開關(guān)模式電源的案例
應(yīng)用在高效開關(guān)模式電源領(lǐng)域的普通功率MOS管-MOT10N65F
高效開關(guān)模式電源（Switch Mode Power Supply, SMPS）通過?高頻開關(guān)器件?（如MOSFET、IGBT）的快速導(dǎo)通與關(guān)斷，將輸入電能高效轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出電壓。其核心在于?脈沖寬度調(diào)制（PWM）? 和?儲能濾波技術(shù)?，實現(xiàn)高效率（通常85%~95%）、小體積和輕重量。
工作要點：
開關(guān)動作?：開關(guān)器件在?全開（飽和區(qū)）? 和?全關(guān)（截止區(qū)）? 之間高速切換，功耗極低，僅在瞬態(tài)轉(zhuǎn)換時有損耗。
能量存儲與釋放?：利用?電感?和?電容?儲存能量并在開關(guān)關(guān)斷時釋放，平滑輸出電壓。
占空比控制?：通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通時間（Ton）與周期（T）之比——?占空比D=Ton/T?，精確控制輸出電壓平均值。
高頻化?：工作頻率通常為?幾十kHz至幾MHz?，使變壓器、電感等磁性元件體積大幅減小。
普通功率MOS管（通常指?功率MOSFET?，即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）是一種?電壓控制型?半導(dǎo)體器件，廣泛用于開關(guān)電源、電機驅(qū)動、電源管理等大電流、高效率場景。其核心工作原理基于?柵極電壓對導(dǎo)電溝道的調(diào)控?。
工采網(wǎng)代理的普通功率MOS管 - ?MOT10N65F?是一款 ?N溝道增強型功率 MOSFET?，專為高壓、高頻開關(guān)應(yīng)用設(shè)計。憑借低柵極電荷、快速開關(guān)特性以及穩(wěn)定血崩能力，廣泛適用于高頻開關(guān)電源、電子鎮(zhèn)流器、UPS等領(lǐng)域。
展開 開關(guān)電源原理圖及工作模式
開關(guān)電源在很多年地方都可以看到，它是我們現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)不可缺少的一種電源方式。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。本文主要為大家闡述一下開關(guān)電源原理圖及工作模式。
開關(guān)電源原理圖
在線性電源中，功率晶體管在工作，而線性電源中導(dǎo)致閉合或者是斷開的則是PWM開關(guān)電源，在閉合、斷開兩種的狀態(tài)之下，加上功率晶體管的電壓是比較小的，就會成產(chǎn)很大的電流，關(guān)閉開關(guān)電源的時候，則是反過來的，電壓大，而電流就會特別的小，而控制開關(guān)電源工作原理的控制器，就是為了能夠更好的保持穩(wěn)定性，從而給人們的生活環(huán)境帶來安全。
開關(guān)電源原理圖
開關(guān)電源工作模式
顧名思義，開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件（如晶體管、場效應(yīng)管、可控硅閘流管等），
通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”，讓電子開關(guān)器件對輸入電壓進行脈沖調(diào)制，從而實現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動穩(wěn)壓。
開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外，開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。
根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，開關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。
展開 【干貨分享】開關(guān)電源 MOS管損耗
開關(guān)模式電源（Switch Mode Power Supply），又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個位準(zhǔn)的電壓，透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備，例如個人電腦，而開關(guān)電源就進行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。
開關(guān)損耗包括導(dǎo)通損耗和截止損耗。導(dǎo)通損耗指功率管從截止到導(dǎo)通時,所產(chǎn)生的功率損耗。截止損耗指功率管從導(dǎo)通到截止時,所產(chǎn)生的功率損耗。開關(guān)損耗（Switching-Loss）包括開通損耗（Turn-on Loss）和關(guān)斷損耗(Turn-of Loss)，常常在硬開關(guān)（Hard-Switching）和軟開關(guān)（Soft-Switching）中討論。所謂開通損耗（Turn-on Loss），是指非理想的開關(guān)管在開通時，開關(guān)管的電壓不是立即下降到零，而是有一個下降時間，同時它的電流也不是立即上升到負(fù)載電流，也有一個上升時間。在這段時間內(nèi)，開關(guān)管的電流和電壓有一個交疊區(qū)，會產(chǎn)生損耗，這個損耗即為開通損耗。以此類比，可以得出關(guān)斷損耗產(chǎn)生的原因，這里不再贅述。開關(guān)損耗另一個意思是指在開關(guān)電源中，對大的MOS管進行開關(guān)操作時，需要對寄生電容充放電，這樣也會引起損耗。
展開 分解開關(guān)電源中MOS管開關(guān)的全過程！
POWER MOSFET 等效模型
MOS管的驅(qū)動
在進行驅(qū)動電路設(shè)計之前，必須先清楚MOS管的模型、MOS管的開關(guān)過程、MOS管的柵極電荷以及MOS管的輸入輸出電容、跨接電容、等效電容等參數(shù)對驅(qū)動的影響。驅(qū)動電路的好壞直接影響了電源的工作性能及可靠性，一個好的MOSFET驅(qū)動電路的基本要求是：
開關(guān)管導(dǎo)通時，驅(qū)動電路應(yīng)能提供足夠大的充電電流使柵源電壓上升到需要值，保證開關(guān)管快速開通且不存在上升沿的高頻震蕩。
開關(guān)管導(dǎo)通期間驅(qū)動電路能保證MOSFET柵源間電壓保持穩(wěn)定使其可靠導(dǎo)通。
關(guān)斷瞬間驅(qū)動電路能提供一個低阻抗通路供MOSFET柵源間電壓快速瀉放，保證開關(guān)管能快速關(guān)斷。
關(guān)斷期間驅(qū)動電路可以提供一定的負(fù)電壓避免受到干擾產(chǎn)生誤導(dǎo)通。
驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)盡量簡單，最好有隔離 。
POWER MOSFET 驅(qū)動保護
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// POWER MOSFET 驅(qū)動電阻的影響
驅(qū)動電阻增大，驅(qū)動上升變慢，開關(guān)過程延長，對EMI有好處，但是開關(guān)損耗會增大，因此選擇合適的驅(qū)動電阻很重要。
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【電源設(shè)計必備】開關(guān)電源常用安規(guī)要求一覽表！
：初級側(cè)線材若組裝接觸到次級元件，則需用雙重絕緣線或加絕緣套管；
◆ 線材要求：INLET上輸入線焊點一般要求用鉤焊來焊接才是可靠的；PCB上焊點需要點膠固定或者有倒鉤；
◆ 線材要求：若線材的一端松脫后會造成初級次級元件接觸，則應(yīng)將線材用扎帶固定；
◆ 間距要求：初級元件與變壓器磁芯/PE地（保持基本絕緣），初級元件與次級元件（保持加強絕緣），次級元件與變壓器磁芯（保持基本絕緣）；
◆ 小功率的開關(guān)電源變壓器：一般次級采用三重絕緣線后磁芯當(dāng)成一次側(cè)元件，磁芯與次級元件和變壓器次級pin間都應(yīng)保持加強絕緣；
◆ 線性變壓器：通常次級與變壓器磁芯未保持基本絕緣，此時磁芯一般作為次級元件，初級與磁芯因保持加強絕緣；
◆ 變壓器骨架（bobbin):一般要求厚度超過0.4mm(IEC60950&60065),1.0mm(IEC61558&60335-2-29)
結(jié)構(gòu)設(shè)計安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求
◆ 塑膠外殼的熱應(yīng)力消除測試：正常狀態(tài)下外殼最高溫度+10℃.但不得低于70℃ ---IEC60950/60065
◆ 塑膠外殼的球壓測試：正常狀態(tài)下外殼最高溫度+40℃.但不得低于70℃ ---IEC61558
◆ 支撐初級帶電部件的絕緣材料球壓測試：至少125℃ ---IEC61558/60950
◆ 防火外殼要求：V-1級或通過V-1級燃燒測試
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：初級側(cè)線材若組裝接觸到次級元件，則需用雙重絕緣線或加絕緣套管；
◆ 線材要求：INLET上輸入線焊點一般要求用鉤焊來焊接才是可靠的；PCB上焊點需要點膠固定或者有倒鉤；
◆ 線材要求：若線材的一端松脫后會造成初級次級元件接觸，則應(yīng)將線材用扎帶固定；
◆ 間距要求：初級元件與變壓器磁芯/PE地（保持基本絕緣），初級元件與次級元件（保持加強絕緣），次級元件與變壓器磁芯（保持基本絕緣）；
◆ 小功率的開關(guān)電源變壓器：一般次級采用三重絕緣線后磁芯當(dāng)成一次側(cè)元件，磁芯與次級元件和變壓器次級pin間都應(yīng)保持加強絕緣；
◆ 線性變壓器：通常次級與變壓器磁芯未保持基本絕緣，此時磁芯一般作為次級元件，初級與磁芯因保持加強絕緣；
◆ 變壓器骨架（bobbin):一般要求厚度超過0.4mm(IEC60950&60065),1.0mm(IEC61558&60335-2-29)
結(jié)構(gòu)設(shè)計安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求
◆ 塑膠外殼的熱應(yīng)力消除測試：正常狀態(tài)下外殼最高溫度+10℃.但不得低于70℃ ---IEC60950/60065
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◆ 支撐初級帶電部件的絕緣材料球壓測試：至少125℃ ---IEC61558/60950
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諧準(zhǔn)去磁正激變換器的功率器件設(shè)計公式
（1）：諧準(zhǔn)去磁正激變換器的電路圖：
（2）：諧準(zhǔn)去磁正激變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力：
- 有源開關(guān) S：
- 無源開關(guān) D1，D2：
上述公式是穩(wěn)態(tài)工作時，功率器件上的電壓、電流應(yīng)力。選擇功率器件時，其電壓耐量可放一個合適的余量（保證最壞情況下的電壓峰值不超過此值），電流耐量則得按器件的結(jié)溫降額要求決定、它與外部散熱條件和器件的通態(tài)電阻、通態(tài)壓降、結(jié)電容、反向恢復(fù)、結(jié)到殼的熱阻等密切相關(guān)，是功率器件熱設(shè)計的內(nèi)容，將在以后的欄目中介紹。
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有源去磁正激變換器的功率器件設(shè)計公式
（1）：有源去磁正激變換器的電路圖：
（2）：有源去磁正激變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力：
-- 有源開關(guān) S：
-- 無源開關(guān) D1，D2：
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展開 干貨｜PFC電源與開關(guān)電源的區(qū)別，看完秒懂！
該高頻“交流”電在經(jīng)過整流二極管整流并經(jīng)過濾波變成直流電壓（電源）向后級的PWM開關(guān)電源供電。該直流電壓在某些資料上把它稱為：B+PFC（TPW-4211即是如此），在斬波器輸出的B+PFC電壓一般高于原220交流整流濾波后的+300V，其原因是選用高電壓，其電感的線徑小、線路壓降小、濾波電容容量小，且濾波效果好，對后級PWM開關(guān)管要求低等諸多好處。
目前PFC開關(guān)電源部分，起到開關(guān)作用的斬波管（K）有兩種工作方式：
1、連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）：開關(guān)管的工作頻率一定，而導(dǎo)通的占空比（系數(shù)）隨被斬波電壓的幅度變化而變化。
2、不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）：斬波開關(guān)管的工作頻率隨被斬波電壓的大小變化（每一個開關(guān)周期內(nèi)“開”與“關(guān)”時間相等）。
功率因素校正開關(guān)電源中的PFC開關(guān)電源部分和PWM開關(guān)電源部分的激勵部分均由一塊集成電路完成，一塊IC可以完成設(shè)計。
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開關(guān)電源中實現(xiàn)脈寬控制集成的核心元件-電源管理IC-IML1942
電源管理集成電路（IC）是一種芯片，負(fù)責(zé)電子設(shè)備系統(tǒng)中電能的轉(zhuǎn)換、配電、檢測和其他電源管理。其主要負(fù)責(zé)將源電壓和電流轉(zhuǎn)換為可由微處理器、傳感器等負(fù)載使用的電源。?電源管理芯片（PMIC）的核心工作原理是通過電壓轉(zhuǎn)換、動態(tài)調(diào)節(jié)和保護機制，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電能管理。
電源管理芯片的主要作用包括電源管理、充電管理和電池管理。電源管理方面，它能夠轉(zhuǎn)換電壓和電流以適應(yīng)不同電子元件和電路的需求，并提供穩(wěn)定的電源輸出；充電管理方面，它能夠監(jiān)測和控制設(shè)備電池的充電狀態(tài)，提供恰當(dāng)?shù)某潆婋娏骱碗妷海浑姵毓芾矸矫妫軌虮O(jiān)測和管理設(shè)備電池的電量，確保電池的安全和性能。電源管理芯片的工作原理主要基于反饋環(huán)路機制，通過感知輸出電壓的變化并與設(shè)定的參考電壓進行比較，調(diào)整控制信號以改變開關(guān)管的導(dǎo)通時間或頻率，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。
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展開 直流開關(guān)電源經(jīng)典問題解答
開關(guān)變壓器的匝數(shù)比與輸入輸出電壓的比值有關(guān)，與開關(guān)電源的占空比有關(guān)。
16、老師您好！初期峰值電流IP 和反激電壓VOR 以及最優(yōu)化的反激電源占空比 如何設(shè)定，謝謝！
專家解答：反激式開關(guān)電源的初、次級線圈產(chǎn)生的反激電壓的大小均與開關(guān)電源的占空比有關(guān)，以及與輸入電壓有關(guān)，在選擇開關(guān)電源的占空比時，必須考慮，初、級線圈產(chǎn)生的反激電壓峰值與工作電壓（輸入電壓）之和不能超過電源開關(guān)管耐壓Bvmax的0.7倍，根據(jù)此條件（Bvmax）就可以計算反激式開關(guān)電源在最高輸入電壓時的最大占空比Dmax。例如，Bvmax為650V的電源開關(guān)管，在輸入電壓為AC260V時，其占空比只能選為0.306左右。
17、老師您好！反激式電源開關(guān)頻率如何優(yōu)化選擇？VOR反激電壓如何優(yōu)化設(shè)置，在什么情況下最合適？謝謝！匝比如何 最優(yōu)化計算？
專家解答：反激式開關(guān)電源工作頻率的選擇主要與開關(guān)電源的工作效率有關(guān)，而開關(guān)電源的工作效率又主要與開關(guān)電源管、開關(guān)變壓器的損耗（磁滯損耗和渦流損耗）有關(guān)，這兩者的損耗均與頻率成正比。開關(guān)電源管的損耗主要由開通損耗（導(dǎo)通時間損耗）和關(guān)斷損耗（關(guān)斷時間損耗）組成，開關(guān)電源管的導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間越長，這兩個損耗就越大。
一般大功率開關(guān)電源管的導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間都比小功率開關(guān)電源管的導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間長很多，所以大功率開關(guān)電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮開關(guān)電源的工作效率時，如果從開關(guān)電源的體積和成本等方面考慮，最好選工作效率為80%左右較為合適，此時，開關(guān)電源管的損耗大約占總損耗的50%，開關(guān)變壓器的損耗大約占總損耗的30%，其余電路的損耗大約占總損耗的20%。開關(guān)變壓器的匝數(shù)比與輸入輸出電壓的比值有關(guān)，與開關(guān)電源的占空比有關(guān)。
18、老師您好，我做的反激式變壓器電源輸出側(cè)有毛刺，且毛刺的頻率和原邊開關(guān)頻率一樣，怎么消除毛刺呢？
展開 報名 | Ansys 開關(guān)電源設(shè)計解決方案
開關(guān)電源設(shè)計涉及電場和電磁學(xué)與機械應(yīng)力、熱和流體的耦合，Ansys可提供一套完整的開關(guān)電源設(shè)計解決方案，經(jīng)過多年的市場檢驗，已經(jīng)在磁性器件設(shè)計、半導(dǎo)體器件建模、電磁兼容濾波器設(shè)計等方面獲得了客戶的認(rèn)可。
2022 R1新版本中Maxwell支持多相電機的ECE降階模型生成，改進了感應(yīng)電機等的效率map圖計算，同時還增強Litz線損耗預(yù)測功能，相信會給廣大開關(guān)電源客戶帶來更多價值。5月17日，『Ansys 開關(guān)電源設(shè)計解決方案』網(wǎng)絡(luò)研討會即將上線，歡迎開關(guān)電源企業(yè)設(shè)計人員或大型綜合企業(yè)的開關(guān)電源設(shè)計人員預(yù)約參會。
時間
5月17日（星期二），16:00-17:00
講師介紹
楊利輝 | Ansys低頻電磁高級應(yīng)用工程師
多年來從事開關(guān)電源電路、磁性器件以及其電磁兼容的仿真及設(shè)計，目前在Ansys公司從事開關(guān)電源和電機系統(tǒng)方面的技術(shù)支持和市場拓展工作。
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