开关电源工作原理分析及图解

黄斌

开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止。
将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！！成本很低．如果不将50HZ变为高频那开关电源就没有意义。
开关电源的工作流程是：
电源→输入滤波器→全桥整流→直流滤波→开关管（振荡逆变）→开关变压器→输出整流与滤波。
交流电源输入经整流滤波成直流
通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上
开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的
交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西，过滤掉电网上的干扰，同时也过滤掉电源对电网的干扰;
在功率相同时，开关频率越高，开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高;
开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出;
一般还应该增加一些保护电路，比如空载、短路等保护，否则可能会烧毁开关电源。
主要用于工业以及一些家用电器上，如电视机，电脑等
开关电源原理图分析

1、正激电路

电路的工作过程：
a》 开关S开通后，变压器绕组N1两端的电压为上正下负，与其耦合的N2绕组两端的电压也是上正下负。因此VD1处于通态，VD2为断态，电感L的电流逐渐增长;
b》 S关断后，电感L通过VD2续流，VD1关断.S关断后变压器的激磁电流经N3绕组和VD3流回电源，所以S关断后承受电压。
c》 变压器的磁心复位：开关S开通后，变压器的激磁电流由零开始，随着时间的增加而线性的增长，直到S关断。为防止变压器的激磁电感饱和，必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的一段时间内降回零，这一过程称为变压器的磁心复位。
正激电路的理想化波形：

变压器的磁心复位时间为：
TIst=N3*Ton/N1
输出电压：输出滤波电感电流连续的情况下：
Uo/Ui=N2*Ton/N1*T
磁心复位过程：

　　2、反激电路


反激电路原理图

反激电路中的变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对相互耦合的电感。
工作过程：
S开通后，VD处于断态，N1绕组的电流线性增长，电感储能增加;
S关断后，N1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过N2绕组和VD向输出端释放.S关断后的电压为：us=Ui+N1*Uo/N2
反激电路的工作模式：
电流连续模式：当S开通时，N2绕组中的电流尚未下降到零。
输出电压关系：Uo/Ui=N2*ton/N1*toff
电流断续模式：S开通前，N2绕组中的电流已经下降到零。
输出电压高于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下， ，因此反激电路不应工作于负载开路状态。
反激电路的理想化波形

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