开关电源小信号分析

开关电源系统#2的动态小信号方程

张兴柱博士

小信号模型及环路设计

开关电源的小信号模型及环路设计 文章作者：万山明吴芳 文章类型：设计应用文章加入时间：2004年8月31日22:9 文章出处：电源技术应用 摘要：建立了Buck电路在连续电流模式下的小信号数学模型，并根据稳定性原则分析了电压模式和电流模式控制下的环路设计问题。 关键词：开关电源；小信号模型；电压模式控制；电流模式控制 引言 设计一个具有良好动态和静态性能的开关电源时，控制环路的设计是很重要的一个部分。而环路的设计与主电路的拓扑和参数有极大关系。为了进行稳定性分析，有必要建立开关电源完整的小信号数学模型。在频域模型下，波特图提供了一种简单方便的工程分析方法，可用来进行环路增益的计算和稳定性分析。由于开关电源本质上是一个非线性的控制对象，因此，用解析的办法建模只能近似建立其在稳态时的小信号扰动模型，而用该模型来解释大范围的扰动（例如启动过程和负载剧烈变化过程）并不完全准确。好在开关电源一般工作在稳态，实践表明，依据小信号扰动模型设计出的控制电路，配合软启动电路、限流电路、钳位电路和其他辅助部分后，完全能使开关电源的性能满足要求。开关电源一般采用Buck电路，工作在定频PWM控制方式，本文以此为基础进行分析。采用其他拓扑的开关电源分析方法类似。 1 Buck电路电感电流连续时的小信号模型

图1为典型的Buck电路，为了简化分析，假定功率开关管S和D1为理想开关，滤波电感L为理想电感（电阻为0），电路工作在连续电流模式（CCM）下。Re为滤波电容C的等效串联电阻，Ro为负载电阻。各状态变量的正方向定义如图1中所示。 S导通时，对电感列状态方程有 L(dil/dt)=Uin－Uo （1） S断开，D1续流导通时，状态方程变为 L(dil/dt)=－Uo （2） 占空比为D时，一个开关周期过程中，式（1）及式（2）分别持续了DTs和（1－D）Ts的时间（Ts为开关周期），因此，一个周期内电感的平均状态方程为 L(dil/dt)=D(Uin－Uo)＋(1－D)(－Uo)=DUin－Uo （3） 稳态时，=0，则DUin=Uo。这说明稳态时输出电压是一个常数，其大小与占空比D和输入电压Uin成正比。 由于电路各状态变量总是围绕稳态值波动，因此，由式（3）得

开关电源测试规范

开关电源测试规范 By ZGQ 一、概述 本文主要阐述了开关电源必须通过一系列的测试，使其符合所有功能规格、保护特性、安规（如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，长城等之耐压、抗燃、漏电流、接地等安全规格）、电磁兼容（如FCC、CE等之传导与幅射干扰）、可靠性（如老化寿命测试）、及其他特定要求等。 测试开关电源是否通过设计指标，需要各种精密的电子设备去模拟电源在各种环境下实际工作中的性能。下面是开关电源一些测试项目： 1.功能(Functions)测试： ·电压调整率测试(Line Regulation Test) ·负载调整率测试(Load Regulation Test) ·输出纹波及噪声测试(Output Ripple & Noise Test) ·功率因数和效率测试(Power Faction & Efficiency Test) ·能效测试（Energy Efficiency Test） ·上升时间测试（Rise Time Test） ·下降时间测试（Fall Time Test） ·开机延迟时间测试（Turn On Delay Time Test） ·关机保持时间测试（Hold Up Time Test） ·输出过冲幅度测试(Output Overshoot Test) ·输出暂态响应测试（Output Transient Response Test） 2.保护动作(Protections)测试： ·过电压保护(OVP, Over Voltage Protection) ·短路保护(Short Circuit Protection) ·过电流保护(OCP, Over Current Protection) 3.安全(Safety)规格测试： ·输入电流、漏电电流等 ·耐压绝缘: 电源输入对地，电源输出对地；电路板线路须有安全间距。 ·温度抗燃：零组件需具备抗燃之安全规格，工作温度须於安全规格内。 ·机壳接地：需於0.1欧姆以下，以避免漏电触电之危险。 ·变压输出特性：开路、短路及最大伏安(VA)输出 ·异常测试：散热风扇停转、电压选择开关设定错误 4.电磁兼容(Electromagnetic Compliance)测试： 5.可靠性(Reliability)测试： 6.其他测试： 二、电气特性(Electrical Specifications)测试

开关电源行业分析报告一、行业概况

开关电源行业分析报告 作者：禤思杰 一、行业概况 1、开关电源简介 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，维持稳定输出电压及电流的一种电源，因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名。80年代后期，开关电源的成本和控制电路问题等技术难关被攻克后，由于开关电源与线性式电源相比，具有小型化、重量轻、功率密度/转换效率高、输入电压范围广、功率损耗较少等众多优点，得益于电子产品轻薄短小的需求趋势，开关电源发展迅速，迅速取代LPS普及于各种电子产品领域，成长为电源中的主流产品。。 而依照不同的电流转换的形式，开关电源又可分为四种（AC/AC、AC/DC、DC/AC、DC/DC）。由于一般市电提供的是交流电（AC），而电器设计多使用电源稳定的直流电（DC），因此AC/DC（交流电转换为直流电）电源是应用最广泛的电源类型。 按照电流转换形式划分的电源种类及用途 开关电源按照下游用户的不同可分为LED驱动电源、消费电子电源、医疗设备电源、工业设备电源等种类。其中，LED驱动电源逐渐成为开关电源行业新的增长点。

2、开关电源的发展历程 第一代标准化开关电源诞生于20 世纪70 年代初。其后，随着上游元器件技术水平的提高和自身关键技术的不断发展，开关电源技术在过去30 年中取得了飞速的发展。20 世纪80 年代后期，开关电源的成本和控制电路问题等技术难关被攻克后，其已迅速成长为电源中的主流产品。开关电源的具体发展历程如下表所示： 3、LED 驱动电源简介 LED驱动电源属于开关电源的一种，主要作为LED灯的配套设备，是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电力转换器。通常情况下LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等，而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

开关电源 安规要求

安规知识解读 以下如未特别说明，安规要求均指GB4943-2001 1、基本绝缘：对防电击提供基本保护的绝缘。 2、加强绝缘：除基本绝缘外施加的独立的绝缘，用于确保基本绝缘一旦失效时仍 能防止电击。 3、电气间隙（clearance）：两个导电零部件之间的最短空间距离。 4、爬电距离（creepage distance）：沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间的最短 路径。 5、Y1电容可以认为具有加强绝缘的功能。 初—次级跨接的电容用Y1 初—地之间可用Y2电容(1.5.7.1) ?工程师设计时常见错误： 没有Y1和Y2电容的使用概念，以致初---次级之间也“不知不觉”地用了Y2电容。 6、设备的防电击保护类别： Ⅰ类设备：采用基本绝缘，而且有保护接地导体； Ⅱ类设备：采用双重绝缘，这类设备既不依靠保护接地，也不依靠安装条件的保护措施； Ⅲ类设备：SELV供电，且不会产生危险电压； 7、电源上的铭牌标示 i.电源额定值标志 1）额定电压及电流 对具有额定电压范围的设备:

100V—240V; 2.8A 100V—240V; 2.8—1.1A 200V—240V; 1.4A 对多个额定电压: 120/ 220V ; 2.4/1.2A 2)电源的性质符号: 直流——交流~(GB8898-2001) ii.制造厂商名称或商标识别标记 iii.型号 iv.符号“回”，仅对Ⅱ类设备适用。

?工程师设计时常见错误： Ⅱ类设备大标贴没有“回”字符 没有LOGO或LOGO与认证证书不是同一公司 交流输入性质用“AC”表示，不用“~”表示 具有额定电压范围或多个额定电压的设备，电流标示本应是“100V—240V; 2.8—1.1A”或“120/ 220V ; 2.4/1.2A”，错写成“100V—240V; 1.1—2.8A” 或“120/ 220V ; 1.2/2.4A” 8、保护接地和等电位连接端子标示 预定要与保护接地导线相连的接线端子 应标示符号，该符号不能用于其它接地端子。 对保护连接导线的端子不要求标示，

开关电源入门必读：开关电源工作原理超详细解析

开关电源入门必读：开关电源工作原理超详细解析 第1页：前言：PC电源知多少 个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Sw itching Mode P ow er Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（sw itching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”） 配图1：标准的线性电源设计图

配图2：线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/W ii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。 事实上，终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案：闭回路系统（closed loop system）——负责控制开关管的电路，从电源的输出获得反馈信号，然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器（这个方法称作PW M，Pulse W idth Modulation，脉冲宽度调制）。所以说，开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整，从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量，而且降低发热量。 反观线性电源，它的设计理念就是功率至上，即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下，结果产生高很多的热量。 第2页：看图说话：图解开关电源 下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction，功率因素校正)电路的廉价电源，图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。 图3：没有PFC电路的电源 图4：有PFC电路的电源 通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处：一个具备主动式PFC电路而另一个不具备，前者没有110/220V转换器，而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。

开关电源的小信号建模详解

详解：开关电源的小信号建模 开关电源的反馈环路设计是开关电源设计的一个非常重要的部分，它关系到一个电源性能的好坏。要设计一个好的环路，必须要知道主回路的数学模型，然后根据主回路的数学模型，设计反馈补偿环路。本文想重点介绍下主回路的数学建模方法。 首先来介绍下小信号的分析法。开关电源是一个非线性系统，但可以对其静态工作点附近进行局部线性化。这种方法称为小信号分析法。 以一个CCM模式的BOOST电路为例， 其增益为： 其增益曲线为： 其中M和D之间的关系是非线性的。但在其静态工作点M附近很小的一个区 域范围内，占空比的很小的扰动和增益变化量之间的关系是线性的。因此在这个很小的区域范围内，我们可以用线性分析的方法来对系统进行分析。这就是小信号分析的基本思路。因此要对一个电源进行小信号建模，其步骤也很简单，第一步就是求出其静态工作点，第二步就是叠加扰动，第三步就是分离扰动，

进行线性化，第四步就是拉氏变换，得到其频域特性方程，也就是我们说的传递函数。要对一个变换器进行小信号建模，必须满足三个条件。 首先要保证得到的工作点是“静”态的。因此有两个假设条件： 1，一个开关周期内，不含有低频扰动。因此叠加的交流扰动小信号的频率应该 远远小于开关频率。这个假设称为低频假设 2，电路中的状态变量不含有高频开关纹波分量。也就是系统的转折频率要远远 小于开关频率。这个假设称为小纹波假设。其次为了保证这个扰动是在静态工作 点附近，因此有第三个假设条件： 3，交流小信号的幅值必须远远小于直流分量的幅值。这个称为小信号假设。 对于PWM模式下的开关电源，通常都能满足以上三个假设条件，因此可以使用小 信号分析法进行建模。对于谐振变换器来说，由于谐振变换器含有一个谐振槽路。 在一个开关时区或多个开关时区内，谐振槽路中各电量为正弦量，或者其有效成 分是正弦量。正弦量的幅值是在大范围变化的，因此在研究PWM型变换器所使用 的“小纹波假设”在谐振槽路的小信号建模中不再适用。对于谐振变换器，通常 采用数据采样法或者扩展描述函数法进行建模。 以一个CCM模式下的BUCK电路为例，应用上面的四个步骤，来建立一个小信号 模型。 对于一个BUCK电路 当开关管开通时，也就是在(0-DTs)区间 其状态方程为

开关电源通用技术规范要求

省广电有线信息网络股份分公司传输中心机房工程大容量高频开关电源 技术规书 二○一七年六月

目录 1.概述 (1) 1.1.定义 (1) 1.2.必须满足的技术标准/规 (3) 2.主要技术要求 (3) 2.1.系统规格 (3) 2.2.环境条件 (4) 2.3.系统总体 (4) 2.4.交流配电 (9) 2.5.整流模块 (10) 2.6.直流配电屏（不含高阻配电屏） (11) 2.7.监控模块 (12) 2.8.外观与结构 (14) 2.9.补充要求 (15) 2.10.节能环保 (18) 3.技术服务要求 (20) 3.1.设备检验 (20) 3.1.1.工程技术协调会 (20) 3.1.2.出厂检验 (20) 3.1.3.供货 (21) 3.1.4.到货检验 (21) 3.1.5.到货抽检 (22) 3.2.工程服务 (23) 3.2.1.安装调测服务（交钥匙工程） (24) 3.2.2.督导调测服务 (25) 3.2.3.督导服务 (25) 3.3.设备验收 (26) 3.3.1初验 (26) 3.3.2.试运行 (26) 3.3.3.终验 (27) 3.4.保修 (28) 3.4.1.保修期 (28) 3.4.2.设备巡检服务 (28) 3.4.3故障件修理 (28) 3.4.4.故障响应及技术支持服务 (29) 3.4.5备件供应 (31) 3.4.6.技术文件 (32) 3.4.7.软件补丁 (32) 3.4.8.特殊情况下的服务 (32) 3.4.9.电子文档提供服务 (33) 3.4.10.资料共享 (33) 3.5.技术培训 (33)

开关电源电路分析

开关电源电路分析 开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在“开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰，电路复杂不易维修等。 开关电源一般包括四要素：整流滤波、起动电路、正反馈电路和稳压电路。 开关式稳压电源具有转换效率高、耗电省、稳压范围宽、体积小和重量轻等特点。为此，在彩色电视机电路中得到广泛应用。电视机的开关电源有多种形式，但串联式脉冲宽度调制型开关稳压电源应用较为广泛。 下面以此种电路为例来分析。 一、工作原理及主要参数 1.电路组成及工作原理 串联型开关稳压电源的基本形式如图1所示。图中,V为开关管,VD为续流二极管,L为储能电感线圈,CL为滤波电容,RL为负载电阻。 图1 串联型开关电源原理图 其稳态工作过程可作如下分析:

设开关管V 在T1期间导通,T2期间截止,周期性地变化,则其工作周期为T=T1+T2,见图4―57(a)。由于负载RL 端电压为Uo,所以负载功率为Po=U2o/RL,负载电流为Io=Uo/RL 。 2. 主要参数及其计算 (1)占空比δ的确定。当开关电源达到稳态工作时,电路处于平衡状态。开关管V 导通期间的电流增量ΔiL1和截止期间的电流减小量ΔiL2应相等,即有: 1()()i o o o i i o U U T U T L L U U TU U T --= = = δδδ (2)平均电流IL 及L 的确定。由于负载与电感L 是串联的,因此电感中的平均电流即为负载电流Io,故有 o I I = 当Ui 和Uo 确定后,由式(4―28)和式(4―30)δ、Io 也随之确定。 L 的最小 值以Lmin 表示,则 (3)滤波电容CL 的确定。L 中的电流iL 是包含有三角波的脉动电流,因此应在负载RL 两端并联CL,以滤除纹波。 一般选取RLCL >> T 即可满足要求。因一般彩电开关电源中选取T=64μs,负载端滤波电容一般选200μF 左右即可。

Buck电路小信号模型及环路设计

开关电源（Buck电路）的小信号模型及环路 设计 华中科技大学电气与电子工程学院作者：万山明，吴芳 0 引言 设计一个具有良好动态和静态性能的开关电源时，控制环路的设计是很重要的一个部分。而环路的设计与主电路的拓扑和参数有极大关系。为了进行稳定性分析，有必要建立开关电源完整的小信号数学模型。在频域模型下，波特图提供了一种简单方便的工程分析方法，可用来进行环路增益的计算和稳定性分析。由于开关电源本质上是一个非线性的控制对象，因此，用解析的办法建模只能近似建立其在稳态时的小信号扰动模型，而用该模型来解释大范围的扰动（例如启动过程和负载剧烈变化过程）并不完全准确。好在开关电源一般工作在稳态，实践表明，依据小信号扰动模型设计出的控制电路，配合软启动电路、限流电路、钳位电路和其他辅助部分后，完全能使开关电源的性能满足要求。开关电源一般采用Buck电路，工作在定频PWM控制方式，本文以此为基础进行分析。采用其他拓扑的开关电源分析方法类似。 1 Buck电路电感电流连续时的小信号模型 图1为典型的Buck电路，为了简化分析，假定功率开关管S和D1为理想开关，滤波电感L为理想电感（电阻为0），电路工作在连续电流模式（CCM）下。R e为滤波电容C的等效串联电阻，R o为负载电阻。各状态变量的正方向定义如图1中所示。 图1 典型Buck电路 S导通时，对电感列状态方程有 L=U in－U o （1） S断开，D1续流导通时，状态方程变为 L=－U o （2） 占空比为D时，一个开关周期过程中，式（1）及式（2）分别持续了DT s和（1－D）T s的时间（T s为开关周期），因此，一个周期内电感的平均状态方程为 L=D(U in－U o)＋(1－D)(－U o)=DU in－U o（3） 稳态时，=0，则DU in=U o。这说明稳态时输出电压是一个常数，其大小与占空比D 和输入电压U in成正比。 由于电路各状态变量总是围绕稳态值波动，因此，由式（3）得 L=(D＋d)(U in＋)－(U o＋) （4）

(完整版)开关电源的用途

开关电源的用途 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、LED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，LED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 开关电源的主要类型和分类 开关电源的主要类型 现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。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DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC 转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。

直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器 隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter）和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。 非隔离式DC/DC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DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种单管DC/DC 转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。

开关电源工作原理详细解析

开关电源工作原理详细解析 个人PC所采用的电源都是基于一种名为―开关模式‖的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC 交流电转化为脉动电压（配图1和2中的―3‖）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的―4‖）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC 直流电输出了（配图1和2中的―5‖） 配图1：标准的线性电源设计图

配图2：线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的―开关电源‖其实是―高频开关电源‖的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。

反激变换器小信号模型Gvd(s)推导__1210

一、反激变换器小信号模型的推导 1.1 DCM 1.1.1 DCM buck-boost 小信号模型的推导 根据状态空间平均法推导DCM buck-boost 变换器小信号模型如下： +-v in (t)v o (t)一般开关网络 图1 1理想Buck-Boost 变换器开关网络 1231d d d ++= （1） 首先，定义开关网络的端口变量1122,,,v i v i ，建立开关周期平均值 1 1 2 2 ,,,s s s s T T T T v i v i 之间的关系： 11()s g T g pk s s v t v i d T d T L L <>= = （2） 根据工作模态：113()()()0s s s L T g T T v t d v t d v t d <>=<>+<>+ （3） []1 1 ()()()s s s t T t T L T L s t t s s s di L v t v d L d i t T i t T T d T τττ++<>= = =+-? ? （4） DCM 下，()()0s i t T i t +==，所以()0s L T v t <>=，结合（3）式： 11()()0s s g T T d v t d v t <>+<>= （5） 21()(t)=-(t)()s s g T T v t d d v t <><> （6） 根据工作模态：1123()()0()(()())()()s s s s T g T T g T v t d t d t v t v t d t v t <>=+<>-<>+<>（7） 消去上式的2d 和3d 得：1()()s s T g T v t v t <>=<> （8） 根据工作模态：2123()()(()())()0(()) s s s s T g T T g T v t d t v t v t d t d v t <>=<>-<>++-<>

开关电源的主要技术指标知识

开关电源的主要技术指标知识 开关电源以其低功耗、高效率、小体积等显著优点而深受人们的青睐，并被广泛应于 计算机设备、电子仪器、通信设备和家用电器中。开关电源的主要技术指标知识： 第一、输出电压的纹波：由于开关电源的稳压过程是一个不断取样反馈调节的过程，因此在输出的直流电压上会出现一个叠加的波动的纹波电压，即输出的纹波电压。这 个值越小，表示输出特性越好。纹波有两种表示方法：一是输出纹波电压有效值;二是输出纹波电压的峰峰值。一般开关电源的规格都要求小于输出直流电压的1%，其频 宽为20Hz-20MHz或者其他更高频率，如100MHz等。开关电源在恶劣环境下，其输 出直流电压加上杂讯纹波后的输出瞬时电压，应不超出输出高低电压界线(Min值和Max值)，否则将可能会导致电源电压超过或者低于逻辑电路(如TTL电路)的工作电压而误动作，进一步造成死机现象。 第二、电压调整率：电压调整率也称为电压稳定度，是在输出电流不变(即负载不变化)，而输入的交流工作电压变化时，输出电压的相对变化量。此项技术指标用来验证开关电源在最恶劣的电源电压环境下，输出电压的稳定度是否符合需求规格。 第三、输入电压范围：当开关电源的输入电压发生变化时，保持输出特性不变的输入 电压变化范围。这个范围越宽，表示电源适应外界的市电变化的能力越强，开关电源 的工作范围就越宽。它和开关电源内部的误差放大器、取样反馈调节电路的增益及占 空比调节范围有关。目前开关电源的输入电压变化范围已经做到90V-270V,可以省去 许多电器上的110V/220V转换开关。 第四、转换效率：电源输出功率与输入功率的比值。这个比值越高，表示变化效率高，开关电源的体积越小，可靠性也越高。目前开关电源的效率可达到90%以上。 第五、输出内阻：输出电压的变化量与输出电流的变化量的比值。这个比值越小，表示电源输出电压随负载大小的变化越小，稳压性能好。

开关电源(Buck电路)的小信号模型及环路设计

开关电源（Buck电路）的小信号模型及环路设计 万山明，吴芳 (华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074） 摘要：建立了Buck电路在连续电流模式下的小信号数学模型，并根据稳定性原则分析了电压模式和电流模式控制下的环路设计问题。 关键词：开关电源；小信号模型；电压模式控制；电流模式控制 0 引言 设计一个具有良好动态和静态性能的开关电源时，控制环路的设计是很重要的一个部分。而环路的设计与主电路的拓扑和参数有极大关系。为了进行稳定性分析，有必要建立开关电源完整的小信号数学模型。在频域模型下，波特图提供了一种简单方便的工程分析方法，可用来进行环路增益的计算和稳定性分析。由于开关电源本质上是一个非线性的控制对象，因此，用解析的办法建模只能近似建立其在稳态时的小信号扰动模型，而用该模型来解释大范围的扰动（例如启动过程和负载剧烈变化过程）并不完全准确。好在开关电源一般工作在稳态，实践表明，依据小信号扰动模型设计出的控制电路，配合软启动电路、限流电路、钳位电路和其他辅助部分后，完全能使开关电源的性能满足要求。开关电源一般采用Buck电路，工作在定频PWM控制方式，本文以此为基础进行分析。采用其他拓扑的开关电源分析方法类似。 1 Buck电路电感电流连续时的小信号模型 图1为典型的Buck电路，为了简化分析，假定功率开关管S和D1为理想开关，滤波电感L为理想电感（电阻为0），电路工作在连续电流模式（CCM）下。R e为滤波电容C的等效串联电阻，R o为负载电阻。各状态变量的正方向定义如图1中所示。 图1 典型Buck电路

S 导通时，对电感列状态方程有 O U Uin dt dil L -= ⑴ S 断开，D 1续流导通时，状态方程变为 O U dt dil L -= （2） 占空比为D 时，一个开关周期过程中，式（1）及式（2）分别持续了DT s 和（1－D ）T s 的时间（T s 为开关周期），因此，一个周期内电感的平均状态方程为 ())()(O in O O in U DU U D U U D dt dil L -=--+-=1 稳态时，dt dil =0，则DU in =U o 。这说明稳态时输出电压是一个常数，其大小与占空比D 和输入电压U in 成 正比。 由于电路各状态变量总是围绕稳态值波动，因此，由式（3）得 L =(D ＋d )(U in ＋)－(U o ＋) （4） 式（4）由式（3）的稳态值加小信号波动值形成。上标为波浪符的量为波动量，d 为D 的波动量。式（4）减式（3）并略去了两个波动量的乘积项得 L =D ＋dU in － （5） 由图1，又有 i L =C ＋ （6） U o =U c ＋R e C （7）

开关电源芯片通用测试要求和步骤-antonychen

开关电源芯片通用测试要求和步骤 By Antony Chen 开关电源必须通过一系列的测试，使其符合所有功能规格、保护特性、安规（如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，长城等之耐压、抗燃、漏电流、接地等安全规格）、电磁兼容（如FCC、CE等之传导与幅射干扰）、可靠性（如老化寿命测试）、及其他特定要求等。 测试开关电源是否通过设计指标，需要各种精密的电子设备去模拟电源在各种环境下实际工作中的性能。 一、理论上的DCDC测试指标清单 1.描述输入电压影响输出电压的几个指标形式（line） 1.1绝对稳压系数：K=△Uo/△Ui 1.2相对稳压系数：S=△Uo/Uo / △Ui/Ui 1.3电网调整率（也称线性调整率）： 它表示输入电网电压由额定值变化+-10%时，稳压电源输出电压的相对变化量，有 时也以绝对值表示。 line reg=△Uo/Uo*100%@ -10%

【精品】第六讲：开关电源新技术

第六讲：开关电源新技术 这里所说的新技术，是 指最近20年内发展起来的技 术内容,涉及开关电源的效 率、动态响应、功率因数等概 念. 1．1、软开关技术 开关管的损耗一直是开关变换器设计中的一个核心问题。要减小开关电源的体积，降低输出电压纹波，提高开关频率是最直接有效的方法，但开关管的损耗正是限制开关频率提高的最大原因，开关管在导通或关断状态下的损耗（称为通态损耗和断态损耗）是比较小的，但在导通和关断动作过程中的损耗（称为导通损耗和关断损耗，即开关损耗）非常大,因为在这时开关管要同时承受高电压和大电流。开关频率越高,开关损耗就越严重。要降低开关损耗就必须从控制开关管的开关过程着手，使开关管上不能同时出现高电压和大电流。传统的缓冲器（Snubber）电路（常用的电路，主要是保证开关管安全工作）,能减小一些开关损耗，但程度非常有限而且又引入了缓冲电路的损耗.给出一个典型的缓冲电路的形式（图3）,图中虚线框内部分为缓冲器电路。

谐振（Resonant）的方法是能够大幅度降低开关损耗的方法。谐振概念的产生比较早，广泛用于机械工业的中频感应加热炉其实就是一个利用负载产生谐振的例子。但谐振的方法用于直流变换器则是在上世纪80年代才有较大的发展，首先建立起了零电压开关ZVS（ZeroVoltageSwitch)和零电流开关ZCS（ZeroCurrentSwitch）的概念，其基本思路是使开关管的电压或电流与外部谐振回路产生谐振，从而使开关管可以在零电压状态导通或是在零电流状态下关断。这种方法的困难在于保证开关管的零压或零流条件（不同输电压和不同负载条件入），为解决这一问题发展了准谐振变换器QRC(QuasiResonantConverter)的技术，也有ZVS—QRC和ZCS-QRC两类。 谐振方式的变换器最突出的优点就是极大地降低了开关损耗,使变换器的工作频 率提高到了MHz量级的水平，适合 在一些对体积和重量要求极为严 格的场合(比如飞行器）中使用。 谐振技术另一个突出的应用是移 相全桥(PhaseShiftFull—Bridge) 的线路，该线路中,谐振概念与移相PWM控制的方法巧妙结合，消除了谐振方式固有的缺陷，因而在通信等中大功率场合被广泛采用.除此之外，谐振方式则因器件电压电流应力过大、难以保证零开关条件、难以与PWM方式配合等原因不能得到普遍应用。 上世纪90年代出现的零电压转换ZVT（ZeroVoltageTransition）和零电流转换

(完整word版)开关电源工作原理超详细解析

开关电源工作原理超详细解析 第1页：前言：PC电源知多少 个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC 直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依

然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图 配图2：线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也

开关电源技术规范书-答

**************************************** ICT骨干网工程 电源设备技术规范书 （开关电源系统） **************************************** 集团有限公司

第一部分工程需求表 目录 一. 概述 二. 供货及服务内容 三. 技术服务要求 四. 报价要求 五. 交货地点 六. 交货时间 七. 采购清单

第一部分工程需求表 一. 概述 1.本文件为ICT骨干网工程开关电源系统招标文件的工程需求表部分。答：满足。 2.投标的设备必须符合本招标文件技术规范书的所有要求。如有异于技术规范书要求的地方应说明。答：满足。 二. 供货及服务内容 1.货物采购清单见表1。答：满足。 2.技术要求见第二部分“技术规范书”。答：满足。 3.投标方为本工程至少提供以下技术服务： ----技术文件 ----工厂检验 ----施工、质保维护督导（具体时间根据招标方要求） ----人员培训（设备安装及控制，维护；对施工人员及最终用户） ----现场故障排除 答：满足。 三. 技术服务要求 1. 技术文件要求详见第二部分“技术规范书”。 2. 技术培训要求详见第二部分“技术规范书”。 答：满足。 四. 报价要求 1.投标方应列出所提供的设备及其主要部件、安装材料（含机架加固件）清单、备品备件（整流模块、监控模块及其他必须的备品备件）清单、技术服务项目清单。投标方应自行提供一定数量的易损易耗部件的备品备件用于现场故障的维修。 答：满足。

2.备品备件数量：供应商应提供所有备件2年维护需求的备件，提供所建议的备件清单。 答：满足。投标货物备件为： DZY-48/50H整流模块10个； SP-48/6000整流模块10个； 48V600A系统用DKD 31控制器2个； 48V1000A系统用DKD控制器1个； 48V1600A系统用DKD控制器2个； 48V2000A系统用DKD控制器1个； 400A电池熔丝10个； 1000A电池熔丝5个； 40KA防雷器5个。 3.报价方式及要求详见商务规范书。 答：满足。 五. 交货地点 详见商务规范书。 答：满足。 六. 交货时间 详见商务规范书。 答：满足。 七. 采购清单 表1 开关电源系统采购清单

开关电源原理分析和IC选型

目录 概述 (2) 线性电源 (2) LDO电路的原理 (2) 举例 (3) LDO的选择注意事项 (4) 输入、输出以及降低电压 (4) 负载电流要求 (4) 封装与功耗 (5) 输出电容器 (5) 负载调整率 (5) 开关电源 (5) 晶体管开关电路的设计 (5) 开关电路分析 (5) 应用举例 (6) 功率晶体管开关电源的设计 (7) MOS管开关电源的设计 (9) 电源的比较 (10) LDO应用于开关电源 (11) 简化开关电源设计 (11) 提高开关电源的负载调整率 (11) 有效滤除开关电源电磁干扰，减小纹波输出 (12) 为开关电源提供过流保护 (12) 生产厂家 (12)

概述 目前直流电源电路使用的方法有两种，即串级型（线性电源）和开关型电路。 串级型电源是一种在输入和输出间串联地接入控制期间---晶体管等构成的电路。这种方式的电源在输出电压的过程中在电源控制器件上也产生电压降，所以输出电压必然低入输入电压，电源的效率也比较低。 开关型电源是将晶体管开关电路或者FET开关电路与电感器或电容器组合构成的电源电路，与串级型相比其优点是效率非常高，而且在确保高效率时能自由地进行降压或升压。 线性电源 LDO电路的原理 LDO用于控制输出电压用的晶体管，在电源和负载之间是串联连接的。 我们直接从电路分析入手。如下图1： 5V 图1 这是一个简易的利用射极跟随器做出来的直流电源电路，将5.6V的齐纳二极管与射频跟随器相组合，输出电压为5.0V，从理论上来讲如挑选不同的齐纳二极管，就能得到任意的输出电压。 C1为了消除齐纳二极管的噪声，C2为了降低阻抗 优点：简单，电流为数十毫安。 缺点：大电流时输出电压会下降。 应当说明的是，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用MOSFET。 射极跟随器的特点是输出阻抗低，输入阻抗高，无电压放大作用。共射极放大器，共基极放大器的特点和作用不做展开。 改进上述电路的缺点： 利用负反馈，如图2：