不是绝对的稳定。实际上充电器设计时是以输入电压220V 时来考量的，若输入电压减小很多，输出电压也会适当下降，负载很重时输出电压也会下降。

四、其它电路认识

图16东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器，该图反馈绕组及相关电路采用图11等效拓朴结构。厂家为了节约成本，只用一只高压二极管整流，虚线框内的器件是笔者补画上的，原电路板根本没有设计上，见图3。

端子J1和J2由导线接到面壳的两个弹片，作为电池的充电通路。U2是变色灯，外形如是透明的LED ，内部有3个发光二极管管芯，并配有单片机控制3个发光二极管单独或混合发光，并按一定时间规律循环发光，有6、7种不同的发光颜色，是近几年新出的器件，本图由笔者自编符号。

R7给Q3提供基极电流，Q3导通、输出电压由R16、R17分压后控制U2，而 R7 和U2组合又反过来调控Q3基极电位。正常工作时U2的2脚为2.5V ，因此Q3输出电压被调整到约4.3V （Q3基极约4.9V ），当该电压由于某种原因升高（或降低）时，经R16、R17分压后控制U2，使U2吸纳的电流增大（或减小），由于R7的调压作用，使Q3输出电压保持稳定。

再来分析本电路是如何充电的！

初始观察Q4～Q7及外围电阻R11～R14，电路呈对称分布，连给电池充电的地线都没有，怎么能充电呢？虽然电路呈对称分布，但参数不可能完全一致。假设Q4先导通（基极有电流通路：基极→R11→R13→Q7发射结），发射极输出高电平，该电平立即促使Q6导通J1接地（若没有Q6，Q4和Q7基极都有偏置

电压，它们导通把Q3输出电压接地），Q4维持导通——电路自锁！J2为高电平。假设Q5先导通（基极有电流通路：基极→R14→R14→Q6发射结），发射极输出高电平，该电平立即促使Q7导通J2接地（若没有Q7，Q5和Q6基极都有偏置电压，它们导通把Q3输出电压接地），Q5维持导通——电路自锁！J1为高电平。

上述分析认为端子J1和J2“谁高谁低”完全是随机的，无论电路是哪种导通组合通路电流都很小。当电池装入时情况将发生奇妙的变化——J1和J2“谁高谁低”完全由电池装入的极性而定！当J1接电池正极、J2接电池负极，Q5、Q7组合导通给电池充电；当J1接电池负极、J2接电池正极，Q4、Q6组合导通给电池充电，因此这种电路不存在因电池装反致坏之事，所以称万能充电器。

U3变色灯工作方式如下：空载或负载较轻时Q8发射结临界截止、输出电压较低，不足以驱动U3工作。当负载较重时Q8发射结达0.7V以上，流过R8的电流约90mA—100mA，Q8饱和导通、输出电压较高。给电池充电的电流一部分来至R8，另一部分来自Q8发射结。

图17是中山市小霸王电子公司MP3/4/5配用的充电器，USB接口输出、适合于小巧精致的袖珍电器充电，该图反馈绕组及相关电路采用图13等效拓朴结构。厂家为了节约成本，只用一只高压二极管整流，见图4。另外，本电路初、次级虽有光耦反馈控制，但是次级电压取样和电压比较放大环节电路原理设计有问题，所以输出电压也不稳定。

需要说明的是，无论采用哪种电路拓朴结构，最常损坏的器主要都是开关管、开关管发射极电阻和稳压管，部分充电器开关管烧穿后引起保险电阻烧断，因此在检修时特别留意这几个位置的元器件。

13001是小功率晶体管，电流放大倍数约20左右，TO92封装，可以代换它的小功率晶体管有XW6822和BV68，如图5。

图（16）东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器

图（17）中山市小霸王电子公司MP3/4/5配用的充电器

五、开关电源一般知识

1．反馈电路

开关电源次级反馈控制电路一般采用图18的电路结构，输出电压Vcc 可以表示成

)4

3

1(R R Vref Vcc +

?=，其中V Vref 5.2=。TL431是这个电路的核心器件， R3和R4是采样电阻，由于TL431基准端基本不取电流，R3、R4分压节点的电压为2.5V ，若由于某种原因使输出升高，节点电压随之升高， TL431导通增强、吸纳更多电流，于是光耦二极管发光增强，从而控制初级开关电路，使输出电压降低。若输出降低反馈电路同样能自适应调整，使输出电压升高。关于这个电路的结构和参数选择，有更多的专业知识和工作经验需要补充，但是，因篇幅所限，在此从略。

图（18）开关电源标准反馈控制电路

2．RCD 吸收电路

参看图5，R8、C6和D6 构成RCD 吸收电路（电阻、电容和二极管），用以吸Q1截止时变压器主绕组产生的反电动势。因为Q1截止时变压器主绕组产生的反电动势极性“①负②正”，该电压与电源同相串联施加到开关管Q1的集电极，Q1集电计将承受很高的电压，增加 RCD 吸收电路可以适当减小峰值电压（原理类似于三极管控制继电器，在继电器两端反并联二极管，三极管由导通→截止时，继电器线圈感生电动势由反并联二极管提供电流通路、释放能量）。既使有RCD 吸收电路保护，在Q1刚截止时集电极的电压仍然高达400V 左右，见图7。若没有RCD 吸收电路，Q1集电极电压更高——这是Q1安全工作的一大隐患。

许多国内厂商对RCD 吸收电路认识不足，个别厂商更认为它可有可无，如图2东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器干脆把RCD 吸收电路去掉了——可以想象这个充电器安全工作状况如何了！

既使国内部分厂商保留该电路，但是对它的参数选择也是一塌糊涂，比如电阻阻值偏大、功率偏小，电容容量偏小、耐压偏低，很多厂商直接用1N4007，这哪儿成啊！1N4007是低速管，该处是高频信号，用高速管才行啊！

对RCC手机充电器而言，RCD吸收电路经验参数如下：电阻47K～82K，电容102-472/1000V，二极管：高速管。

3．电源滤波器

为了提高整个系统EMC抗干扰性能，大功率开关电源在电源输入一般会串入电源滤波器，如图19。其中C1、C2用于抑制“共模干扰”，C3、C4用于抑制“差模干扰”，NTC是负温度系数的热敏电阻，可以减小上电瞬间大电流对C5的冲击，正常工作约10Ω。

图（19）电源滤波器

如图20是保定市四北电子有限公司出品的SKDX-0610A开关电源局部，该部分就是电源滤波器。

图（20）电源滤波器实物图

为了减小输出电源的纹波，有的公司把次级整流后的单个电容滤波改为 型滤波器，电路如图21。这个电路结构同样适用于输入侧，如图5方框A位置，只是电容要换成高压型，在输出功率不大的情况下，电解电容的容量一般取值几uF～几十uF，电感的感量几uHF～十几uH。

图22是丹阳市辰阳电子科技有限公司为夏新公司生产的TA7型手机充电器，设计者考虑到13001功率太小，改为13003作为开关管，反馈电路采用18标准结构，稳定性和可靠性都比较高。从实物图可以看出该充电器设计精细、用料考究，比珠三角地区杂牌厂生产的充电器“真实”多了！

图（21）π型滤波器

图（22）π型滤波器实物

另外，大家可能对整流图（1）次级整流二极管D5的位置觉得很别扭，很不符合大家的观察习惯，把它移动到虚线框B位置即可（原理上是等效的）。

自激振荡开关电源

自激振荡（RCC）开关电源 中山市技师学院 一、概述 目前市场上销售的手机充电器，从电路结构和充电方式上可分为两大类：第一类是“机充式”充电器，另一类是“直充式”充电器（也叫座充）。所谓“机充式”充电器，就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等（比SL1051、BQ241010/2/3等），输出电压一般在5.5～6.5V；而“直充式”充电器也叫万能充电器，直接对电池充电，由于锂电池（充）满电压为4.2V，所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。 手机充电器输出功率都比较小，一般在5W以下，国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。为了节约成本，国内许多厂商都采用RCC（Ringing Chock Converter）开关电源设计方案。RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉，所以深受国内厂商青睐。然而，读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生，原因不是产品原理有问题，而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的；更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存，不得不使出最下策——只要能输出电压，尽其所能地节省元件! 另外，国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕（反馈），因此输出电压很难控制，负载能力较差，空载时输出电压偏高，带上负载后电压才正常。从目前市场上流通的充电器来看，成本基本在2-3元之间。国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量，一般采用集成电路设计方案，电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高，成本通常是国内厂商的3-5倍，质量当然要好。 由于手机充电器输出功率较小（对电网干扰小）、产品受体积所限（消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”），无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器，输入侧电源滤波器（与EMC测试有关的元器件）都一概省去，部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容（Y电容）也节省掉了，所以，几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。既然通不过EMC测试，依照中国法律就不能销售，因此厂家就打“擦边球”，把充电器定位为赠品，国家对电器赠品并没有强制安规要求。再则，质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小，在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”，于是，不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。当然，对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系，并不会影响消费者正常使用，只是与国家标准要求不符而已！ RCC充电器电路结构简单，工作频率由输入电压与输出电流（自适应）改变，控制方式为频率调制（PFM），工作频率较高，如图1是RCC充电器原理框图。 1由于许多国外知名公司的手机充电几乎都由国内厂商代工，所以该处应理解为国内厂商生产的自主品牌的内销充电器，下同。

ST公司基于MOSFET的自激式(RCC)开关电源设计(整合)

ST公司自激式开关电源设计 1 Power Transformer Design Calculations l The specifications: –V AC= 85~265V l Line frequency: 50~65Hz –V O= 5V –I O= 0.4A Taking transient load into account, the maximum output current is set as I O(m a x)= 1.2I O= 4.8 A 1.1Switching Frequency The system is a variable switching frequency system (the RCC switching frequency varies with the input voltage and output load), so there is some degree of freedom in switching frequency selection. However, the frequency must be at least 25kHz to minimize audible noise. Higher switching frequencies will decrease the transformer noise, but will also increase the level of switching power dissipated by the power devices. The minimum switching frequency and maximum duty cycle at full load is expressed as f S(m i n)= 50 kHz D m a x= 0.5 where the minimum input voltage is 50kHz and 0.5, respectively. 1.2 STD1LNK60Z MOSFET Turn Ratio The maximum MOSFET drain voltage must be below its breakdown voltage. The maximum drain voltage is the sum of: l input bus voltage, l secondary reflected voltage, and voltage spike (caused by the primary parasitic inductance at maximum input voltage). The maximum input bus voltage is 375V and the STD1LNK60Z MOSFET breakdown voltage is 600V. Assuming that the voltage drop of output diode is 0.7V, the voltage spike is 95V, and the margin is at least 50V, the reflected voltage is given as: V fl= V(B R)DS S–V m arg i n–V D C(ma x)–V s p k= 600 –50 –375 –95 = 80 V The Turn Ratio is given as where, V fl= Secondary reflected voltage V(BR)DSS= MOSFET breakdown voltage V margin= Voltage margin

常见几种开关电源工作原理及电路图

一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算， 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路

图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。

自激式开关电源有关问题的探讨

3-3 自激式开关电源有关问题的探讨 1．如何通过电压波形的数据，粗略计算出变压器的匝数比？ 自激式开关电源的功率管“从开到关”或“从关到开”转换都要经一段过度时间，因此功率管完全导通的时间小于ON t ，完全截止时间的小于OFF t ，如图1所示，这是HP1018打印机开关管漏极和次级绕组的电压波形（此时“热地”与“冷地”连在一起，测量之后断开）。 图1 测量次级绕组（CH 2）电压波形 当功率管导通时，初级绕组因有电流流过而发生自感，自感电动势等于输入电源整流滤电压。根据变压器的工作原理，次级绕组会因互感作用产生负脉冲电压。这期间，初级绕组是主动绕组，次级绕组是被动绕组。 启用数字示波器“幅度”功能，测量的次级绕组负脉冲电压为23.2V （此时，整流二极管反偏截止）。若忽略初级绕组因由有电流流过引起的电动势的损耗，则初、次级绕组的匝数之比等于它们的电压之比，即 21N N =) (21-U U （3-1） 式中，1N 、2N 分别是初、次级绕组匝数。1U 是输入电源为AC110V 时整流滤电压，实测值为165V ，把1U =165V ，)(2-U =23.2V 代入上式，得 功率管完 全截止区 功率管完 全导通区 t ON t OFF 26V 23.2V

21N N =)(21-U U =2 .23165≈7.11 设N =2 1N N ，取整数N ≈7。 2．如何计算功率管截止时初级绕组感应电动势？ 当功率管截止时，次级绕组因有电流流过而发生自感，自感电动势等于整流元件导通压降与输出直流电压的叠加。根据变压器的工作原理，初级绕组会因互感作用产生正脉冲电压。这期间，初级绕组是被动绕组，次级绕组是主动绕组。 当功率管截止时初、次级绕组的感应电动势之比仍然等于它们匝数之比，即 )(2'1+U U =2 1N N （3-2） 启用数字示波器“幅度”功能，测量的次级绕组正脉冲电压为26V ，即)(2+U =26V ，代入上式，得 '1U =N ?)(2+U =7?26≈182V 即，功率管截止时初级绕组感应正脉冲电压等于182V 。 考虑到当前电源电压为165V ，则当功率管截止时，漏极电压是电源电压与初级绕组自感电动势的叠加，即 '11U U U D S += （3-3） 把1U =165V ，' 1U =182V 代入上式，得 DS U =165+182≈347（V ） 注：该电压不含漏感尖峰电压。 需要指出的是，'1U （=182V ）这个数据是基于当前电源电压110V 和输出24.5V 稳定电压的状况而得出的，该电压与负载基本无关；若负载加重、输出电流增大，功率管会自动延长导通时间，从电源吸收更大的功率，维持输出电压稳定，反之亦反。 3．如何根据输入、输出电压计算占空比？

自激式开关电源的原理

第3章自激式开关电源的原理与应用 自激式开关电源利用调整管、变压器辅助绕组构成正反馈通路，实现自激振荡，再借助反馈信号稳定电压输出。由于调整管兼作振荡管，所以无须专设振荡器，故所用的元器件较少，电路简单、成本低，在一定程度上简化了电路。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。 本章拟在讲述自激式开关电源基本电路的基础上，以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体，配合关键点的测试波形，剖析它们的工作原理，希望引领读者进入开关电源的万千世界。 3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点 1．自激式开关电源 现在所有由市电供电的AC-DC设备，几乎全部采用变压器耦合型开关电源，也称为隔离型开关电源。功率管周期性通断，控制开关变压器初级绕组存储输入电源的能量，通过次级绕组进行能量释放。显然，开关电源的输入与输出是通过变压器的磁耦合传递能量的。由于变压器绕组之间是绝缘的，因此初次级绕组完全隔离，即“热地”和“冷地”是绝缘的，且绝缘电阻和抗电强度均可达到很高，这一特点对用电安全尤为重要。 若开关管的激励脉冲是由变压器辅助绕组与开关管构成的正反馈环路自激振荡产生的，称为自激式开关电源。由于自激式开关电源的调整管兼作振荡管，因此无须专设振荡器。除非特别说明，本书讲述的自激式开关电源均是指自激式变压器耦合型开关电源，下面就介绍这方面的知识。 2．自激式开关电源的特点 （1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 （2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，轻载时开关频率较高或间歇振荡，满载时频率会自动降低。 U相对值发生变化，因此D （3）自激式开关电源在占空比D发生改变时，开关管的C I与CE 变化范围较小，一般小于50%。 （4）自激式开关电源具备一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和间歇振荡，因此保护电路比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。 （5）自激式开关电源的电流峰值高、纹波电流大，由于工作频率随输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，故仅适宜60W以下的小功率场合。由于许多办公设备、手机充电器和仪器仪表等在这个功率范围之下，故自激式开关电源的使用相当普遍。

推挽式开关电源设计

洛阳理工学院毕业设计（论文） 题目＿推挽式开关电源的设计 2013年5月30 日

推挽式直流电源开关的设计 摘要 电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。在信息时代，农业、能源、交通运输、信息、国防、教育等领域的迅猛发展，对电源产业提出了更多、更高的要求、如节能、节电、节材、缩体、减重、环保、可靠、安全等。这就迫使电源工作者在电源研发过程中不断探索，寻求各种相关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的要求。开关电源是一种新型电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高，耗能低，使用方便，并取得了较好的经济效益。开关电源具有功耗小、效率高、稳压范围宽、体积小、等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、影音设备、家用电器等电子电路中得到了广泛应用。本文首先介绍开关电源的基本原理，而后介绍广泛应用于开关电源的双端输出驱动器UC3524，并以驱动器UC3524为基础，通过打印机电源电路，讲述推挽式开关电源工作原理。 关键词：电能变换，开关电源，UC3524，推挽式开关电源

Design of a push-pull DC switching power supply ABSTRACT Power is to achieve power conversion and power transmission major equipment. In the information age, the rapid development of agriculture, energy, transportation, information, national defense, education and other fields, for the power industry made more, higher requirements, such as energy saving, energy saving, material saving, reduced body weight loss, environmental protection, reliable, safety etc.. This has forced the power workers continue to explore in the power development process, to seek a variety of related technology, the power to make the best products, to meet the requirements of all walks of life. Switching power supply is a new type of power supply equipment, compared to traditional linear power supply, high technological content, low energy consumption, easy to use, and has achieved good economic benefit. Switching power supply with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, small size, and other advantages, is widely used in communication equipment, numerical control equipment, instrumentation, audio and video equipment, household appliances and other electronic circuits. This paper first introduces the basic principle of switching power supply, then introduce dual output driver UC3524 is widely used in switching power supply, and to drive UC3524 as the foundation, through the printer power supply circuit, on the working principle of push-pull switching power supply. KEY WORDS: transformation of electrical energy,transformation of electrical energy,UC3524, transformation of electrical energy

基于自激振荡的手机充电器电路

基于自激振荡的手机充电器电路 百度文库---翩翩奇货1一，输入半波整流滤波电路：220V 交流从左边输入，一端经过一个4007二极管半波整流，另一端经过一个10欧1W 的碳膜电阻后，由10uF 高压电容滤波。这个10欧的电阻是用来做过流保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。 二，初级开关管与其防护电路：电路中间的4007、4700pF 电容、82KΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。 三，开关管驱动与保护电路：中间510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A 时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在140mA 左右)。变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经底下整流二极管4148整流，22uF 电容滤波后形成取样电压。为了分析方便，我们取三极管C945发射极一端为地。那么这取样电压就是负的(-4V 左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。取样电压经过6.2V 稳压二极管后，加至开关管13003的基极。前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V 稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而下方的1KΩ电阻跟串联的2700pF 电容，则是正反馈电路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。 三，次级电路：右边的次级绕组感应电压经肖特基二极管RF93整流，220uF 电容滤波后输出6V 的电压。因为开关电源的工作频率较高，所以需要工作频率的二极管。这里可以用常见的1N5816、1N5817等肖特基二极管代替。同样因为频率高的原因， 变压器也必须使用高频开关变压器，铁心一般为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。

自激式开关电源的原理

第3章自激式开关电源的原理与应用自激式开关电源利用调整管、变压器辅助绕组构成正反馈通路，实现自激振荡，再借助反馈信号稳定电压输出。由于调整管兼作振荡管，所以无须专设振荡器，故所用的元器件较少，电路简单、成本低，在一定程度上简化了电路。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。 本章拟在讲述自激式开关电源基本电路的基础上，以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体，配合关键点的测试波形，剖析它们的工作原理，希望引领读者进入开关电源的万千世界。 3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点 1．自激式开关电源 现在所有由市电供电的AC-DC设备，几乎全部采用变压器耦合型开关电源，也称为隔离型开关电源。功率管周期性通断，控制开关变压器初级绕组存储输入电源的能量，通过次级绕组进行能量释放。显然，开关电源的输入与输出是通过变压器的磁耦合传递能量的。由于变压器绕组之间是绝缘的，因此初次级绕组完全隔离，即“热地”和“冷地”是绝缘的，且绝缘电阻和抗电强度均可达到很高，这一特点对用电安全尤

为重要。 若开关管的激励脉冲是由变压器辅助绕组与开关管构成的正反馈环路自激振荡产生的，称为自激式开关电源。由于自激式开关电源的调整管兼作振荡管，因此无须专设振荡器。除非特别说明，本书讲述的自激式开关电源均是指自激式变压器耦合型开关电源，下面就介绍这方面的知识。 2．自激式开关电源的特点 （1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 （2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，轻载时开关频率较高或间歇振荡，满载时频率会自动降低。 （3）自激式开关电源在占空比D 发生改变时，开关管的C I 与CE U 相对值发生变化，因此D 变化范围较小，一般小于50%。 （4）自激式开关电源具备一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和间歇振荡，因此保护电路比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。 （5）自激式开关电源的电流峰值高、纹波电流大，由于工作频率随输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，故仅适宜60W 以下的小功率场合。由于许多办公设备、手机充电器和仪器仪表等在这个功率范围之下，故自激式开关电源的使用相当普遍。

超详细的反激式开关电源电路图讲解

反激式开关电源电路图讲解 一，先分类 开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下： 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求) 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 2000W以上全桥 二，重点 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图! 三，画框图 一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图1

图1，反激开关电源框图 四，原理图 图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。 图2 典型反激开关电源原理图

五，保险管 图3 保险管 先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。 作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。 技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。 分类：快断、慢断、常规 计算公式：其中：Po：输出功率 η效率：(设计的评估值) Vinmin ：最小的输入电压 2：为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。 0.98： PF值 六，NTC和MOV NTC 热敏电阻的位置如图4。 图4 NTC热敏电阻

详解自激开关电源电路图

详解自激开关电源电路图 该文章讲述了详解自激开关电源电路图. 自激开关电源电路 图,STR41090电源属于自激式并联型开关电源,适应电网电压能力为150-280V。 振荡过程 C808上约300V直流电压经R811加到N801的(2)脚内部开关管的B极,同时经T802的(1)、(3)绕组加到N801的(3)脚内部开关管的C极,开关管开始导通,电流流过T802的(1)、(3)绕组,在(1)、(3)绕组产生感应电压,极性为(3)正(1)负,经耦合,在(6)、(7)绕组也产生感应电压,极性为(7)正(6)负,此正反馈电压经C819、R817、R816送回到N801的(2)脚,使开关管电流进一步增大,雪崩的过程使开关管迅速饱和。开关管饱和期间,T802(1)、(3)绕组的电流线性增大,VD821、VD822截止,T802储存磁场能量。由于C819不断被充电,使N801的(2)脚电压不断下降,到某一时刻,N802(2)脚上的电压不能维持内部开关管的饱和,开关管退出饱和状态,C极电流减小,T802各绕组的感应电压极性全部翻转,反馈绕组(6)、(7)脚的电压极性为(6)正(7)负,经C819、R817、R816送到N801的(2)脚,使N801(2)脚电压进一步减小,又一雪崩过程使开关管迅速截止。开关管截止期间,VD821导通,在C822电容上形成112V电压;VD822也导通,在C824电容上形成18V电压,T802储存的磁场能量被释放。另一方面,C819上的电压经R817、R816、VD812、VD813放电,同时300V电压经R811给C819反向充电,这两个因素使C819左端的电压回升,即N801(2)脚的电压回升,当(2)脚电压上升0.6V以上

自激式串联开关电源

第3章 自激式开关电源的原理 自激式开关电源驱动开关管的信号由自激振荡产生，在一定程度上简化了电路。它所用的元器件少，电路简单成本低。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如自动化仪器仪表、视盘机、电视机、显示器、打印机和手机充电器等。 本章在讲述自激式开关电源的基本电路的基础上，以自激式开关电源的电路实例为载体，分析几种变压器耦合型开关电源的工作原理。 ∮3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点 1．自激式开关电源的工作原理 （1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 （2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡形成的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，空载时开关频率可达100kHz ，满载时可能会降到20kHz ，频率的变化几乎与变压器的匝数和电感量无关。 （3）自激式开关电源的具备了一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和停振，因此保护电路也比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。 （4）自激式开关电源在改变占空比D 时，振荡兼开关管的E i 与CE U 相对值发生变化，因此D 变化范围较小，一般不大于0.5。 （5）自激式开关电源的开关电流峰值高、纹波电流大，由于它的工作频率随着输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，因此仅用于60W 以下的小功率场合。 2．自激式开关电源的类型 自激式开关电源按输入、输出连接方式可分为串联型（降压式非隔离型）、并联型（升压式非隔离型）和变压器耦合型（隔离型）。在变压器耦合型自激式开关电源中，按开关管的连接方式又可分为单管式、推挽式和桥式等。由于自激式并联型属于升压型，实际应用很少，所以，本章我们主要讲述用于AC-DC 变换的自激式中的串联型和变压器耦合型开关电源。 3.1.2 自激式串联型开关电源 1．自激式串联型开关电源的工作原理 自激式串联型开关电源是早期采用的一种开关电源，由于开关管、储能电感与负载串联，其输出电压比输入电压低，也称为降压式非变压器耦合型开关电源。 如图3-1所示为自激式串联型开关电源的结构原理图。I C 、O C 分别是输入电压I U 、输出电压O U 的滤波电容；开关管用一个开关符号模拟替代；L 为储能电感；VD 为续流二极管。电路中还包含采样电路、电压基准、比较放大和脉宽调制电路的功能框图。

开关电源的基本原理与分类方法

开关电源的基本原理与分类方法 开关电源是指调整功率管以开关方式进行工作的稳压电源。缩写为SPS(Switching Power Supply),开关电源的核心部分是一个直流变换器。目前开关电源向着高频、高可靠性、低功耗、低噪声、抗干扰和模 块化方向发展。开关电源现在在社会上应用越来越广泛，需求也越来越大。 电源在一个典型系统中或者在一台机器中担当十分重要的角色，电源给系统的电路提供持续、稳定的 能量，使得系统或者机器能够正常地工作。电源的好坏直接影响了系统能否正常工作。随着电源的应用和 需求越来越广泛，人们对于电源的要求也越来越高。人们对电源的效率、体积、重量、稳定性和可靠性等 方面都有了更高的要求。 开关电源正是以其效率高、体积小、重量轻、稳定性高、零负载消耗低等多方面的优势逐步取代了效 率低、又笨又重的线性电源。现在社会上出现的需要应用开关电源的仪器、机器越来越多;利用开关电源作为驱动电源的产品也层出不穷，例如LED驱动开关电源的需求量越来越多。而现代电力电子技术的发展， 特别是大功率器件IGBT和MOSFET、各类电源芯片的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使得开关电源的转换效率不断提高。人们对于转换效率的不断要求也促使开关电源的开发技术将越来 越高。 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输 出短路保护电路等部分构成。 开关带能源的工作原理： 首先是将交流输入电源经整流滤波成脉动直流;然后通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上;接着开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载;最后，输出 部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。 常见的开关电源的分类方法有下列几种： 1.按激励方式的不同可以划分为他激式和自激式。他激式开关电源电路中专设激励信号振荡器;自激式开关功率管兼作振荡管。该形式的开关电源电路结构简单, 元器件少, 可以做成低成本的开关电源。 2.按调制方式的不同可以划分为脉宽调制型、频率调整型和混合调整型。脉宽调制型保持振荡频率保 持不变, 通过调节脉冲宽度来改变输出电压的大小;频率调整型保持占空比保持不变(脉冲宽度保持不变) , 通过改变振荡频率来改变输出电压大小;混合调整型是脉冲宽度和振荡频率均可进行调节的开关电源。 3.按开关管电流的工作方式的不同可以划分为开关型和谐振型。开关型用开关晶体管把直流变成高频 标准方波, 其电路形式类似于他激式;谐振型用开关晶体管与LC谐振回路将直流变成标准正弦波, 其电路 形式类似于自激式开关电源。 4.按开关晶体管的类型的不同可以划分为晶体管型和可控硅型。晶体管型采用晶体管(包括场效应管) 作为开关功率管;可控硅型采用可控硅作为开关功率管。这种电路的特点是直接输入交流电压, 不需要一次整流部分。

开关电源的设计实验报告

河西学院物理与机电工程 学院 综合设计实验 开关电源的设计 实验报告 学院：物理与机电工程学院 专业：电子信息科学与技术 ：侯涛 日期：2016年4月12日

绪论 开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源，它具有体积小、重量轻、耗能低、使用方便等优点，在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业设备、医疗器械、家用电器等领域应用效果显著。 一、开关电源的概念和分类 电源是将各种能源转换成为用电设备所需电能的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。 1.开关电源的概念 电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是产生电的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠性等指标。我们用的电，一般都需要经过转换才能适合使用的需求，例如交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率变换为小功率等。 按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转换为直流；AC/AC称为交流转换为交流，即为改变频率；DC/AC称为逆变；DC/DC为直流变交流后再变直流。为了达到转换的目的，电源变换的方法是多样的。自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源。 开关电源在转换过程中，用高频变压器隔离称之为离线式开关变换器，常用的AC/DC 变换器就是离线式变换器。 开关电源通常由六大部分组成，如图所示。

第一部分是输入电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。220V交流电直接经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi，此电压送到第二部分进行功率因数校正，其目的是提高功率因数，它的形式是保持输入电流与输入电压同相。功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。所谓有源功率因数校正，是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。开关电源电路常采用有源功率因数校正。第三部分是功率转换，它是由电子开关和高频方波脉冲电压。第四部分是输出电路，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。第五部分是控制电路，输出电压经过分压、采样后于电路的基准电压进行比较、放大。第六部分是频率振荡发生器，它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。有了高频振荡才有电源变换，所以说开关电源的实质是电源变换。 2.开关电源的分类 DC/DC变换类型是开关电源变换的基本类型，它通过控制开关通、断时间的比例，用电抗器与电容器上蓄积的能量对开关波形进行微分平滑处理，从而更有效地调整脉冲的宽度及频率。从输入、输出有无变压器隔离来说，DC/DC变换分为有变压器隔离和没有变压器隔离两类。每一类有6种拓扑，即降压式（Buck）、升压式（Boost）、升压—降压式（Buck-Boost）、串联式（Cuk）、并联式（Sepic）以及赛达式（Zata）。按激励方式分，有自激式和他激式两种。自激式包括单管式和推挽式，他激式包括调频式（PWF）、调宽式（PWM）、调幅式（PAM）和谐振式（RSM）4种，我们用得最多的是调宽式变换器。调宽式变换器有以下几种：正激式、反激式、半桥式、全桥式、推挽式和阻塞式等6种。 按谐振方式分，有串联谐振式、并联谐振式和串并联谐振式；按能量传递方式分，有连续模式和不连续模式两种。凡是以脉冲宽度来调制的电子开关变换器都叫PWM变换器。

开关电源原理图精讲.pdf

开关电源原理（希望能帮到同行的你更加深入的了解开关电源，温故而知新吗！！） 一、开关电源的电路组成[/b]：： 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路[/b]：： 1、AC输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防

止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。 2、 DC输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路[/b]：： 1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图：

自激式开关电源

2.5 具有隔离功能的自激式开关电源 前述不隔离的开关电源在使用中形成用电设备与供电电源电路共地，经过输入整流供电设备的“地”带有市电，绐用户及维护造成潜在危险。同时，由于对CMOS集成电路和数字处理集成电路的应用日益广泛，倘若采用此类过压敏感的器件，是不能与市电采用同一参考点的。即使是普通设备，随着功能的扩展，具有多种规格的音视频或数字信号接口，信号地与市电也必须隔离。 通常人们所说的并联型开关电源，指开关管和负载电路是并联的，目前多用于升压型不隔离开关电源中。此处所称I/O隔离的开关电源，也称为脉冲变压器耦合的开关电源。输入电源通过开关管控制脉冲变压器初级线圈的能量存储，能量释放则通过脉冲变压器次级进行。改变脉冲变压器的匝数比，可以得到各种不同的脉冲电压，整流滤波后，以直流向负载提供电压。很明显，开关电源的输入和输出端是通过脉冲变压器的磁耦合传递能量的，脉冲变压器绕组之间的绝缘，使初级侧与次级侧完全隔离，绝缘电阻和抗电强度均可达到很高。目前所有从市电供电的设备，几乎全部采用此类开关电源，取代了多年来使用的工频变压器和耗能型稳压器。 脉冲变压器耦合的开关电源按其激励方式分为自激式和它激式。自激式脉冲变压器耦合的开关电源是以开关管为主组成脉冲变换器，将直流电变成脉冲波，通过脉冲变压器耦合送往负载电路；它激式则以开关管作为独立开关，与脉冲变压器储能绕组串联接入供电电路，开关管则受独立的脉冲驱动器输出的调宽脉冲控制。脉冲变压器耦合的开关电源按其向负载提供能量的方式，可分为正激式和反激式。正激式脉冲变压器耦合的开关电源是在开关管导通时，向负载提供能量；反激式则为电—磁—电转换方式，通过脉冲变压器的 能量存储，在开关管截止期间向负载提供能量。 2.5.1 自激式隔离开关电源的基本电路 自激式隔离开关电源的原理电路见图2-10，其主要功能部分包括：开关管VT和TC 组成的自激振荡电路，脉冲宽度调制的控制系统，取样系统，次级的脉冲整流滤波电路等。 自激式隔离开关电源的基本电路如图2-11所示。由开关管VT304和脉冲变压器TC301构成的间歇振荡器组成变换器电路。将C308两端输入的直流电变换成矩形波，加在TC301的初级。接通电源后，输入电压通过R302给VT304基极施加不足1 mA的启动偏置，VT304集电极电流由零开始上升。集电极电流的增长，使T301正反馈绕组⑨端产生上升的感应脉冲，加到VT304基极，形成正反馈, 使VT304导通电流进一步增大。在此过程中，C313充电，随着充电电流逐渐减小，I B随之减小，VT304进入I B·β

第3章 自激式开关电源的原理与应用

第3章 自激式开关电源的原理与应用 自激式开关电源驱动开关管的信号由自激振荡电路产生，所用的元器件较少，电路简单，成本低，在一定程度上简化了电路。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。 本章在讲述自激式开关电源基本电路的基础上，以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体，详细分析它们的工作原理，引领读者进入开关电源的万千世界。 ∮3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点与类型 1．自激式开关电源的类型 自激式开关电源按输入、输出连接方式可分为串联型（降压式非隔离型）、并联型（升压式非隔离型）和变压器耦合型（隔离型）。自激式串联型开关电源是早期采用的一种开关电源，由于开关管、储能电感与负载串联，其输出电压低于输入电压低且输入、输出电路共地，故也称为降压式非隔离型开关电源。自激式并联型属于升压型，在市电变换中很少采用。本章我们主要讲述用于AC-DC 变换的自激式变压器耦合型开关电源。本书后续章节所提到的自激式开关电源，除非特别说明，均是指自激式变压器耦合型开关电源。 2．自激式开关电源的特点 （1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 （2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，空载时开关频率较高或间歇振荡，满载时可能会达到100kHz 以下，频率的变化几乎与变压器的匝数和电感量无关。 （3）自激式开关电源的具备了一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和停振，因此保护电路也比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。 （4）自激式开关电源在改变占空比D 时，振荡兼开关管的C i 与CE u 相对值发生变化，因此D 变化范围较小，一般不大于0.5。 （5）自激式开关电源的开关电流峰值高、纹波电流大，由于工作频率随输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，因此仅用于60W 以下的小功率场合。 3.1.2 自激式开关电源① 1．自激式开关电源的特点 自激式串联型开关电源是非隔离的，输入电路与输出电路共地，经过输入整流后开关电源的“热地”会给用户及维护造成潜在危险。同时，由于CMOS 集成电路和数字处理集成电路的应 ① 有些文献称之为RCC 变换器，RCC 指Ringing Choke Converter ，即阻尼振荡变换器。除非特别说明，本书后续章节所提到的自激式开关电源，均是指自激式变压器耦合型开关电源。