1、緒論 開(kāi)關(guān)電源是一種由占空比控制的開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成的電能變換裝置，用于交流直流或直流直流電能變換，通常稱(chēng)其為開(kāi)關(guān)電源（Switched Mode Power Supply-SMPS）。其功率從零點(diǎn)幾瓦到數(shù)十千瓦，廣泛用于生活、生產(chǎn)、科研、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。彩色電視機(jī)、VCD播放機(jī)等家用電器、醫(yī)用X光機(jī)、CT機(jī)，各種計(jì)算機(jī)設(shè)備，工業(yè)用的電解、電鍍、充電、焊接、激光等裝置，以及飛機(jī)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、艦船中，都大量采用了開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源的核心為電力電子開(kāi)關(guān)電路，根據(jù)負(fù)載對(duì)電源提出的輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流特性的要求，利用反饋控制電路，采用占空比控制方法，對(duì)開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行控制。開(kāi)關(guān)電源的這一技術(shù)特點(diǎn)使其同其他形式的電源，

2、如采用調(diào)整管的線性電源和采用晶閘管的相控電源相比具有效率高和體積小、重量輕兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榫哂羞@些優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大有取代線性電源和相控電源的趨勢(shì)。值得注意的是，開(kāi)關(guān)電源的輸出噪聲和紋波一般比線性電源大，所以在需要非常低的噪聲與紋波（如紋波峰峰值要小于510mV）的情況下，仍需要線性電源，由于大功率全功率非常大（1MW以上）時(shí)，仍需采用相控電源。但隨著控制技術(shù)和元器件技術(shù)的不斷發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源的各方面的性能都在不斷提高，容量也在不斷擴(kuò)大。開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管工作在高速的通與斷兩種狀態(tài)，所以稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電源，其原理是用整流電路先把交流變成直流，再用開(kāi)關(guān)管把直流電變成高頻的直流電，這個(gè)高

3、頻直流在通過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器時(shí)，在次級(jí)感應(yīng)出交流電流，再通過(guò)整流濾波后，變成平穩(wěn)的直流電，同時(shí)有控制電路根據(jù)輸出電壓調(diào)整開(kāi)關(guān)管的通與斷的比例（占空比）。由于開(kāi)關(guān)變壓器的頻率很高，同樣的功率，體積可以做的很小，所以整個(gè)電源可以做到體積小重量輕。開(kāi)關(guān)電源能輸出多種可控的直流電壓供不同的電路使用。 第1章 開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介1.1開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展簡(jiǎn)史 開(kāi)關(guān)電源是相對(duì)線性電源說(shuō)的。他輸入端直接將交流電整流變成直流電，再在高頻震蕩電路的作用下，用開(kāi)關(guān)管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。在電感（高頻變壓器）的幫助下，輸出穩(wěn)定的低壓直流電。由于變壓器的磁芯大小與他的工作頻率的平方成反比，頻率越高鐵心越小。這樣就可以大大減

4、小變壓器，使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控制直流，使這種電源的效率比線性電源高很多。這樣就節(jié)省了能源，因此它受到人們的青睞。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類(lèi)也越來(lái)越多，電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切。任何電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，它們對(duì)電源的要求也越來(lái)越高。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。這種傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源技術(shù)比較成熟，并且已有大量集成化的線性穩(wěn)壓電源模塊，具有穩(wěn)定性能好、輸出紋波電壓小、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)。但其通用都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很

5、大的濾波器。由于調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，為了保證輸出電壓穩(wěn)定，其集電極與發(fā)射極之間必須承受較大的電壓差，導(dǎo)致調(diào)整管功耗較大，電源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于調(diào)整管上消耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器，很難滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的要求。20世紀(jì)50年代，美國(guó)宇航局以小型化、重量輕為目標(biāo)，為搭載火箭開(kāi)發(fā)了開(kāi)關(guān)電源。在近半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展過(guò)程中，開(kāi)關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而逐漸取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的連續(xù)工作電源，并廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代。20世紀(jì)90年代，

6、開(kāi)關(guān)電源在電子、電器設(shè)備、家電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展期。 并且自開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源問(wèn)世后，在很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源。早期出現(xiàn)的是串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源，其主電路拓?fù)渑c線性電源相仿，但功率晶體管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。隨著脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的發(fā)展，PWM開(kāi)關(guān)電源問(wèn)世，它的特點(diǎn)是用20kHz的載波進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，電源的效率可達(dá)65%70%，而線性電源的效率只有30%40%。因此，用工作頻率為20kHz的PWM開(kāi)關(guān)電源替代線性電源，可大幅度節(jié)約能源，從而引起了人們的廣泛關(guān)注，在電源技術(shù)發(fā)展史上被譽(yù)為20kHz革命。隨著超大規(guī)模集成(ultra-large-scale-

7、integrated-ULSI)芯片尺寸的不斷減小，電源的尺寸與微處理器相比要大得多；而航天、潛艇、軍用開(kāi)關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備(如手提計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等)更需要小型化、輕量化的電源。因此，對(duì)開(kāi)關(guān)電源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量也要小。此外，還要求開(kāi)關(guān)電源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。這一切高新要求邊不斷促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展和進(jìn)步。 1.2開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)和前景展望 隨著電力電子、電機(jī)制造技術(shù)以及新型材料的飛速發(fā)展，電源已成為各種電子設(shè)備不可或缺的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠的工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類(lèi)。

8、由于開(kāi)關(guān)電源本身消耗的能量低，電源效率比普通線性穩(wěn)壓電源提高一倍，被廣泛用于電子計(jì)算機(jī)、通訊、家電等各個(gè)行業(yè)，開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能型電源。 開(kāi)關(guān)電源廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表等領(lǐng)域。它不僅體積小重量輕，并且電源效率非常高，效率甚至能達(dá)到90%以上。迅速發(fā)展的社會(huì)，對(duì)能源的要求越來(lái)越高，開(kāi)關(guān)電源的高效率不但節(jié)省了大量電能，而且節(jié)省的大量的材料。雖然開(kāi)關(guān)電源的成本相對(duì)較高，但研究發(fā)現(xiàn)在功率超過(guò)一定功率時(shí)，成本反而比線性電源低。并且高可靠性的開(kāi)關(guān)電源還是各種設(shè)備可靠工作的保證。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的設(shè)備損壞都是電源造成的，因此研究高可靠性的開(kāi)

9、關(guān)電源，對(duì)生產(chǎn)生活是至關(guān)重要的。開(kāi)關(guān)電源可將電網(wǎng)輸入的交流電壓直接整流再進(jìn)行PWM控制，這樣可省去笨重的電源變壓器，使電源的體積大大縮小，重量減輕。在隔離式開(kāi)關(guān)電源中，高頻隔離變壓器由于頻率高而可以使體積小、重量輕。對(duì)產(chǎn)品推廣有重要意義。迄今為止，電源已成為非常重要的基礎(chǔ)科技和產(chǎn)業(yè)，并廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，從 日常生活到最尖端的科學(xué)都離不開(kāi)電源技術(shù)的參與和支持，其發(fā)展趨勢(shì)為高頻、高效、高密度化，低壓、大電流化和多元化。同時(shí)，封裝結(jié)構(gòu)、外形尺寸日趨接國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化，以適應(yīng)全球一體化市場(chǎng)的要求。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，開(kāi)關(guān)電源大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。早期的開(kāi)關(guān)電源全部由分立元件構(gòu)成，不僅開(kāi)關(guān)頻率低、效率不高，而且電

10、路復(fù)雜，不易調(diào)試。在20世紀(jì)70年代研制出的脈寬調(diào)制器集成電路，僅對(duì)開(kāi)關(guān)電源種的控制電路實(shí)現(xiàn)了集成化。20世紀(jì)80年代問(wèn)世的單片開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，從本質(zhì)上講仍屬于AC/DC電源變換器。隨著各種類(lèi)型單片開(kāi)關(guān)電源集成電路的問(wèn)世。AC/DC電源變換器的集成化變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。 傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但它存在著效率低、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小的缺點(diǎn)。開(kāi)關(guān)電源的效率比線性電源高很多。這樣就節(jié)省了能源，因此它受到了人們的青睞。但它也有缺點(diǎn)，就是電路復(fù)雜維修困難，對(duì)于電路的污染嚴(yán)重。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路。開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下四個(gè)方面:小型化

11、、微型化、輕量化、高頻化。開(kāi)關(guān)電源的體積、重量主要由儲(chǔ)能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開(kāi)關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是竟可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積。在一定范圍能，這樣就節(jié)省了能源，因此它受到人們的青睞。但它也有缺點(diǎn)，就是電路復(fù)雜，維修困難，對(duì)電路的污染嚴(yán)重。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路。開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下四個(gè)方面：（1）小型化、薄型化、輕量化、高頻化。開(kāi)關(guān)電源的體積、重量主要是由儲(chǔ)能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開(kāi)關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積。在一定范圍內(nèi)，開(kāi)關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸，而且還能夠抑制干擾，改

12、善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，因此高頻化是開(kāi)關(guān)電源的主要發(fā)展方向。 （2）高可靠性。開(kāi)關(guān)電源比連續(xù)工作電源使用的元器件多數(shù)十倍，因此降低了可靠性。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。所以，要從設(shè)計(jì)方面著眼，盡可能使用較少的器件，提高集成度，采用模塊化技術(shù)可以滿足分布式電源系統(tǒng)的需要提高系統(tǒng)的可靠性。 （3）低噪聲。開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)之一是噪聲大，單純地追求高頻化，噪聲也會(huì)隨之增大。采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲，所以，盡可能降低噪聲影響是開(kāi)關(guān)電源的又一發(fā)展方向。 （4）采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和控制。采用CAA技術(shù)設(shè)計(jì)最新變換拓?fù)浜妥罴褏?shù)，使開(kāi)關(guān)

13、電源具有最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和最佳工況。在電路中引入微機(jī)檢測(cè)和控制，可構(gòu)成多功能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄并自動(dòng)報(bào)警等。 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展從來(lái)都是與半導(dǎo)體器件及磁性元件等的發(fā)展休戚相關(guān)，高頻化的實(shí)現(xiàn)，需要相應(yīng)的高速半導(dǎo)體器件和性能優(yōu)良的高頻電磁元件。發(fā)展電力MOSFET、IGBT等新型高速器件，開(kāi)發(fā)高頻用的低損磁性材料，改進(jìn)磁元件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法，提高濾波電容的介電常數(shù)及降低其等效串聯(lián)電阻等方面的工作，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源小型化始終產(chǎn)生著巨大的推動(dòng)作用。總之，人們?cè)陂_(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域里，邊開(kāi)發(fā)低損耗回路技術(shù)，邊開(kāi)發(fā)新型元器件，兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開(kāi)關(guān)電源每年以超過(guò)兩位數(shù)的市場(chǎng)增長(zhǎng)率向小型、薄型、高頻、低噪聲、高可靠方

14、向發(fā)展。第二章開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)、特點(diǎn)和基本工作原理2.1 開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法也有多種。從推動(dòng)功率管的方式來(lái)分可分為自激式和它激式，在自激式開(kāi)關(guān)電源中由開(kāi)關(guān)管和高頻變壓器構(gòu)成正反饋環(huán)路來(lái)完成自激振蕩；它激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源必須附加一個(gè)振蕩器，振蕩器產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)脈沖加在開(kāi)關(guān)管上，控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截至。按開(kāi)關(guān)管的個(gè)數(shù)及連接方式可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式等，單端式開(kāi)關(guān)電源僅用一個(gè)開(kāi)關(guān)管，推挽式和半橋式采用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，全橋式則采用四個(gè)開(kāi)關(guān)管。按開(kāi)關(guān)管的連接方式，開(kāi)關(guān)電源分為串聯(lián)型與并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源，串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管是串聯(lián)在輸入電壓與輸出負(fù)載之間的，屬于降壓式穩(wěn)壓電路

15、;而并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管是并聯(lián)在開(kāi)關(guān)電源之間的，屬于升壓式電路。 一般來(lái)說(shuō)，功率很小的電源（1100W）采用電路簡(jiǎn)單、成本低的反激型電路較好；當(dāng)電源功率在100W以上且工作環(huán)境干擾很大、輸入電壓質(zhì)量惡劣、輸出短路頻繁時(shí)，則應(yīng)采用正激型電路；對(duì)于功率大于500W、工作條件較好的電源，則采用半橋或全橋電路較為合理；如果對(duì)成本要求比較嚴(yán)，可以采用半橋電路；如果功率很大，則應(yīng)采用全橋電路；推挽電路通常用于輸入電壓很低、功率較大的場(chǎng)合。2.2開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)(1)效率高。開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗小，效率高，一般在80%90%，高的可達(dá)90%以上； (2)重量輕。由于開(kāi)關(guān)電

16、源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，從而使其重量只有同容量線性電源的1/5，體積也大大縮小了； (3) 穩(wěn)壓范圍寬。開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓在90270 V內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化在2%以下。合理設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬并保證開(kāi)關(guān)電源的高效率；(4)安全可靠。在開(kāi)關(guān)電源中，由于可以方便地設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，因此當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保障其功能可靠； (5) 功耗小。由于開(kāi)關(guān)電源的工作頻率高，一般在20 kHz以上，因此濾波元件的數(shù)值可以大大減小，從而減小功耗；特別是，由于功率開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周?chē)?/p>

17、件不致因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞，因此采用開(kāi)關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。2.3開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理 目前生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)電源大多采用采用脈寬調(diào)制方式，少數(shù)采用頻率調(diào)制方式，下面對(duì)開(kāi)關(guān)電源控制方式及脈寬調(diào)制的基本原理做簡(jiǎn)要介紹。（1）脈寬調(diào)制型,即為PWM技術(shù)。PWM技術(shù)，全稱(chēng)脈沖寬度調(diào)制（Pulse width Modulation，PWM）技術(shù)，是通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制來(lái)等效地獲得所需波形（含形狀和幅值）的。PWM控制技術(shù)主要是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從事測(cè)量、通信到功率控制與變換的諸多領(lǐng)域。PWM開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理就是在

18、輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)以及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過(guò)被控信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通脈沖寬度，使得開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓被控制信號(hào)穩(wěn)定。 調(diào)寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的控制原理如圖2.1所示。對(duì)于單極性矩形脈沖來(lái)說(shuō)，其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Uo可由（2.2.1）計(jì)算： （2.2.1） 式中Um為矩形脈沖最大電壓值，T為矩形脈沖周期，T1為矩形脈沖寬度。當(dāng)Um與T不變時(shí)，直流平均電壓Uo將與脈沖寬度T1成正比。這樣，只要設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)壓輸出目的。圖2.1 脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)電

19、源控制原理圖（2）脈沖頻率調(diào)制方式，簡(jiǎn)稱(chēng)脈頻調(diào)制（PFM）式。它式將脈沖寬度固定，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)節(jié)占空比的。其穩(wěn)壓原理是，當(dāng)輸出電壓Uo升高時(shí)，控制器輸出信號(hào)的脈沖寬度不變而周期變長(zhǎng)，使占空比減小，Uo降低。PFM式開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很寬，輸出端可不接假負(fù)載。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的電路原理框圖如圖2.2所示。交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動(dòng)成份的直流電壓，該電壓通過(guò)功率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸７答伩刂齐娐窞槊}沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分

20、電路目前己集成化，制成了各種開(kāi)關(guān)電源專(zhuān)用集成電路。控制電路用來(lái)調(diào)整高頻開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。圖2.2 開(kāi)關(guān)電源電路框圖 第三章 開(kāi)關(guān)電源電路中主要元器件介紹隨著PMW技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，開(kāi)關(guān)電源得到了廣泛的應(yīng)用，以往開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)通常采用控制電路與功率管相分離的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但這種方案存在成本高、系統(tǒng)可靠性低等問(wèn)題。1977年國(guó)外首先研制成功脈寬調(diào)制控制器集成電路，美國(guó)摩托羅拉公司、硅通用公司等相繼推出一批PWM芯片，典型產(chǎn)品有MC3520、SG3524、UC3842。20世紀(jì)80年代，意-法半導(dǎo)體有限公司率先推出L4960系列單片式穩(wěn)壓器，之后又推出了L4970A系

21、列。90年代，美國(guó)功率集成公司POWER Integration Inc在世界上收購(gòu)西安研制成功三端隔離、脈寬調(diào)制型單片開(kāi)關(guān)電源，該系列芯片將自啟動(dòng)電路、功率開(kāi)關(guān)管、PMW控制電路及保護(hù)電路等集成在一起，從而提高了電源的效率，簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，使開(kāi)關(guān)電源發(fā)展到一個(gè)新的時(shí)代。TOPSwitch系列單片開(kāi)關(guān)電源經(jīng)歷了四代發(fā)展。第一代單片開(kāi)關(guān)電源包括TOP100、TOP200兩大系列，TOP200與TOP100的重要區(qū)別有兩點(diǎn)：第一，用作單片開(kāi)關(guān)電源時(shí)TOP200的交流輸入電壓為220/230V，或85265V，這更適合我國(guó)的電網(wǎng)情況。第二，TOP200將內(nèi)部功率MOSFET的耐壓

22、值提升到700V，兩者的引腳排列及內(nèi)部電路相同。TOPSwitch-與第一代相比，不僅在性能上有進(jìn)一步的改善，而且輸出功率得到顯著提高，現(xiàn)已成為國(guó)際上開(kāi)發(fā)中、小功率開(kāi)關(guān)電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路。TOPSwitch -FX系列是美國(guó)PI公司2000年最新研制的具有高性能的五端單片開(kāi)關(guān)電源，該產(chǎn)品出具備TOPSwitch-的全部?jī)?yōu)點(diǎn)之外，還對(duì)內(nèi)部電路做了重大改進(jìn)，增加了許多新穎，使用的功能。而且輸出功率比TOPSwitch-系列提高了10%15%.第四代單片高壓開(kāi)關(guān)TOP-GX系列比第三代單片高壓開(kāi)關(guān)TOP-FX系列有了較大改進(jìn)，它不僅使輸出功率擴(kuò)展到了250W，而且還增加了很多內(nèi)置以及用戶可

23、配置的功能，從而使應(yīng)用可開(kāi)發(fā)為員可靈活地以最低的系統(tǒng)成本完成優(yōu)化的電源設(shè)計(jì)。3.1 TOPSwitch-GX系列產(chǎn)品介紹TOPSwitch-GX系列不僅繼承了早期的TOPSwitch將高壓功率MOSFET管、PWM控制、故障自動(dòng)保護(hù)及其它控制電路集成在一個(gè)CMOS芯片上的優(yōu)點(diǎn)，而且還增加了許多新功能，從而有效地降低了電源系統(tǒng)成本，提高了電源性能，改善了設(shè)計(jì)靈活性并擴(kuò)展了電源輸出功率。其中的TOP250型芯片是世界上功率最高的單片電源IC，其最大輸出功率可達(dá)290W，該芯片極大地?cái)U(kuò)展了開(kāi)關(guān)電源芯片在大功率領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍。TOPSwitch-GX系列新增的主要功能及其優(yōu)點(diǎn)如下： 1）更寬的輸出功

24、率范圍，最大可達(dá)290W；2）可減少外圍器件的損耗；3）在極低壓或過(guò)壓時(shí)能實(shí)現(xiàn)完全軟啟動(dòng)，進(jìn)一步減小了器件在啟動(dòng)時(shí)的電壓、電流應(yīng)力；4）外部可編程精確地設(shè)定限制電流，減小了變壓器鐵芯體積，提高了電源效率；5）更大的占空比，能提供更大的輸出功率并減小了輸入電容；6）在Y、R、F型式封裝中將電壓檢測(cè)管腳與限流管腳分開(kāi)封裝，提高了設(shè)計(jì)的靈活性；7）欠壓保護(hù)，不會(huì)造成誤關(guān)斷；8）有過(guò)壓保護(hù)，可以限制浪涌電流；9）采用線電壓前饋,減小了低壓時(shí)的輸出電壓紋波，限制了高壓時(shí)的最大占空比（Dmax）；10）有3的頻率抖動(dòng)，減小了電磁干擾（EMI）,并降低了EMI濾波器的損耗；11）空載、輕載時(shí)可降低工作頻率，

25、使輸出電路無(wú)需加假負(fù)載，從而顯著地減少了能量損耗；12）高達(dá)132kHz的工作頻率，減小了變壓器和電源的體積；13）在視頻應(yīng)用時(shí)可選擇半頻（66kHz）運(yùn)行（只限于Y、R、F封裝）；14）溫度范圍更寬的滯后熱關(guān)斷，允許電源在高溫下輸出更大的功率，并有效地防止裝置過(guò)熱。TOPSwitchGX系列的這些優(yōu)點(diǎn)使其可廣泛地應(yīng)用于手提電腦、PDA、集線器、交換器、路由器、臺(tái)式電腦、小型服務(wù)器、機(jī)頂盒、數(shù)碼電視、打印機(jī)、DVD播放器、UPS、電視游戲機(jī)、音頻放大器等裝置中。TOPSwitch-GX系列開(kāi)關(guān)器件增加了許多功能，同時(shí)輸出功率也有較大提高。實(shí)踐證明，用TOPSwitch-GX系列開(kāi)關(guān)器件設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)

26、穩(wěn)壓電源，其電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，抗干擾性能更好，可靠性更高。3.1.1 TOPSwitch系列單片開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理 TOPSwitch系列單片開(kāi)關(guān)電源的典型應(yīng)用電路如圖3.1所示。由于單端反激式開(kāi)關(guān)電源電路簡(jiǎn)單、所用元件少，輸出與輸入間有電氣隔離，能方便的實(shí)現(xiàn)多路輸出，開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，因此該電源采用單端反激式電路。圖3.1 單片開(kāi)關(guān)電源的典型應(yīng)用電路 由圖可見(jiàn)，高頻變壓器初級(jí)繞組NP的極性與次級(jí)繞組NS、反饋繞組NF的極性相反。在TOPSwitch的MOSFET導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)整流管VD2截止，此時(shí)電能以磁能量形式存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中；當(dāng)TOPSwitch的MOSFET截止時(shí)，VD2導(dǎo)通，能量傳輸

27、給次級(jí)。高頻變壓器在電路中兼有能量存儲(chǔ)、隔離輸出和電壓變換這三大功能。圖中，BR為整流橋，CIN為輸入端濾波電容，COUT是輸出端濾波電容。交流電壓UAC經(jīng)過(guò)整流濾波后得到直流高壓，經(jīng)初級(jí)繞組加至TOPSwitch的漏極上。在功率MOSFET關(guān)斷瞬間，高頻變壓器漏感會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，另外在初級(jí)繞組上還會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓(即反向電動(dòng)勢(shì))UOR，兩者疊加在直流輸入電壓橋上，加至內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)管MOSFET的漏極上，因此必須在漏極增加鉗位保護(hù)電路。鉗位電路由瞬態(tài)電壓抑制器或穩(wěn)壓管VDZ1和阻塞二極管VD1組成，VD1宜采用超快恢復(fù)二極管。當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí)，變壓器的初級(jí)極性上端為正，下端為負(fù)，從而導(dǎo)致VD

28、1截止，因而鉗位電路不起作用。在MOSFET截止瞬間，初級(jí)極性則變?yōu)樯县?fù)下正，此時(shí)尖峰電壓就被VDZ1所吸掉。 該電源的穩(wěn)壓原理簡(jiǎn)述如下：反饋繞組電壓經(jīng)過(guò)VD3，CF整流濾波后獲得反饋電壓UFA，經(jīng)光耦合器中的光敏三極管給TOPSwitch的控制端提供偏壓。CT是控制端C的旁路電容。輸出電壓Uo通過(guò)電阻分壓器R1、R2分壓并獲得取樣電壓，與TL431中的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后輸出誤差電壓，然后通過(guò)光耦去改變TOP248Y的控制端電流 ，TOPSwitch的輸出占空比D與IC成反比，故D變化，從而達(dá)到穩(wěn)壓目的。當(dāng)Uo減小，導(dǎo)致UF減小，Ic減小，進(jìn)而D增大，最終使Uo增大。由此可見(jiàn)，反饋電路

29、正是通過(guò)調(diào)節(jié)TOPSwitch的占空比，使輸出電壓趨于穩(wěn)定的。3.2 光電耦合器隨著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)和綠色電源的飛速發(fā)展,APFC技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn),電子式開(kāi)關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)成熟,而且有相當(dāng)多的控制方式。目前人們正在進(jìn)行數(shù)字式開(kāi)關(guān)電源的研究與開(kāi)發(fā),已經(jīng)有數(shù)字式帶功率因數(shù)校正的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品上市。對(duì)于數(shù)字式開(kāi)關(guān)電源,隔離技術(shù)和抗干擾技術(shù)是至關(guān)重要的,隨著電子元器件的迅速發(fā)展,光電耦合器的線性度越來(lái)越高,光電耦合器是目前在單片機(jī)和開(kāi)關(guān)電源中用得最多隔離抗干擾器件。光耦合器（optical coupler,英文縮寫(xiě)為OC）亦稱(chēng)光電隔離器或光電耦合器,簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件,通常把發(fā)光

30、器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線,受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流,從輸出端流出,從而實(shí)現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器,由于它具有體積小、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn),抗干擾能力強(qiáng),輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn),在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。通常的光電耦合器由于它的非線性,因此在模擬電路中的應(yīng)用只限于對(duì)較高頻率的小信號(hào)的隔離傳送。普通光耦合器只能傳輸數(shù)字（開(kāi)關(guān)）信號(hào),不適合傳輸模擬信號(hào)。近年來(lái)問(wèn)世的線性光耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或模擬電流信號(hào),使其應(yīng)用領(lǐng)域大為拓寬。3.2.1光耦合器的性能

31、特點(diǎn)光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào),輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離,抗干擾能力強(qiáng),使用壽命長(zhǎng),傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、開(kāi)關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小,因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小,它所能提供的電流并不大,不易使半導(dǎo)體二極管發(fā)光;由于光電耦合器的外殼是密封的,它不受外部光的影響;光電耦合器的隔離電阻很大（約1012）、隔離電容很小（約幾個(gè)pF）所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控制電壓,在輸出

32、端會(huì)成比例地產(chǎn)生一個(gè)用于進(jìn)一步控制下一級(jí)的電路的電壓。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成,當(dāng)發(fā)光二極管接通而發(fā)光,光敏三級(jí)管導(dǎo)通,光電耦合器是電流驅(qū)動(dòng)型,需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導(dǎo)通,如果輸入信號(hào)太小,發(fā)光二極管不會(huì)導(dǎo)通,其輸出信號(hào)將失真。在開(kāi)關(guān)電源,尤其是數(shù)字開(kāi)關(guān)電源中,利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路,通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比,達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。 光耦合器的技術(shù)參數(shù)主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級(jí)與輸出級(jí)之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)。此外,在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)還需考

33、慮上升時(shí)間、下降時(shí)間、延遲時(shí)間和存儲(chǔ)時(shí)間等參數(shù)。電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù),通常用直流電流傳輸比來(lái)表示。當(dāng)輸出電壓保持恒定時(shí),它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。其公式為： （3.2.1）采用一只光敏三極管的光耦合器,CTR的范圍大多為20%300%（如4N35）,而PC817則為80%160%,達(dá)林頓型光耦合器（如4N30）可達(dá)100%5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流,后者只需較小的輸入電流。因此,CTR參數(shù)與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線如圖3.2中虛線和實(shí)線所示。圖3.2 CTR-IF特性曲線由圖可見(jiàn),普通光耦合

34、器的CTR-IF特性曲線呈非線性,在IF較小時(shí)的非線性失真尤為嚴(yán)重,因此它不適合傳輸模擬信號(hào)。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度,特別是在傳輸小信號(hào)時(shí),其交流電流傳輸比(CTRIC/IF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此,它適合傳輸模擬電壓或電流信號(hào),能使輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。這是其重要特性。使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離,在設(shè)計(jì)電路時(shí),必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國(guó)內(nèi)和國(guó)際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn);由英國(guó)埃索柯姆(Isocom)公司、美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器,目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用地十

35、分普遍。鑒于此類(lèi)光耦合器呈現(xiàn)開(kāi)關(guān)特性,其線性度差,適宜傳輸數(shù)字信號(hào)(高、低電平),可以用于單片機(jī)的輸出隔離;所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數(shù)。3.3 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 本設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)電壓和反饋電路采用常用的三端穩(wěn)壓器TL431來(lái)完成，其特性功能如圖3.3所示。在反饋電路的應(yīng)用中運(yùn)用采樣電壓通過(guò)TL431限壓，再通過(guò)光電耦合器PC817把電壓反饋到TOP249Y的控制端C 端。由于TL431具有體積小、基準(zhǔn)電壓精密可調(diào)，輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)，所以用TL431可以制作多種穩(wěn)壓器。其性能是輸出電壓連續(xù)可調(diào)達(dá)36V，工作電流范圍寬達(dá)0.1100mA，動(dòng)態(tài)電阻典型值為0.22，輸出雜波低。其最大輸入

36、電壓為37V，最大工作電流為150mA，內(nèi)基準(zhǔn)電壓為2.5V，輸出電壓范圍為2.530V。圖3.3 TL431特性功能圖TL431是由美國(guó)德州儀器（TI）和摩托羅拉公司生產(chǎn)的2.536V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。其性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，可廣泛用于單片精密開(kāi)關(guān)電源或精密線性穩(wěn)壓電源中。此外，TL431還能構(gòu)成電壓比較器、電源電壓監(jiān)視器、延時(shí)電路、精密恒流源等。TL431大多采用DIP-8或TO-92封裝形式。圖3.4中，A為陽(yáng)極，使用時(shí)需接地；K為陰極，需經(jīng)限流電阻接正電源。TL431的電路圖形符號(hào)和基本接線如圖3.4所示。 圖3.4 TL431的基本接線和電路圖形符號(hào)R3是IKA的限流電阻。其穩(wěn)壓原

37、理為：當(dāng)Uo上升時(shí)，取樣電壓UREF也隨之升高，使UREFUref，比較器輸出高電平，使VT導(dǎo)通，Uo開(kāi)始下降。 反之，Uo下降會(huì)導(dǎo)致UREF下降，從而UREFUref，使比較器再次翻轉(zhuǎn)，輸出變成低電平，VT截止Uo上升。這樣的循環(huán)下去，從動(dòng)態(tài)平衡的角度來(lái)看，就迫使Uo趨于穩(wěn)定，從而達(dá)到了穩(wěn)定的目的，并且UREF=Uref. 在本設(shè)計(jì)中就是利用TL431和光耦構(gòu)成反饋電路，其工作原理就是當(dāng)輸出電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)分壓電阻得到的取樣電壓就與TL431中的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在陰極上形成誤差電壓，使LED的工作電流發(fā)生變化，再通過(guò)光耦去改變TOP248Y控制C端電流的大小，調(diào)節(jié)TOP248Y的

38、輸出占空比，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的。 第四章 開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)開(kāi)關(guān)電源主回路可以分為隔離式與非隔離式兩大類(lèi)型。1. 非隔離式電路的類(lèi)型：非隔離輸入端與輸出端電氣相通，沒(méi)有隔離。1.1. 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)串聯(lián)在主回路中開(kāi)關(guān)器件（下圖中所示的開(kāi)關(guān)三極管T）與輸入端、輸出端、電感器L、負(fù)載RL四者成串聯(lián)連接的關(guān)系。開(kāi)關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)，輸入端電源通過(guò)開(kāi)關(guān)管T及電感器L對(duì)負(fù)載供電，并同時(shí)對(duì)電感器L充電，當(dāng)開(kāi)關(guān)管T關(guān)斷時(shí)，電感器L中的反向電動(dòng)勢(shì)使續(xù)流二極管D自動(dòng)導(dǎo)通，電感器L中儲(chǔ)存的能量通過(guò)續(xù)流二極管D形成的回路，對(duì)負(fù)載R繼續(xù)供電，從而保證了負(fù)載端獲得連續(xù)的電流。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，只

39、能獲得低于輸入電壓的輸出電壓，因此為降壓式變換。上圖是在圖1-1-a電路的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)整流二極管和一個(gè)LC濾波電路。其中L是儲(chǔ)能濾波電感，它的作用是在控制開(kāi)關(guān)K接通期間Ton限制大電流通過(guò)，防止輸入電壓Ui直接加到負(fù)載R上，對(duì)負(fù)載R進(jìn)行電壓沖擊，同時(shí)對(duì)流過(guò)電感的電流iL轉(zhuǎn)化成磁能進(jìn)行能量存儲(chǔ)，然后在控制開(kāi)關(guān)T關(guān)斷期間Toff把磁能轉(zhuǎn)化成電流iL繼續(xù)向負(fù)載R提供能量輸出；C是儲(chǔ)能濾波電容，它的作用是在控制開(kāi)關(guān)K接通期間Ton把流過(guò)儲(chǔ)能電感L的部分電流轉(zhuǎn)化成電荷進(jìn)行存儲(chǔ)，然后在控制開(kāi)關(guān)K關(guān)斷期間Toff把電荷轉(zhuǎn)化成電流繼續(xù)向負(fù)載R提供能量輸出；D是整流二極管，主要功能是續(xù)流作用，故稱(chēng)它為續(xù)流

40、二極管，其作用是在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間Toff，給儲(chǔ)能濾波電感L釋放能量提供電流通路。在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間Toff，儲(chǔ)能電感L將產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，流過(guò)儲(chǔ)能電感L的電流iL由反電動(dòng)勢(shì)eL的正極流出，通過(guò)負(fù)載R，再經(jīng)過(guò)續(xù)流二極管D的正極，然后從續(xù)流二極管D的負(fù)極流出，最后回到反電動(dòng)勢(shì)eL的負(fù)極。對(duì)于圖1-2，如果不看控制開(kāi)關(guān)T和輸入電壓Ui，它是一個(gè)典型的反 型濾波電路，它的作用是把脈動(dòng)直流電壓通過(guò)平滑濾波輸出其平均值。串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓uo的平均值Ua為：1.2. 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)并聯(lián)在主回路中，相對(duì)于輸入端而言，開(kāi)關(guān)器件（下圖中所示的開(kāi)關(guān)三極管T）與輸出端負(fù)載成并聯(lián)連接的關(guān)系。開(kāi)關(guān)管T交替工作于通/斷兩種

41、狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)，輸入端電源通過(guò)開(kāi)關(guān)管T對(duì)電感器L充電，同時(shí)續(xù)流二極管D關(guān)斷，負(fù)載R靠電容器存儲(chǔ)的電能供電；當(dāng)開(kāi)關(guān)管T關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，輸入端電源電壓與電感器L中的自感電動(dòng)勢(shì)正向疊加后，通過(guò)續(xù)流二極管D對(duì)負(fù)載R供電，并同時(shí)對(duì)電容器C充電。 由此可見(jiàn)，并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，可以獲得高于輸入電壓的輸出電壓，因此為升壓式變換。并且為了獲得連續(xù)的負(fù)載電流，并聯(lián)結(jié)構(gòu)比串聯(lián)結(jié)果對(duì)輸出濾波電容C的容量有更高的要求。并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓Uo為：boots拓?fù)漭敵鲭妷篣o：Uo=Ui(1+D/1-D)=Ui(1/1-D)(D 為占空比)1.3.極性反轉(zhuǎn)型變換器結(jié)構(gòu)（inverting）極性反轉(zhuǎn)輸出電壓與輸

42、入電壓的極性相反。電路的基本結(jié)構(gòu)特征是：在主回路中，相對(duì)于輸入端而言，電感器L與負(fù)載成并聯(lián)。 開(kāi)關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，工作過(guò)程與并聯(lián)式結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)，輸入端電源通過(guò)開(kāi)關(guān)管T對(duì)電感器L充電，同時(shí)續(xù)流二極管D關(guān)斷，負(fù)載RL 靠電容器存儲(chǔ)的電能供電；當(dāng)開(kāi)關(guān)管T關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，電感器L中的自感電動(dòng)勢(shì)通過(guò)續(xù)流二極管D對(duì)負(fù)載RL供電，并同時(shí)對(duì)電容器C充電；由于續(xù)流二極管D的反向極性，使輸出端獲得相反極性的電壓輸出。反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓Uo為：由（1-27）式可以看出，反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓與輸入電壓與開(kāi)關(guān)接通的時(shí)間成正比，與開(kāi)關(guān)關(guān)斷的時(shí)間成反比。2. 隔離式電路的

43、類(lèi)型：隔離輸入端與輸出端電氣不相通，通過(guò)脈沖變壓器的磁偶合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離。2.1. 單端正激式 single Forward Converter（又叫單端正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源 ）單端通過(guò)一只開(kāi)關(guān)器件單向驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器；正激式：就是只有在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)候，能量才通過(guò)變壓器或電感向負(fù)載釋放，當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉的時(shí)候，就停止向負(fù)載釋放能量。目前屬于這種模式的開(kāi)關(guān)電源有：串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源，buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)電源，激式變壓器開(kāi)關(guān)電源、推免式、半橋式、全橋式都屬于正激式模式。反激式：就是在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)候存儲(chǔ)能量，只有在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候釋放才向負(fù)載釋放能量。屬于這種模式的開(kāi)關(guān)電源有：并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源、boots、極性反轉(zhuǎn)型變換器、反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源。正激變壓器脈沖變壓器的原/付邊相位關(guān)系，確保在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器原邊時(shí)，變壓器付邊同時(shí)對(duì)負(fù)載供電。所謂正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線