開關電源簡析
1. 開關電源(yuan)的定義(yi)：
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。這時直(zhi)(zhi)流(liu)高(gao)壓(ya)會被切割成高(gao)頻的方波(bo)信號(hao)，這個方波(bo)信號(hao)經由(you)功率隔離變壓(ya)器，在二次側可(ke)以獲得事先所設定的電(dian)(dian)壓(ya)值，然(ran)后再經由(you)整流(liu)與(yu)濾波(bo)就可(ke)以獲得所需的直(zhi)(zhi)流(liu)輸出電(dian)(dian)壓(ya)。開關(guan)電(dian)(dian)源的方框圖如(ru)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(zai)實際應用中很少見到，本文敘述從略(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）。其具體的電路由以下幾類：
（1） Buck電路――降壓(ya)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(ji)性相(xiang)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。
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(hua)的進程，因此(ci)必(bi)須采(cai)用(yong)電源系統優化(hua)設計(ji)方法才能使其工作效率達到(dao)一定的滿意程度(du)。
2.3 DC/AC變換；
3.常用的拓撲結(jie)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(guan)管(guan)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(ji)管(guan)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(yuan)且(qie)多路輸(shu)出(chu)交調特性相(xiang)對較好。
3.2 雙管反激變換器
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(hao)使用恢復時(shi)間快的(de)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必須(xu)是(shi)快恢復管（當然用(yong)超快恢復管更好）。
b、在反激開始時，儲存在原邊Np的漏電感的能量會經D2、D3反饋回輸入，系統能量損失會小(xiao)，效率高。
c、在與單端反激變換器相比，無需RCD吸收電路；功率器件可選(xuan)擇較低的耐壓值；功率等級也會很大。
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(hui)將過多(duo)的能量能量反饋到輸入。
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(yuan)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極管(guan)D1和一個續流二極管D2。由于其(qi)(qi)變壓器(qi)使用(yong)無(wu)氣隙的(de)磁芯(xin)，故其(qi)(qi)銅(tong)損較(jiao)小，變壓器(qi)溫(wen)升(sheng)較(jiao)低。并且其(qi)(qi)輸(shu)出(chu)的(de)紋波電壓較(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(rong)Co應選擇低ESR（等效電阻）大容量(liang)，有利于降低紋波電壓（當(dang)然這對于其它(ta)拓撲結構的也是這樣(yang)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(li)操作電源都(dou)選用(yong)了(le)這種電路。
c、兩個(ge)調(diao)整(zheng)管工作狀態一(yi)致，同時處通態或斷態。我個(ge)人建議在大(da)功率等(deng)級電源中(zhong)選用此(ci)種電路，主要是(shi)調(diao)整(zheng)管好選。
3.5 推挽式(shi)變換(huan)器
其變壓器T1起隔離和傳遞能量的作用。在開關(guan)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(guan)關斷時所產生的尖峰吸(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(zhong)，這(zhe)樣才有利于選材料。
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°），因為要存在一定死區時間。
3.6 半橋變換(huan)器(qi)
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(qiao)變(bian)換器
此(ci)電路多(duo)用于(yu)大功率等級(ji)電源中，目前國內許多(duo)研究機構都在(zai)此(ci)電路是做改(gai)造，但(dan)對于(yu)多(duo)數的(de)電源生產廠商來(lai)說(shuo)此(ci)電路成(cheng)熟的(de)產品市場(chang)占有(you)率很(hen)低，自身設計(ji)投入開(kai)發成(cheng)本會很(hen)高(gao)。