计算机开关电源基本原理,开关电源基本原理与设计介绍—

一、开关电源基本概念

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

开关电源因为体积小、效率高已经充斥了我们的日常生活，从移动电话的充电器，到我们的彩电、音像供电电源；从路边的霓虹灯，到车站的电子显示牌，这些都用了开关电源；从我们的台式计算机，到便携笔记本电脑等等，这些都离不开开关电源。

开关电源

开关电源内部主要元件的分布(以TDK 312W为例)

开关电源内部主要元件的分布和信号流向

二、开关电源的基本原理

输入的交流电通过滤波和整流滤波网络将交流电压整流成直流电压信号，直流电压信号经过功率变换器进行DC/DC变换，进一步对交流整形后的直流电压信号进行处理，达到设定的输出电压和电流，将功率变换器处理后的电压信号再进行整流和滤波处理，达到输出的纹波和带负载能力的要求，输出电压信号通过反馈回路中的控制电路对功率变换器中的功率开关管开关的频率进行控制，以确保输出端的电压稳定。

开关电源的基本原理框图

在设置开关电源时，需要特别考虑VB+处的电压值，需要选择合理耐压值的电容，避免由于电容的耐压值不够导致电容被击穿。

此处的电压为何会达到380V呢？主要是需要考虑在突然断电的情况下，开关电源仍需在一定的时间(一般为10ms~30ms)内提供稳定的输出电压使应用系统有足够的时间保存数据。因此VB+处的大电解电容需储存充足的能量以便断电之需。

根据电容的储能公式：W= 0.5*C*U^2，C一般为几百uF的450V高压电解电容，容值越高，体积越大，且成本越高。为提供足够能量且此电容占用空间尽可能小，因此需将电压提升至适当的电压高度来满足要求。

开关电源内部框图

三、DC-DC电压变换器几种模型

1) Boost模型

2)Buck模型

3)Buck-Boost模型

Boost模型和工作状态说明

Boost模型---即为升压模型

开关管Q1导通时：

ΔΨ=Vin*Δt=Vin*D*T，ΔΨ为L的磁通变化量，T为开关管周期，D为开关管导通占空比。

开关管Q1断开时：

ΔΨ=(Vo-Vin)*(1-D)*T

因此可以得出Vin*D=(Vo-Vin)*(1-D)，得到Vo和Vin的关系，Vo=Vin/(1-D)，由于(1-D)<1，所以vo> Vin，因而达到升压的目的。1，所以vo>

Boost模型工作状态

Buck模型和工作状态说明

Buck模型---即为降压模型

开关管导通时：ΔΨ=(Vin-Vo)*D*T

开关管断开时：ΔΨ=Vo*(1-D)*T

因此可以得出(Vin-Vo)*D=Vo*(1-D)，得到Vo和Vin的关系：Vo=D*Vin，由于0< d=""><1，因此vo>1，因此vo><>

Buck模型工作状态

Buck-Boost模型和工作状态说明

Buck-Boost模式即为升-降压模式

开关管导通时：ΔΨ=Vin*D*T

开关管断开时：ΔΨ=Vo*(1-D)*T

因此可以得出Vin*D=Vo*(1-D)，从而可以得到Vo与Vin的关系：Vo=D*Vin/(1-D)；

当0<><0.5时，vo>0.5时，vo><>

当0.5<><1时，vo> Vin，为降压Boost模式。1时，vo>

Buck-Boost模型工作状态

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