读开关电源设计有感

概念

（1）误差放大器

         快速调节，防止输出电压掉到80%，系统才反应过来，会导致纹波电压很大。比如要求输出5V，当负载加重时，由于电源有内阻，电压就往下掉，比如掉到4.9V，就差0.1V，这就是误差信号，一般比较小，要求高的电源就更小，必须放大后，才能推动光耦等，让后面的功率电路多输出，才能补偿负载电流的增加。

（2）PWM电压比较器

      在PWM比较器A1的同相输入端加上周期固定的三角波电压，并在A1反向输入端加上反馈电压（FB），这两种电压经A1进行比较，仅当三角波电平高于FB电平时，A1才输出脉冲电压。

（3）反激变换器

  将Boost里的电感用变压器代替，就是反激变换器拓扑。反激，具体指当开关管接通时，输出变压器充当电感，电能转为磁能，此时输出回路无电流；当开关管关断时，输出变压器释放能量，磁能转为电能，输出回路中有电流。反激式开关电源中，输出变压器同时充当储能电感，整个电源体积小、结构简单，所以得到广泛应用。应用最多的是单端反激式开关电源。

  优点：元器件少，电路简单，成本低，体积小，可同时输出多路互相隔离的电压。

  缺点：开关管承受电压高，输出变压器利用率低，不适合作大功率电源，EMI比较大。

一般而言，

100W以内的开关电源：单端反激式

100W~300W开关电源：正激式/半桥式

≥300W：全桥式

推挽与正激调整器

（1）buck和boost调整器、反极性boost调整器因为输出回路与输入回路供地，无法实现多路输出。

（2）隔离型开关调整器拓扑：推挽变换器、单端正激变换器、双管正激变换器、交错并联正激变换器。这些拓扑都是通过高频变压器将能量传递到负载端，由于输出端和输入端直流隔离，因此可以实现多路输出。

  ①推挽变换器是最传统的拓扑结构之一，但设计中依然经常用到。这种拓扑能实现多路输出，且输出端与输入端以及输出端与输出端之间可以实现直流隔离。输出电压既可以高于输入电压，也可以低于输入电压。当输入电压和负载波动时，主输出电压可以得到很好的调节。辅输出电压在输入电压变化时都能保持较高的调整率，当负载变化时，只要辅输出电感电流不进入不连续模式，辅输出电压调整率也能控制在5%以内。（注：磁芯容易饱和，容易损坏开关管。使用mos管很大程度可有避免这个问题，但最佳方案时采用电流模式控制。）

②正激变换器：广泛应用在直流输入电压为60~200V，输出功率为200W的场合。（没有磁通不平衡的缺点，更加经济且体积较小）推挽和Buck调整器也属于正激类型，相反，Boost调整器和反极性变换器以及反激变换器与正激拓扑有着根本的不同。

③双端正激变换器拓扑：与单管单端正激变换器使用单个开关管不同，双端正激变换器使用两个开关管，关断时，每个开关管仅承受一倍直流输入电压（单端正激变换器中为两倍直流输入电压），且不出现漏感尖峰。用于欧洲市场的产品，只能采用双端正激变换器、半桥或全桥电路。

④交错正激变换器拓扑：只是两个相同的单端正激变换器交替工作（各占半周期），其次级电流通过整流二极管相加。优点是，每周期有量两个功率脉冲，且每个变换器只提供总输出功率的一半。当直流输出电压超过200V的场合，同样输出功率下，选用交错正激变换器比选用单个正激变换器更合理。

半桥和全桥变换器拓扑

半桥和全桥拓扑的电压应力等于直流输入电压，不像推挽、单端正激或交错正激那样为输入电压的两倍。输入网压为220V或更高场合普遍地使用桥式拓扑。但输入网压为120V时也有使用桥式拓扑的情况。另一个优点是，将变压器初级侧的漏感电压尖峰钳位与直流母线电压，并将漏感存储的能量回馈到输入母线，而不是损耗在有损缓冲电路的电阻元件上。

①半桥变换器：晶体管关断时承受电压应力为1倍，在网压为220V的欧洲市场设备中得到了广泛应用。半桥变换器的次级输出为全波整流，相对于双端正激变换器输出的半波整流，方波频率为正激的两倍，可以使输出电感和输出电容的数值小得多。

②全桥变换器：初级的方波电压是半桥的2倍，在晶体管承受相同峰值电流和电压的条件下，全桥变换器的输出功率是半桥变换器的两倍。但初级线圈匝数为半桥的两倍。

反激变换器

从功能上考虑，只是有着若干绕组的电感。在高压应用场所得到普遍应用，不需要输出滤波电感。在输出功率在5~150W的低成本电源应用中广泛应用。不需要次级输出电感，适用于多路输出。虽然直流输入电压可低至5V，但一般更常见于采用经过115V交流电压整流而得到的160V直流电压作为输入。也可应用于由220V交流整流得到的320V作为直流输入的场合，无需采用倍压整流方案。

缺点：较大的输出电压尖峰；需要大容量且耐高纹波电流的输出滤波电容。

①

②120V/220V交流输入反激变换器

③交错反激变换器

电压模式和电流馈电