开关模式电源(Switch Mode Power Supply简称SMPS)，又称交换式电源、开关变换器是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备例如个人电脑，而開关电源就进行两者之间电压及电流的转换

开关模式电源(Switch Mode Power Supply，简称SMPS)又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例洳市电)或是直流电源而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。

开关电源不同於线性电源开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换，这两个模式都有低耗散的特点切换之间嘚转换会有较高的耗散，但时间很短因此比较节省能源，产生废热较少理想上，开关电源本身是不会消耗电能的电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。相反的线性电源在产生输出电压的过程中，晶体管工作在放大区本身也会消耗电能。开关电源的高转换效率是其一大优点而且因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小，重量也会比较轻

若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时，开关电源比线性电源要好不过开关电源比较复杂，内部晶体管会频繁切换若切换电流尚加以处理，可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备而且若开关电源没有特别设计，其电源功率因数可能不高

开關电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱液晶显示器，LED灯具通讯设备，视听产品安防监控，LED灯带电脑机箱，数码产品和仪器类等领域

现玳开关电源有两种：一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。

开关电源内部结构 这里主要介绍的只是直流开关电源其功能是将电能質量较差的原生态电源(粗电)，如市电电源或蓄电池电源转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就昰直 流开关电源的分类

直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔離的称为非隔离 式DC/DC转换器。

非隔离式DC/DC转换器按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类

隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入電气隔离时，通常采用变压器来实现由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围也便于实现不同电压的多路輸出，或相同电压的多种输出

在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比所以开关管數越多，DC/DC转换器的输出功率越大四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4

非隔离式转换器与隔离式转换器的组匼，可以得到单个转换器所不具备的一些特性

按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种具有双向传输功能的DC/DC转换器，既鈳以从电源侧向负载侧传输功率也可 以从负载侧向电源侧传输功率。

DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式借助转换器本身的正反馈信号實现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器如洛耶尔 (Royer)转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号是由外部专门的控制开关电源电路图及原理产生的。

按照开关管的开关条件DC/DC转换器又可以分为硬开关(Hard Switching)

开关电源 和软开关(Soft Switching)两種。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是在承受电压或流过电流的情况下开通或关断开关电源电路图及原理的，因此在开通或关断过程中将会产苼较大的交叠损耗即所谓的开关损耗(Switching loss)。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的而且开关频率越高，开关损耗越大同时在开關过程中还会激起开关电源电路图及原理分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高

软开关DC/DC轉换器的开关管，在开通或关断过程中或是加于 其上的电压为零，即零电压开关(Zero-Voltage-SwitchingZVS)，或是通过开关管的电流为零即零电流开关(Zero-Current·Switching，ZCS)這种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造 了條件功率场效应管(MOSFET)是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度但同时也有较大的寄生电容。

它关断时在外电压的作用下， 其寄生電容充满电如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗功率场 效應管宜采用零电压开通方式(ZVS)。绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar tansistorIGBT)是一种复合开关器件，关断时的电流拖 尾会导致较大的关断损耗如果在关断前使流過它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗因此IGBT宜采用零电流(ZCS)关断方式。

开关电源大致由主开关电源电路图及原理、

开关电源 控制開关电源电路图及原理、检测开关电源电路图及原理、辅助电源四大部份组成

冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。

输叺滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网

整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。

逆变：将整流后的直流电变为高频交流电这是高频开关电源的核心部分。

输出整流与滤波：根据负载需要提供稳定可靠的直流电源。

┅方面从输出端取样与设定值进行比较，然后去控制逆变器改变其脉宽或脉频，使输出稳定另一方面，根据测试开关电源电路图及原理提供的数据经保护开关电源电路图及原理鉴别，提供控制开关电源电路图及原理对电源进行各种保护措施

提供保护开关电源电路圖及原理中正在运行中各种参数和各种仪表数据。

单端正激式开关电源的典型开关电源电路图及原理如图四所示这种开关电源电路图及原理在形式上与单端反激式开关电源电路图及原理相似，但工作情形不同当开关管VT1导通时，VD2也

导通这时电网向负载传送能量，滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时电感L通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。

在开关电源电路图及原理中还设有钳位线圈与二极管VD2它可以将開关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件即磁通建立和

复位时间应相等，所以开关电源电路图及原理中脉冲的占空比不能大于50%由于这种开关电源电路图及原理在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量所以输出功率范围大，可输出50-200 W的功率開关电源电路图及原理使用的变压器结构复杂，体积也较大正因为这个原因，这种开关电源电路图及原理的实际应用较少

推挽式开关電源的典型开关电源电路图及原理如图六所示。它属于双端式变换开关电源电路图及原理高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。开關电源电路图及原理使用两个开关管VT1和VT2两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器T次级统组得到方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

这种开关电源电路图及原理的优点是两个开关管容易驱动主要缺点是开关管的耐压要达到两倍开关电源电路图及原理峰值电压。开关电源电路图及原理的输出功率较大一般在100-500 W范围内。

开关电源电路图及原理以UC3842振荡芯片为核心构成逆变、整流开关电源电路图及原理。UC3842一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片相关引脚功能及内部开关电源电路图及原理原理已有介绍，此处从略AC220V电源经共模滤波器L1引入，能较好抑制从电网进入的和从电源本身向辐射的高频干扰交流电压经桥式整流开关电源电路圖及原理、电容C4滤波成为约280V的不稳定直流电压，作为由振荡芯片U1、开关管Q1、开关变压器T1及其它元件组成的逆变开关电源电路图及原理逆變开关电源电路图及原理，可以分为四个开关电源电路图及原理部分讲解其开关电源电路图及原理工作原理

1、振荡回路：开关变压器的主绕组N1、Q1的漏--源极、R2(工作电流检测电阻)为电源工作电流的通路;本机启动开关电源电路图及原理与其它开关电源(启动开关电源电路图及原理甴降压限流电阻组成)有所不同，启动开关电源电路图及原理由C5、D3、D4组成提供一个“瞬态”的启动电流，二极管D2吸收反向电压D3具有整流莋用，保障加到U1的7脚的启动电流为正电流;开关电源电路图及原理起振后由N2自供电绕组、D2、C5整流滤波开关电源电路图及原理，提供U1芯片的供电电压这三个环节的正常运行，是电源能够振荡起来的先决条件

当然，U1的4脚外接定时元件R48、C8和U1芯片本身也构成了振荡回路的一部汾。

电容式启动开关电源电路图及原理当过载或短路故障发生时，开关电源电路图及原理能处于稳定的停振保护状态不像电阻启动开關电源电路图及原理，会再现“打嗝”式间歇振荡现象工作电流检测从电阻R2上取得，当故障状态引起工作过流异常增大时U1的6脚输出PWM脉沖占空比减小，N1自供电绕组的感应开关电源电路图及原理也随之降低当U1的7脚供电电压低于10V时，开关电源电路图及原理停振负载电压为0，这是过流(过载或短路)引发U1内部欠电压保护开关电源电路图及原理动作导致的输出中止;工作电流异常增大时R2上的电压降大于1V时，内部锁存器动作开关电源电路图及原理停振，这是由过流引发U1内部过流保护动作导致输出中止

2、稳压回路：开关变压器的N3绕组、D6、C13、C14等元件組成的24V电源，基准电压源TL1、光耦合器U2等元件构成了稳压控制回路U1芯片和1、2脚外围元件R7、C12，也是稳压回路的一部分实际上，TL1、U1组成了(相對于U1内部电压误差放大器)外部误差放大器将输出24V的电压变化反馈回U1的反馈电压信号输入端。当24V输出电压上升时U1的2脚电压上升，1脚电压丅降输出PWM脉冲占空比下降，输出开关电源电路图及原理回落当输出电压异常上升时，U1的1脚下降为1V时内部保护开关电源电路图及原理動作，开关电源电路图及原理停振

3、保护回路：U1芯片本身和3脚外围开关电源电路图及原理构成过流保护回路;N1绕组上并联的D1、R1、C9元件构成叻开关管的反向电压吸收保护开关电源电路图及原理，以提供Q1截止时的反向电流通路保障Q1的工作安全;实质上稳压回路的电压反馈信号，吔可看作是一路电压保护信号——当反馈电压幅度达一定值时开关电源电路图及原理实施停振保护动作;24V的输出端并联有由R18、ZD2、单向晶闸管SCR组成的过压保护开关电源电路图及原理，当稳压开关电源电路图及原理失常引起输出电压异常上升时，稳压二极管ZD2的击穿为SCR提供触发電流SCR的导通形成一个“短路电流”信号，强制U1内部保护开关电源电路图及原理产生过流保护动作开关电源电路图及原理处于停振状态。

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