【正文】 較明顯，而且工作頻率可以提升到一定的地步，實現了軟開關，還可以讓電源的質量和大小有很顯著的改變。以工作方式上分，又可以分為三種，這三種就是正激式、反激式、推挽式，半橋式和全橋式是把推挽式加以改進的，把它們進行辨別的地方有很多，最大不同就是變換器， 變壓器一次側與二次側同名端是在一側的方法就是正激式，可是反激式的則與正激式的恰恰不一樣，在功能上兩個也有不同，正激式變壓器只是起到一個能量的平行交接，反激式變壓器就還要來進行暫時的保存在某時間刻的電能即可作為一個電感，由于變壓器電感的極性的不同，反激式變壓器一次側與二次側是不能在同一時刻導通的，但正激式和反激式變壓器大部分都是一個輸入端與反饋繞組一起構成一次側，而輸出端就只有一組，推挽式的變壓器大體上就是兩個反相位工作的正激式變壓器的一起共存，其有兩個輸入端兩個輸出端。對于大部分正激式開關電源，它的輸出功率要大一些，成本也其它的電源多，而反激式比較簡便，可是功率也要低一點，所以成本會少一點，推挽式的電路對比其它的電源要復雜，可是輸出功率范圍比較廣。 技術指標 機械指標在我們國家對開關電源的機械指標沒有太多的要求，但在國外都有一定的要求。對于外貌，大體上要求是美觀、沒有油漬、不能過大、簡便輕質、沒有松散。另外要求具有一定的抗震和抵抗沖擊的能力，即要求成品在要求的機械打擊試驗甚至是大規(guī)模的損壞的試驗能滿足一定的指標，不單單是電源的外體沒有裂痕損傷，而且電源在滿負荷通電下還能往常一樣的運行。 環(huán)境標準最大的要求是電源在惡劣的環(huán)境下還能正常工作，基本上的規(guī)范為：在室內，室溫增加至45℃時輸出電壓漂移小于3%，室外小于5%；在濕度為92%、溫度為28℃的環(huán)境下保存48小時，絕緣強度不變，以上都只是個比較常見的規(guī)定，具體的指標要根據實際要求來定。 電氣標準電氣指標的內容有很多，基本幾個指標如下：①輸入指標：包括輸入電壓的相數、最大的電壓、電壓的工作范圍、電壓頻率及輸入電流。每個國家有不一樣的交流電壓及頻率，日本100V/60HZ、韓國220V/60HZ、美國120V/60HZ、澳大利亞240V/50HZ。②輸出指標：包括產品可以承受的輸入電壓的范圍，在多大的輸入電壓范圍內還能讓輸出的穩(wěn)定性能沒有太大的波動，還有就是在負載不一樣的時候輸出的穩(wěn)定程度、環(huán)境變化不一樣的影響下輸出的保持程度、在開機一段時間之后保持輸出的穩(wěn)定、空載損耗、輸出的紋波（一般而言這個交流紋波都要求mv數量級，其標準一般都是要求輸出紋波是輸出值的1%5%）。③耐壓指標：這個指標是安規(guī)的內容，其要求產品有一定的耐壓程度。④絕緣要求：要求輸入交流線與輸出線，輸出線、輸入線與機殼之間的絕緣電阻要達到幾MΩ（如10MΩ等等）。⑤效率：不同的電機需要不一樣的效率，大體來說開關電源的效率都要求滿足80%以上。⑥功率因數：日本60W以上輸出功率，其它國家75W以上輸出功率要求做功率因數校正。⑦漏電流：平常裝載在可移動設備上的交流漏電流應小于1mA。,在醫(yī)療類產機種要求非常的嚴厲。⑧EMI/RFI：電磁射頻指標，要求其不能夠干擾到別的電子設備的正常工作也要具備一定的抗干擾能力。⑨平均故障時間：平均無故障使用時間，其大小基本上都是要能達到萬小時數量級。⑩保護：一般的內容式過流保護、超載保護、短路保護、高壓保護、過溫保護。 目前的研究現狀 目前存在的問題開關電源技術開始研究晚可是發(fā)展速度很快,材料的不間斷的更新、用途的不斷開拓,是它快速發(fā)展的最主要原因,但是在體積、重量、效率、電磁兼容性以及安全性能都不能說是沒有缺點,至今為止,存在的主要問題有:①,一定程度影響到穩(wěn)定性和可靠性,同時對于電源體積和效率來說也是困擾。②,比較沉重,在電路中不單耗能,降低了開關電源的工作效率,而且會直接致使電源的體積笨重龐大。③,改變電壓是目標,其結果就是生產復雜,很難控制，未來期待更好的能源轉變方法的出現。④,開關電源的軟件開發(fā)還處于剛剛開始的地步,要能做到功率轉換、功率因子提高、全程自動檢測實現軟件操作,目前還有一定的差異。⑤,但是實際生產中卻做不到,人為的因素除外,還有這些器件的性能、檢測、環(huán)境、設備、很多的因素。⑥電路復雜，維修困難，對電路的污染嚴重。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路,這是開關電源目前存在的主要技術問題。 主要開關電源技術(1)功率半導體器件。 功率MOSFET和IGBT這些已經可以更換功率晶體管和中小電流的晶體管,現在已經可以把功率器件與電路控制和檢測執(zhí)行等組件集成封裝,獲得標準的、可制造的模塊，讓成本降低了還提高可靠穩(wěn)定性。(2)軟開關技術。在硬開關條件下工作的開關電源,開關器件的電壓和電流波形在時間上的一步步增加,會致使開關損耗，損耗和頻率是成正比關系,為此實現軟開關技術,可以使電源效率提高。(3)有源功率因子校正技術。因為輸入端有整流原件和濾波電容,。 開關電源的技術發(fā)展開關電源技術的發(fā)展動向，開關電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關電源輕、小、薄的關鍵技術是高頻化,因此國外各大開關電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(MnZn)材料上加大科技創(chuàng)新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關鍵技術。SMT技術的應用使得開關電源取得了長足的進展,在電路板兩面布置元器件,以確保開關電源的輕、小、薄。開關電源的高頻化就必然對傳統的PWM開關技術進行創(chuàng)新,實現ZVS、ZCS的軟開關技術已成為開關電源的主流技術,并大幅提高了開關電源的工作效率。對于高可靠性指標,美國的開關電源生產商通過降低運行電流,降低結溫等措施以減少器件的應力,使得產品的可靠性大大提高。模塊化是開關電源發(fā)展的總體趨勢,可以采用模塊化電源組成分布式電源系統,可以設計成N+1冗余電源系統,并實現并聯方式的容量擴展。針對開關電源運行噪聲大這一缺點,若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉換電路技術,在理論上即可實現高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉換技術的實際應用仍存在著技術問題,故仍需在這一領域開展大量的工作,以使得該項技術得以實用化。電力電子技術的不斷創(chuàng)新,使開關電源產業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國開關電源產業(yè)的發(fā)展速度,就必須走技術創(chuàng)新之路,走出有中國特色的產學研聯合發(fā)展之路,為我國國民經濟的高速發(fā)展做出貢獻。2開關電源主要電路的設計調寬方波整流濾波 主電路的組成整流濾波高頻變壓器AC DC脈寬調制 比較器取樣器 振蕩器基準電壓 （1） 交流輸入。外界輸入電壓，輸入市值電壓220V交流電。220V(有效值）正弦波。 其單峰值為其有效值的倍， 就是。 峰值是正峰值與負峰值的差 = 。 我們將一個交流信號的單峰值與有效值的比，定義為該交變信號波峰系數。 正弦波波峰系數（CF, Crest Factor)就是。 （2）橋式整流。整流電路的作用是將交流輸出交流電轉換成單向脈動性直流電，這就是整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經過整流電路之后的電壓已經不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成“橋”式結構，便具有全波整流電路的優(yōu)點，而同時在一定程度上克服了它的缺點。變成了含有一定脈動電壓成分的直流電壓。 （3）高頻變換部分。高頻變換部分的核心是DCDC變換器，它主要由高頻功率開關和高頻隔離變壓器組成。高頻功率開關元件可以采用場效應管（MOSFET），高頻變換部分產生高頻高壓方波，所得到的高壓方波送給高頻隔離降壓變壓器的初級，在變壓器的次級感應出的電壓被整流、濾波后就產生了低壓直流。為了調節(jié)輸出電壓，使得在輸入交流和輸出負載發(fā)生變化時，輸出電壓能保持穩(wěn)定，可以采用脈寬調制器(PWM)的電路進行調節(jié)，通過對輸出電壓采樣，并把采樣的結果反饋給控制電路，控制電路把它與基準電壓進行比較，根據比較結果來控制高頻功率開關元件的開關時間比例（占空比），達到調整輸出電壓的目的。開關電源的拓撲結構很多，主要有隔離式和非隔離式劃分，隔離式有正激式、反激式、推挽式；非隔離式有boost、buck、buckboost類型的電路。下面分別介紹這幾種電路的情況。（1） Boost電路 電路的原理圖以及波形圖如下圖所示。（a）電路的原理圖 （b）電路的波形圖 boost電路的工作原理：Boost電路（圖 21）即為升壓斬波電路，當導通時，能量從輸入電源流入，并儲存于電感中，由于導通期間正向飽和管壓降很小，所以這時二極管反偏，負載由濾波電容供給能量，將中儲存的電能釋放給負載。當截止時，電感中電流不能突變，它所產生的感應電勢阻止電流減小，感應電勢的極性為下正上負，二極管導通，電感中儲存的能量經二極管，流入電容，并供給負載。 在導通的期間，能量儲存于電感中，在截止的 期間，電感釋放的能量補充在期間給電容上損失的能量。截止時，電感上電壓跳變的幅值時與占空比有關的，愈大，中峰值電流大，儲存的磁能愈大。所以，如果在期間吃內存的能量要在期間釋放出來，那么，上的脈沖必定比較高的。假定開關無損耗，并聯變換器電路在輸入電壓和輸入電流，能在較低的輸出電流下，輸出較高的電壓。穩(wěn)壓電源達到穩(wěn)態(tài)后，輸出電壓穩(wěn)定在所需的恒定值，只要適當選擇電容，輸出紋波可做得足夠小，當要求紋波為，直流輸出電流為是，由于在管子導通期間全部負載都由電容供電，因此選擇取決于下式： (21)當Q1導通時，忽略管子導通壓降，電感上的電壓為輸入電壓,并且電流按?I??tV1?L1速率線性上升，周期期間導通時，電感中的電流增量為Ldi/dt 。當截止時，假定右端的電感反沖電壓等于輸出電壓，則電感上的電壓為()，而在穩(wěn)態(tài)，期間中電流的增量應等于期間電流的減量，故有 (22) (23)其中D=，由上式可知，當改變占空比D時，就能獲得所需的上升的電壓值。由于占空比D總是小于1，總是大于。 Boost電路能將電壓升高的原因是電感L1儲能之后具有使電壓泵升的作用，而電容C能將輸出電壓保持住。boost電路特點： boost電路的電路相比較其他電路來的簡單，所以成本比較低，另外boost電路的輸出電壓高于輸入電壓，能夠起到升壓作用。 boost電路的轉換效率比較低，所以電源電壓的利用率比較低，輸出的功率較小。由boost電路最為顯著的特點可以知道，boost電路只適用于升壓電路。（2）buck電路（a）電路的原理圖（b）電流連續(xù)時候的波形圖（c）電流斷續(xù)時的波形圖圖 buck電路工作原理圖以及波形圖buck電路的工作原理：Buck電路（圖 ）即為降壓斬波電路。控制脈沖使Q1導通之后，C開始充電，輸出電壓加到負載R兩端，在C充電過程中，電感L1內的電流逐漸增加，儲存的磁場能量也逐漸增加。此時續(xù)流二極管D1因反向偏置而截止。經過Ton時間以后，控制信號使Q1截止，L1中的電流減小，L1中儲存的磁場能量便通過續(xù)流二極管D1傳遞給負載。當負載電壓低于電容C兩端的電壓時，C便向負載放電。經過時間后，控制脈沖又使Q1導通，上述過程重復發(fā)生。當控制信號使Q1導通時，電感L1中的電流從最小值增加到最大值，當控制信號使V 截止時，L1中的電流又從最大值下降到。建設Q1具有理想的開關特性，其正向飽和管壓降可以忽略。當控制信號使Q1導通時，電感L1中的電流從最小值增加到最大值，當控制信號使V 截止時，L1中的電流又從最大值下降到。建設Q1具有理想的開關特性，其正向飽和管壓降可以忽略，所以可以列出以下的方程： (24)由此可得出： (25) (26)Q1導通狀態(tài)終止時，T=Ton時，L1中的電流達到最大值，得： (27)在Q1截止期間，L1中的電流經續(xù)流二極管D1向負載釋放能量，假若忽略D1的正向壓降，則可得出下列方程： (28)由此可得出： (29) (210)Q1截止狀態(tài)終止時，即T=時，L1中的電流下降到最小值，得： (211)由上面的公式可得： (212)式中是開關導通時間，是開關截止時間；T時開關管工作周期，D是占空比，D=由上式可知，輸出電壓與開關管的占空比D成正比，所以通過改變開關管的占空比可以控制輸出平均電壓的大小。由于占空比D總是小于1，所以總是小于，所以這樣的電路稱為降壓斬波電路，即buck變換器。buck電路的特點:Buck電路只能實現降壓，所以在任何時候，輸出電壓只能比輸入電壓低。由于電路中沒有變壓器，所以輸入和輸出之間沒有隔離。Buck電路的輸出只有一路，不能用于多路輸出，除非加個第二級的電壓調節(jié)器。buck電路既可以工作于電流連續(xù)狀態(tài)，又可以工作于電流斷續(xù)狀態(tài)。Buck變換器開關的門極驅動很麻煩，但是buck電路簡單，所以成本比較低，而且buck變換器能把一個正的輸入變換成一個負的輸出。3. buckboost電路（a）電路的原理圖（b