年 月 仅供参考 ,请勿照搬 目 录 译文 基于单片机的开关电源 用途 简介 分类 开关电源的分类 技术发展动向 原理简介 电路原理 变换 变换 原文 , 译文 基于单片机的开关电源 用途 开关电源产品广泛应用于工业自动化 控制军工设备科研设备 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， 灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。 简介 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入 年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入 年代开关电源相继进入各种电子电器设备领域，程控交换机通讯电子检测设备电源控制设备电源等都已广泛地使用 了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的种电源，开关电源般由脉冲宽度调制 控制 和开关器件 等构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 开关电 源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 分类 现代开关电源有两种种是直流开关电源另种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质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 转换器。因此直流开关 电源的分类是依 赖 转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与 转换器的分类是基本相同的， 转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。 直流 转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类类是有隔离的称为隔离式 转换器另类是没有隔离的称为非隔离 式 转换器。 隔离式 转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的 转换器有正激式 和反激式 两种。双管 转换器 有双管正激式 ，双管反激式 推挽式 和半桥式 四种。四管 转换器就是全桥 转换器 。 非隔离式 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。单管 转换器共有六种，即降压式 转换器 ，升压式 转换器升压降压式 转换器 转换器 转换器和 转换器。在这六种 单管 转换器中， 和 式 转换器是基本的， 式 转换器是从中派生出来的。双管 转换 器有双管串接的升压式 转换器。四管 转换器常用的是全桥 转换器 。 隔离式 转换器在实现输出与输入电气隔离时，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输出，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。所以开关管数越多， 转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大倍，单管式输出功率只有四管式的 。 非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具各的些特性。 按能量的传输来分， 转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的 转换器，既可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。 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实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 转换器就是种典型的推挽自激式转换器。他控式 转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。 开关电源的分类 人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推 动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻小薄低噪声高可靠抗干扰的方向发展。开关电源可分为 和 两大类，也有 如逆变器 变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但 的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 自激式是无须外加信号源能自行振荡，自激式完全可以把它看作是个变压器反馈式振荡电路。 它激式则完全依赖于外部维持振荡，在实际应用中它激式应用比较广泛。根据激励信号结构分类可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种，脉冲调宽是控制信号的宽度，也就是频率，脉冲调幅控制信号的幅度，两者的作用相同都是使振荡频率维持在范围内，达到稳定电压的效果。变压器的绕组般可以分成三种类型，组是参与振荡的初级绕组，组是维持振荡的反馈绕组，还有组是负载绕组。比如在家用电器中使用的上海正艺科技生产的开关电源，将 的交流电经过桥式整流，变换成 左右的直流电，滤波后进入变压器后加到开关管的集电极进行高频振荡 ，反馈绕组反馈到基极维持电路振荡，负载绕组感应的电信号，经整流滤波稳压得到的直流电压给负载提供电能。负载绕组在提供电能的同时，也肩负起稳定电压的能力，其原理是在电压输出电路接个电压取样装置，监测输出电压的变化情况，及时反馈给振荡电路调整振荡频率，从而达到稳定电压的目的，为了避免电路的干扰，反馈回振荡电路的电压会用光电耦合器隔离。 技术发展动向 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两 位数字的增长率向着轻小薄低噪声高可靠抗干扰的方向发展。开关电源可分为 和 两大类， 变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但 的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外，开关电源的发展与应用在节约能源节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管 和 。 在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用， 驱动困难，开关频率低，逐渐被 和 取代。 开关电源的发展方向是高频高可靠低耗低噪声抗干扰和模块化。由于开关电源轻小薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型 高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体 材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度 下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是项关键技术。 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻小薄。开关电源的高频化就必然对传 统的 开关技术进行创新，实现 的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成 冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降