開關電源電路設計的案例
干貨 | 開關電源9個電路設計實例分析
● 因為串聯電容限制電流達到同步啟動的方法使得電路必須工作在固定頻率下，而輸入電壓范圍也不能偏差太高。一般在5%范圍內變化不會影響氙氣燈的正常工作。
● 此電路的特點就是有效解決同步啟動的問題，實現自然同步比軟件控制更為可靠。
● 氙氣燈的啟動特點就是要求必須完全同步，如果電壓低就無法啟動。但一旦啟動后電流就必須在電流上來的同時電壓要降低到24V-28V，過高就會出現燈管爆炸的危險，電流低于25A就會熄滅。而熄滅后不能立即重新啟動。應用這一方法得以有效且低成本的滿足要求。
應用實例（4）
一種波形比較理想的變壓器隔離驅動電路
波形比較理想的變壓器隔離驅動應用實例
應用實例（5）
偏小變壓器反激開關電源設計之參考建議本案例是EC-2828變壓器全電壓輸入，輸出功率60W。
EC-2828變壓器全電壓輸入，輸出功率60W。
● 對于偏小磁芯變壓器的設計：主要有磁芯Ae面積偏小的問題，將會帶來初級圈數偏多的現象。可以適當提高工作頻率，本案例工作頻率在70KHz-75KHz。由于圈數偏多初次級的耦合將會更有利。所以VCC繞組電壓在短路瞬間會上沖到比較高的狀態，本案例原理圖上有可控硅做過壓保護功能。
展開 干貨｜實用開關電源電路設計項目分享
對于偏小磁芯變壓器的設計：主要有磁芯Ae面積偏小的問題，將會帶來初級圈數偏多的現象。可以適當提高工作頻率，本案例工作頻率在70KHz-75KHz。由于圈數偏多初次級的耦合將會更有利。所以VCC繞組電壓在短路瞬間會上沖到比較高的狀態，本案例原理圖上有可控硅做過壓保護功能。而后因為次級繞組的短路耦合到VCC繞組使其電壓降低到IC不能啟動這個過程是可以實現的。
要做到以上特性：VCC繞組線徑必須要小，我個人一般取0.17mm以下，小于0.12會很容易斷。這樣小的線徑談不上節約銅材，但是可以利用銅線的阻抗來代替很多設計人員習慣在VCC整流二極管上串聯小阻值電阻的功能，而且這個利用線圈本身的阻抗對交流的抑制能力在本案例當中更有效，可以防止瞬間沖擊而損壞后級電路的功效。
初級與次級主繞組必須是最近相鄰的繞組，這樣耦合會更有利。
開關電源在MOSFET-D端點工作時候產生的干擾是最大的（也是RCD吸收端與變壓器相連的端點），在變壓器繞制時建議將他繞在變壓器的第一個繞組，并作為起點端，讓他藏在變壓器最里層，這樣后面繞組銅線的屏蔽是有較好抑制干擾效果的。
VCC繞組在計算其圈數時盡量的在IC最低工作電壓乘以1.1倍作為誤差值，不用考慮銅線的壓降，因為啟動前電流是非常小的，所以這個電阻并沒有多少影響，幾乎可以忽略不計。而在電路未啟動之前，由于高壓端啟動電阻的充電，可以將VCC上電容上的電壓充到IC啟動的電壓，一旦電路有問題一下啟動不了VCC由于繞組電壓的預設值偏低。
展開 干貨｜開關電源中的光耦經典電路設計分析
旦高頻變壓器次級負載超載或開關電路有故障，就沒有光耦電源提供，光耦就控制著開關電路不能起振，從而保護開關管不至被擊穿燒毀。
開關電源電路設計的坑，這些基礎知識一定要掌握（下）
七、輸出端限流保護
上圖是常見的輸出端限流保護電路，其工作原理簡述如上圖：當輸出電流過大時，RS（錳銅絲）兩端電壓上升，U1③腳電壓高于②腳基準電壓，U1①腳輸出高電壓，Q1導通，光耦發生光電效應，UC3842①腳電壓降低，輸出電壓降低，從而達到輸出過載限流的目的。
八、輸出過壓保護電路的原理
輸出過壓保護電路的作用是：當輸出電壓超過設計值時，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內。當開關電源內部穩壓環路出現故障或者由于用戶操作不當引起輸出過壓現象時，過壓保護電路進行保護以防止損壞后級用電設備。應用最為普遍的過壓保護電路有如下幾種：1、可控硅觸發保護電路：
如上圖，當Uo1輸出升高，穩壓管（Z3）擊穿導通，可控硅（SCR1）的控制端得到觸發電壓，因此可控硅導通。Uo2電壓對地短路，過流保護電路或短路保護電路就會工作，停止整個電源電路的工作。當輸出過壓現象排除，可控硅的控制端觸發電壓通過R對地泄放，可控硅恢復斷開狀態。
2、光電耦合保護電路：
如上圖，當Uo有過壓現象時，穩壓管擊穿導通，經光耦（OT2）R6到地產生電流流過，光電耦合器的發光二極管發光，從而使光電耦合器的光敏三極管導通。Q1基極得電導通，3842的③腳電降低，使IC關閉，停止整個電源的工作，Uo為零，周而復始，。
3、輸出限壓保護電路：
輸出限壓保護電路如下圖，當輸出電壓升高，穩壓管導通光耦導通，Q1基極有驅動電壓而道通，UC3842③電壓升高，輸出降低，穩壓管不導通，UC3842③電壓降低，輸出電壓升高。周而復始，輸出電壓將穩定在一范圍內（取決于穩壓管的穩壓值）。
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【經驗分享】開關電源，設計電路時該如何選型元器件？
開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。
Buck電路分析
Buck變換器是一種降壓式非隔離開關電源，當開關管導通時，輸入電源通過電感給輸出供電，同時電感存儲能量；當開關管關斷時，電感通過續流二極管給輸出供電；如此反復即可維持輸出產生一個恒定的電壓。其Buck電路拓撲結構以及電路分析計算見圖1所示。
圖1 Buck電路分析
Boost電路分析
Boost變換器是一種降壓式非隔離開關電源，當開關管導通時，輸入電源通過電感給電感充電，電感存儲能量；當開關管關斷時，輸入電源和電感能量通過續流二極管給輸出供電；如此反復即可維持輸出產生一個恒定的電壓。其Boost電路拓撲結構以及電路分析計算見圖2所示。
展開 開關電源電路設計的坑，這些基礎知識一定要掌握（上）
一、開關電源的電路組成
開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。
開關電源的電路組成方框圖如下：
二、輸入電路的原理及常見電路
1、AC輸入整流濾波電路原理：
①、防雷電路：當有雷擊，產生高壓經電網導入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F1、F2、F3會燒毀保護后級電路。
②、輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。當電源開啟瞬間，要對C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減小（RT1是負溫系數元件），這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。③、整流濾波電路：交流電壓經BRG1整流后，經C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。2、DC輸入濾波電路原理：
①、輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。C3、C4為安規電容，L2、L3為差模電感。
②、R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機的瞬間，由于C6的存在Q2不導通，電流經RT1構成回路。當C6上的電壓充至Z1的穩壓值時Q2導通。
展開 干貨 | 高頻電路不穩定？教你從零實戰小功率開關電源設計
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
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本文以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
展開 干貨｜高頻電路不穩定？教你從零實戰小功率開關電源設計
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
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展開 開關電源工作原理及電路圖
交流電壓經整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進人高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經整流濾波變為所需要的直流電壓。
控制電路為一脈沖寬度調制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調制及基準電壓等電路構成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關電源用集成電路。控制電路用來調整高頻開關元件的開關時間比例，以達到穩定輸出電壓的目的。
２．單端反激式開關電源
單端反激式開關電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側。所謂的反激，是指當開關管VT1導通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管VD1處于截止狀態，在初級繞組中儲存能量。當開關管VT1截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1整流和電容Ｃ濾波后向負載輸出。
單端反激式開關電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對固定的負載。
單端反激式開關電源使用的開關管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20－200kHz之間。
３．單端正激式開關電源
單端正激式開關電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當開關管VT1導通時，VD2也導通，這時電網向負載傳送能量，濾波電感Ｌ儲存能量；當開關管VT1截止時，電感Ｌ通過續流二極管VD3繼續向負載釋放能量。
在電路中還設有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復位條件，即磁通建立和復位時間應相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于５０％。
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干貨 | 全面解析開關電源各功能電路
1
開關電源的電路組成
開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。
開關電源的電路組成方框圖如下：
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輸入電路的原理及常見電路
1、AC 輸入整流濾波電路原理：
①防雷電路：當有雷擊，產生高壓經電網導入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F1、F2、F3 會燒毀保護后級電路。
②輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。當電源開啟瞬間，要對 C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減小（RT1是負溫系數元件），這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。
③整流濾波電路：交流電壓經BRG1整流后，經C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。
展開 干貨 | 開關電源電路各種損耗的分析
改善方法：恒流啟動方式啟動，啟動完成后關閉啟動電路降低損耗。
03
與開關電源工作相關的損耗
04
鉗位電路損耗
有放電電阻存在，mos開關管每次開關都會產生放電損耗
改善方法：用TVS鉗位如下圖，可免除電阻放電損耗（注意：此處只能降低電阻放電損耗，漏感能量引起的尖峰損耗是不能避免的）
當然最根本的改善辦法是，降低變壓器漏感。
干貨｜詳盡分析開關電源電路的各種損耗
輸入部分損耗
1、脈沖電流造成的共模電感T的內阻損耗加大
適當設計共模電感，包括線徑和匝數
2、放電電阻上的損耗
在符合安規的前提下加大放電電阻的組織
3、熱敏電阻上的損耗
在符合其他指標的前提下減小熱敏電阻的阻值
啟動損耗
普通的啟動方法，開關電源啟動后啟動電阻回路未切斷，此損耗持續存在。
改善方法：恒流啟動方式啟動，啟動完成后關閉啟動電路降低損耗。
干貨 | 盤點開關電源中的緩沖吸收電路
既然如此，磁芯可以按照最有利于散熱的磁路進行設計。比如細長的管狀磁芯比環狀磁芯、多個小磁芯比集中一個大磁芯、穿心電感比多匝電感顯然具有更大的散熱表面積。
組合特性
有時候，單一材質的磁芯并不能達到工程上需要的緩沖效果，采用多種材質的磁芯相互配合或許才能能夠滿足工程需要。
無源無損緩沖吸收
如果緩沖電感本身是無損的（非飽和電感），而其電感儲能又是經過無損吸收的方式處理的，即構成無源無損緩沖吸收電路，實際上這也是無源軟開關電路。
緩沖電感的存在延遲和削弱的開通沖擊電流，實現了一定程度的軟開通。
無損吸收電路的存在延遲和降低了關斷電壓的dv/dt，實現了一定程度的軟關斷。
實現無源軟開關的條件與無損吸收大致相同。并不是所有拓撲都能夠搭建出一個無源軟開關電路。因此除了經典的電路外，很多無源軟開關電路都是被專利的熱門。
無源無損軟開關電路效率明顯高于其他緩沖吸收方式，與有源軟開關電路效率相差無幾。因此只要能夠實現無源軟開關的電路，可不必采用有源軟開關。
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