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(de)高頻狀態。這時直(zhi)流高壓(ya)會被切割成高頻的(de)方(fang)波(bo)信號，這個(ge)方(fang)波(bo)信號經由功率隔離變壓(ya)器，在二次側(ce)可(ke)以(yi)獲得(de)事(shi)先所設定的(de)電壓(ya)值，然(ran)后(hou)再(zai)經由整流與濾波(bo)就可(ke)以(yi)獲得(de)所需的(de)直(zhi)流輸出電壓(ya)。開關電源的(de)方(fang)框圖(tu)如下：
2.開關電源的分(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(lu)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(sheng)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(ji)性相反，電感傳輸(shu)。
（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(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變換器(qi)模塊化的進程，因(yin)此必須采用電源系(xi)統優(you)化設計方法(fa)才能使其工(gong)作(zuo)效率(lv)達到一定的滿意(yi)程度。
2.3 DC/AC變換；
3.常用(yong)的拓撲結構(gou)：
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(yi)下的電源且(qie)多路輸出交調特性相對較好(hao)。
3.2 雙管(guan)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(hui)復時間快的(de)整(zheng)流(liu)管(guan)）。
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必須是(shi)快恢(hui)復管（當然用超(chao)快恢(hui)復管更(geng)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反饋回輸入，系(xi)統能量損失會(hui)小，效率高。
c、在與單端反激變換器相比，無需RCD吸收電(dian)路；功(gong)率器件可選(xuan)擇較低的耐壓值；功(gong)率等級也(ye)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”周期會將過多(duo)的(de)能量能量反饋到輸入(ru)。
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（相當一部份復位繞組）。輸出回路需有一個整流二(er)極管D1和一個續流二極管D2。由于其(qi)(qi)變(bian)壓器使(shi)用無(wu)氣隙的磁芯(xin)，故其(qi)(qi)銅損較(jiao)(jiao)小，變(bian)壓器溫升較(jiao)(jiao)低。并(bing)且其(qi)(qi)輸出的紋波(bo)電壓較(jiao)(jiao)小。
3.4 雙管正激變換器
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)降低紋波(bo)電壓(ya)（當然(ran)這對于(yu)其它(ta)拓(tuo)撲結構(gou)的也(ye)是這樣要求）。
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操作電(dian)源都選用了這種電(dian)路。
c、兩個(ge)調(diao)整(zheng)管工(gong)作狀態(tai)一致，同(tong)時處(chu)通態(tai)或斷態(tai)。我個(ge)人建(jian)議在大功率等級電源中選用此(ci)種電路，主要(yao)是調(diao)整(zheng)管好選。
3.5 推挽式(shi)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組成的開關管關斷時所產(chan)生的尖峰(feng)吸收電路。
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(dian)源中，這樣才有(you)利于選材料。
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(yin)為要(yao)存在(zai)一定死區時間(jian)。
3.6 半橋變換(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(gong)同組(zu)成了整流(liu)濾波電路。
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、電子鎮流器60%都使用此電路。
3.7 全橋(qiao)變換器(qi)
此電路(lu)多(duo)用于大功率等級電源(yuan)中，目(mu)前國內(nei)許(xu)多(duo)研究機構都(dou)在此電路(lu)是做改造(zao)，但(dan)對于多(duo)數的電源(yuan)生產廠商來說(shuo)此電路(lu)成(cheng)熟的產品市場(chang)占(zhan)有率很低，自身設計投入開發成(cheng)本會很高。