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(gao)頻狀態(tai)。這(zhe)(zhe)時直流高(gao)壓(ya)會被(bei)切割成(cheng)高(gao)頻的方(fang)波信(xin)號，這(zhe)(zhe)個方(fang)波信(xin)號經(jing)由(you)功(gong)率(lv)隔離變壓(ya)器，在二次側(ce)可以獲得(de)事先所設定的電(dian)壓(ya)值，然后(hou)再(zai)經(jing)由(you)整流與(yu)濾波就(jiu)可以獲得(de)所需的直流輸出(chu)電(dian)壓(ya)。開關電(dian)源的方(fang)框圖如下：
2.開關(guan)電源的分(fen)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(shao)見(jian)到，本文敘(xu)述(shu)從略(lve)。
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(dian)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(ya)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(chuan)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。
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(dian)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(dian)流(liu)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(bian)換器(qi)模(mo)塊化(hua)的進程，因此必須采(cai)用電源系統(tong)優化(hua)設計方(fang)法才能使其工(gong)作(zuo)效(xiao)率達到一定的滿意程度。
2.3 DC/AC變換；
3.常(chang)用(yong)的拓(tuo)撲結構：
3.1 單端反激變換器
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(te)性相對較(jiao)好。
3.2 雙(shuang)管反激變換器
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）。
a、在任何工作條件下，為使兩個調整管所承受的電壓不會超過Vs+Vd (Vs：輸入電壓；Vd:D2、D3的正向壓降，)，D2、D3必(bi)須是快恢復管(guan)（當然(ran)用超(chao)快恢復管(guan)更好）。
b、在反激開始時，儲存在原邊Np的漏電感的能量會經D2、D3反(fan)饋(kui)回輸入，系(xi)統能(neng)量損失會小，效率高。
c、在與單端反激變換器相比，無需RCD吸收電路；功率器(qi)件可(ke)選(xuan)擇較低的(de)耐壓值；功率等級也會很大(da)。
d、在輕載時，如果在“開通”周期儲存在變壓器的原邊繞組顯得過多的能量，那么在“關斷”周期(qi)會(hui)將過(guo)多的能量(liang)能量(liang)反饋到輸入。
3.3 單端正激變換器
其變壓器T1起隔離和變壓的作用，在輸出端要加一個電感器Lo（續流電感）起能量的儲存及傳遞作用，變壓器初級需有復位繞組Nr（此點上我對一些參考書籍存疑，當然有是最好，實際應用中考慮到變壓器腳位的問題）。在實際使用中，我也發現此繞組也用RCD吸收電路取代亦可，如果芯片的輔助電源用反激供給則也可削去調整管的部分峰值電壓(ya)（相當一部份復位繞組）。輸出回路需有一個整流二(er)極(ji)管(guan)D1和一個續流二極管D2。由于其變(bian)壓(ya)器(qi)使用無(wu)氣隙的(de)磁芯(xin)，故其銅損較小，變(bian)壓(ya)器(qi)溫升較低。并且(qie)其輸出(chu)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)壓(ya)較小。
3.4 雙(shuang)管正激變換器(qi)
其變壓器T1起隔離和變壓的作用，在輸出端要加一個電感器Lo（續流電感）起能量的儲存及傳遞作用，變壓器初級無需再有復位繞組，因為D1、D2的導通限制了兩個調整管關斷時所承受的電壓。輸出回路需有一個整流二極管D3和一個續流二極管D4（其中D3、D4均最好選用恢復時間快的整流管）。輸出濾波電容Co應選擇低ESR（等效電阻）大容量，有利于(yu)降低紋(wen)波電壓（當然這(zhe)對于(yu)其它(ta)拓撲(pu)結構(gou)的也是這(zhe)樣(yang)要求(qiu)）。
a、 在任何工作條件下，為使兩個調整管所承受的電壓不會超過Vs+Vd (Vs：輸入電壓；Vd:D1、D2的正向壓降，)，D1、D2必須是快恢復管
b、 在與單端正激變換器相比，無需復位電路，有利于簡化電路和變壓器設計；功率器件可選擇較低的耐壓值；功率等級也會很大，據我所知現在很多大功率等級的通信電源及電力(li)操(cao)作電源都選(xuan)用了這(zhe)種電路(lu)。
c、兩個調(diao)整管(guan)工作(zuo)狀態一致(zhi)，同(tong)時處通態或(huo)斷(duan)態。我(wo)個人(ren)建(jian)議在大功率等級電源中選(xuan)用此種電路，主要是調(diao)整管(guan)好選(xuan)。
3.5 推(tui)挽式變換器
其變壓器T1起隔離和傳遞能量的作用。在開關管Q1開通時，變壓器T1的Np1繞組工作并耦合到付邊Ns1繞組，開關管Q關斷時Np向Ns釋放能量；反之亦然。在輸出端由續流電感器Lo和D1、D2付邊整流電路。開關管兩端應加一RC組成的(de)開關(guan)管(guan)關(guan)斷(duan)時所(suo)產(chan)生的(de)尖峰吸(xi)收電路。
a、在任何工作條件下，調整管都承受的兩倍的輸入電壓。所以此電路多用于大功率等級的DC/DC電源中，這樣才有利于選(xuan)材(cai)料。
b、兩個調整管都是相互交替打開的，所以兩組驅動波形相位差要大于180°（一般書上說差等于180°），因為要存在一(yi)定死區時(shi)間(jian)。
3.6 半橋變(bian)換(huan)器
其變壓器T1起隔離和傳遞能量的作用。開關管Q1導通時，Np繞組上承受一半的輸入電壓，付邊繞組電壓使D1導通；反之亦然。輸出回路D1、D2、Lo、Co共同組成了整流濾波電(dian)路(lu)。
此電路減小了原邊調整管的電壓應力，所以是目前比較成熟和常見的電路；如PC Power 70%以上、電(dian)子鎮流器60%都使用此電路。
3.7 全橋變換器
此(ci)電(dian)(dian)路多(duo)(duo)(duo)用于大功率等級電(dian)(dian)源(yuan)中(zhong)，目前國內許多(duo)(duo)(duo)研(yan)究機構(gou)都在此(ci)電(dian)(dian)路是做改造(zao)，但對于多(duo)(duo)(duo)數的(de)電(dian)(dian)源(yuan)生產(chan)(chan)廠(chang)商來說此(ci)電(dian)(dian)路成(cheng)熟的(de)產(chan)(chan)品市場占有率很(hen)低，自身(shen)設計投入開發成(cheng)本會(hui)很(hen)高。