开关电源知识了解

电源是一切电子设备的心脏，没有电源，电子设备就不可能工作。虽然市面上有很多介绍开关电源的书籍，但仍然缺少快速入门及经验总结类的资料，所以，尽管资料丰富，但还是有很多人不知道怎样利用。当然这篇文档只是入门介绍，深入研究还要看其他专着。

　　从电网得到的交流电或由电池取得的直流电是随环境温度、时间和负载所变化的，它们不能直接成为电子设备所需的内部电源。电子设备由于要完成许多高级的功能，对其供电电源的精度随环境的变化，动态响应能力，还有很多其他的指标都有非常高的要求。将电网或电池的一次电能转换为符合电子设备要求的二次电能，这样的变换设备就是我们这里要讲的电源。

　　随着片状电子元件、表面安装技术及大规模集成电路的发展，电子产品越来越小型化、轻型化，如何缩小电源的体积减轻重量，提高电源的转换效率，增强对电网电压的适应性，是人们致力于研究的重点。

　　一个比较好的解决方案是：以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器，采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源，即我们马上就要讲到的开关电源。

　　开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点，目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。

　　开关电源按变换方式可分为以下四大类：

　　1、AC/DC 开关电源

　　2、DC/DC 开关电源

　　3、DC/AC 逆变器

　　4、AC/AC 变频器

　　目前只将前面两类称为开关电源，将后面两类分别称为逆变器和变频器。

　　开关电源按应用方式可分为以下三大类：

　　1、外置电源

　　与设备分开放置的电源模块或电源系统，如：

　　通信用一次电源模块和系统

　　电力操作电源模块和系统

　　手机电池充电器

　　笔记本电脑的Adapter

　　各类手提设备、便携设备的电池充电器等等

　　2、内置电源

　　放在设备内部的电源模块或电源系统，如：

　　计算机内部的SilverBox和VRM

　　家电（如：普通电视机、等离子电视机、液晶电视机）内部的供电电源

　　工业控制设备内部的电源

　　仪器中使用的电源

　　通信设备内部的电源模块和系统

　　复印机、传真机、打印机等的内部电源等等

　　3、板上电源

　　放在设备内单板上的电源模块，如：

　　标准砖类电源（全砖、半砖、1/4砖、1/8砖）

　　非隔离POL（Point of Load 负载点）变换器

　　VRM（Voltage regulator module电压调节模块）和VRD（Voltage regulator down）

　　小功率SMD电源

　　SIP和DIP电源等等

　　开发一个开关电源产品所需要的基本技能：

　　1、认识组成开关电源的所有元器件

　　2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号

　　3、会自己制作各种磁芯元件

　　4、会正确装配电源中的各个部分

　　5、了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法

　　6、会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试，优化和折中

　　7、会对获得的实验结果进行分析，并进行总结

　　8、会从不同渠道不断地学习电源知识并能够和别人交流

　　开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识：

　　1、有源PFC的拓扑分析，控制与设计

　　2、DC/DC功率变换器的拓扑与稳态分析

　　3、开关电源的功率级参数设计

　　4、开关电源的控制与动态分析

　　5、开关电源的小信号分析与设计

　　6、开关电源的大信号分析与设计

　　7、开关电源的EMI分析与设计

　　8、开关电源的热分析与设计

　　9、开关电源的容差分析与设计

　　10、开关电源的各种保护技术

　　11、开关电源的同步整流技术

　　12、开关电源的模块均流控制技术

　　有些技术很成熟了，只要查表或者使用现成电路或专用芯片就可以做好。EMI比较困难，因为元件特性会变化。

　　开关电源变压器设计

　　开关电源变压器是开关电源中的核心部件，作用有三：磁能转换、电压变换和绝缘隔离。由于开关变压器的工作频率很高，因此它的体积和重量比工频变压器大为缩小，同时变压器的分布参数亦不能忽略。设计时需要考虑磁芯材料选择，磁芯与线圈的结构，绕制工艺等。

　　开关电源变压器工作于高频状态，分布参数有漏感、分布电容和电流趋肤效应。一般根据开关电源电路设计的要求提出漏感和分布电容限定值，在变压器的线圈结构设计中实现，而趋肤效应则作为选择导线规格的条件之一。

　　开关电源变压器的工作状态与开关型功率变换器的电路形式有关，一般根据功率大小，使用要求，采用不同形式的功率变换器。不同的电路形式，开关电源变压器工作状态也不同，对开关电源变压器也提出了不同的设计要求。

　　变换器形式有：双极性（推挽式、全桥式、半桥式），单端正激式，单端反激式等。

开关电源变压器中使用的是软磁材料。比如：铁氧体材料。铁氧体材料很容易加工成各种形状，可根据开关变压器的电路类型、使用要求、功率等级、经济指标等选用合适的磁芯形状。磁芯型号主