开关电源

1 概述 目前，电子产品电磁兼容问题越来越受到人们的重视，尤其是世界上发达国家，已经形成了一套完整的电磁兼容体系，同时我国也正在建立电磁兼容体系，因此，实现产品的电磁兼容是进入国际市场的通行证。对于开关电源来说，由于开关管、整流管工作在大电流、高电压的条件下，对外界会产生很强的电磁干扰，因此开关电源的传导发射和电磁辐射发射相对其它产品来说更加难以实现电磁兼容，但如果我们对开关电源产生电磁干扰的原理了解清楚后，就不难找到合适的对策，将传导发射电平和辐射发射电平降到合适的水平，实现电磁兼容性设计。 2 开关电源传导骚扰 2.1 传导发射的产生 开关电源的传导骚扰是通过电源的输入电源线向外传播的电磁干扰。在开关电源输入电源线中向外传播的骚扰，既有差模骚扰、又有共模骚扰，共模骚扰比差模骚扰产生更强的辐射骚扰。传导骚扰的测试频率范围为150KHz～30MHz，限值要求如下表1 所示： 在0.15MHz～1MHz 的频率范围内，骚扰主要以共模的形式存在，在1MHz～10MHz 的频率范围内，骚扰的形式是差模和共模共存，在10MHz 以上，骚扰的形式主要以共膜为主。传导发射的差模骚扰的产生主要是由于开关管工作在开关状态，当开关管开通时，流过电源线的电流线形上升，开关管关断时电流突变为0，因此流过电源线的电流为高频的三角脉动电流，含有丰富的高频谐波分量，随着频率的升高，该谐波分量的幅度越来越小

电磁兼容学是一门综合性学科，它涉及的理论包括数学、电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通讯理论、材料科学、生物医学等。 进行开关电源的电磁兼容性设计时，首先进行一个系统设计，明确以下几点： 明确系统要满足的电磁兼容标准； 确定系统内的关键电路部分，包括强干扰源电路、高度敏感电路； 明确电源设备工作环境中的电磁干扰源及敏感设备； 确定对电源设备所要采取的电磁兼容性措施。 一、DC/DC变换器内部噪声干扰源分析 1．二极管的反向恢复引起噪声干扰 在开关电源中常使用工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等，由于这些二极管都工作在开关状态，如图所示，在二极管由阻断状态到导通工作过程中，将产生一个很高的电压尖峰VFP；在二极管由导通状态到阻断工作过程中，存在一个反向恢复时间trr，在反向恢复过程中，由于二极管封装电感及引线电感的存在，将产生一个反向电压尖峰VRP，由于少子的存储与复合效应，会产生瞬变的反向恢复电流IRP，这种快速的电流、电压突变是电磁干扰产生的根源。 电流电压波形图 二极管反向恢复时电流电压波形 二极管正向导通电流电压波形 2．开关管开关动作时产生电磁干扰 二极管反向恢复时电流电压波形 二极管正向导通电流电压波形 在正激式、推挽式、桥式变换器中，流过开关管的电流波形在阻性负载时近似矩形波，含有丰富的高频成分，这些高频谐波会产生很强的电磁干扰，在反激变换器中

开关电源（Switching Mode Power Supply）即开关稳压电源，是相对于线性稳压电源的一种的新型稳压电源电路，它通过对输出电压实时监测并动态控制开关管导通与断开的时间比值来稳定输出电压。 由于开关电源效率高且容易小型化，因此已经被广泛地应用于现代大多数电子产品中。如果说每个现代家庭都至少有一个开关电源都不为过，如电视机（彩色的）、电脑、笔记本、电磁炉等等内部都有开关电源，虾米？这些东西你们家都没有？我去！那手机有没有？手机充电器也是一个小型的开关电源，中招了吧！手机也没有，那就是古代家庭了，忽略之！ 如下图所示为线性稳压电源电路的基本原理图： 之所以称其为线性电源，是因为其稳定输出电压的基本原理是：通过调节调整管（如三极管）的压降VD来稳定相应的输出电压VO，也因调整管处于线性放大区而得名。如果某些因素使得输出电压VO下降了，则控制环路降低调整管的压降VD，从而保证输出电压Vo不变，反之亦然，但这样带来的缺点是调整管消耗的功率很大，使得该电路转换效率低下，当然，线性电源的优点是电路简单，纹波小，但是在很多应用场合下，转换效率才是至关重要的。 为了进一步提升稳压电路中的转换效率，提出用处于开关状态的调整管来代替线性电源中处于线性状态中的调整管，而BUCK变换器即开关电源基本拓扑之一，如下图所示： 其中，开关K1代表三极管或MOS管之类的开关管（本文以MOS管为例）

　　开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管的导通和关断的时间比率，维持输出电压稳定的一种电源，它和线性电源相比，具有效率高、功率密度高、可以实现和输人电网的电气隔离等优点，被誉为离效节能电源M目前开关电源已经应用到了各个领域，尤其在大功率应用的场合，开关电源具有明显的优势。 　　开关电源一般由脉冲宽度控制(PWM)IC、功率开关管、整流二极管和LC滤波电路构成。在中小功率开关电源中，功率开关管可以集成在PWM控制IC内。开关电源按反馈方式分为电压模式和电流模式。电流模式开关电源因其突出的优点而得到了快速的发展和广泛的应用。但是电流模式的结构决定了它存在两个缺点:恒定峰值电流而非恒定平均电流引起的系统开环不稳定:占空比大于50%时系统的开环不稳定。 　　本文旨在从原理上分析传统电流模式的缺陷及改进方案，之后分析一个实用的斜坡补偿电路。 　　2.电流模式的原理分析 　　开关电源可以有很多种结构，但原理基本相似。图1是电流模式降压斩波fg(Buck)开关电源的原理图。它和电压模式的主要区别是增加了电流采样电阻R3和电流放大器IA. R3的阻值一般很小，以避免大的功耗。功率管Ql在每个周期开始的时候开启并维持一段时间Ton，通过滤波电感Lo对滤波电容C。充电、同时向负载提供电流，此时Lo上电流随时间的变化率为 　　 　　电感电流到达一定值后功率管关断，二极管D1起续流和钳位作用

　 MOS管 是FET的一种，可制造成增强型或耗尽型，有P型或N型，无论是那种，其工作原理本质都是一样的。MOS管种类和作用众多，在电源的使用中主要用到其开关作用。 　　 MOS管 常加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流，通过加在栅极上的电压控制器件的特性，不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应。在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路，漏极原封不动地接负载，叫开路漏极。开路漏极电路中不管负载接多高的电压，都能够接通和关断负载电流，是理想的模拟开关器件。 　　 MOS管 的工作状态可分为开通过程、导通状态、关断过程和截止状态。损耗可分为开关损耗、导通损耗、截止损耗和雪崩能量损耗。常见的损坏原因有过流、过压和静电等，下面就由立深鑫电子和您一起去探究个中奥秘，让你更加透彻的了解引发MOS管发烫的因素。 　　MOS管发烫的四大因素： 　　1、电路设计问题。如MOS管工作在线性的工作状态，而不是在开关状态。如果NMOS做开关，其G级电压要比电源高几V才能完全导通，而P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗，等效直流阻抗比较大，压降增大，所以U*I也增大，损耗就意味着发热。 　　2、使用频率太高。如过分追求体积，导致频率提高，MOS管上的损耗增大，发热也加大了。 　　3、没有做好足够的散热设计，电流太高，MOS管标称的电流值，一般需要良好的散热才能达到

在使用AC-DC 电源模块 SA系列时，如果碰到对模块的输出纹波噪声要求较高或对EMC要求严格的场合，应对模块进行必要的滤波处理使到满足不同环境的特殊要求，以下推荐一滤波 电路 供参考： 图中各 元件 的说明： 1． Rv： 压敏 电阻 2． L1、L2为差模电感，为1mH左右 3． L3为 共模电感 ，为3-5mH左右 4． L4为二级共模电感，为15mH； 5． C1、C4为X电容，可取2.2uF,为 安规电容 6． C2、C3 、C5、C6为Y电容，可取100nF左右，为 高压瓷片电容 7． C7为普通电解电容，100uF/1A左右； 8． C8为高频陶瓷电容，1uF左右 以上电路仅为参考，请根据实际情况进行调整！ 来源： https://www.cnblogs.com/qinlongqiang/p/11750427.html

开关电源纹波 五种 来源： 1、100Hz的 低频 纹波 　　　　起因：工频AC整流后得到100Hz的馒头波， 解决办法： 由上面公式可知，通过并联大电容来增加输出电容，或者提高开关频率，可以有效地减小纹波。 2、高频开关信号引起的纹波 　　　　起因：由于开关器件的硬开通和硬关断，产生尖脉冲造成的开关噪声。 　　　　解决办法：通过并联小电容来实现高频滤波。 3、寄生参数引起的 共模 纹波噪声 　　　　起因：多数功率开关器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的 解决办法：采用快恢复二极管，或者改善PCB线路布局来减小寄生电感。 4、超高频开关引起的 谐波 噪声 起因：功率器件结电容与线路寄生电感引起谐振，该频率一般MHz以上。 例如：二极管反向恢复期间，其等效电容与线路寄生电感发生谐振。 5、闭环调节控制引起的纹波噪声 起因：在进行反馈调节时，更改新的占空比会引起输出电压跳动，造成新的纹波。（该纹波可能引起输出 跳动 ） 特点：该纹波的频率小于等于反馈的调节频率。 　　　　解决办法：通过调节反馈算法来降低 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 开关噪声 ： 　　　　在功率开关导通或截至时，由其电路中或器件上寄生的

通用电磁兼容标准（EMC Standard）对照表 目的 ，给予电源及相关电行业开发或测试人员参考，查找或引用更加方便。包括 传导 、 辐射 以及 谐波 。 下面对常见的一些标准做一些对应解释，特别是针对在通用开关电源和家电行业的标准，如下是对一些电磁标准的解释。 对欧洲标准，一般是借用国际标准，所以常写为IEC/EN IEC是国际电工委员会，英文全称为：International Electrotechnical Commission；EN是欧洲标准的简称，英文全称为：European Norm。 谐波标准要求： GB17625.1对设备输入电流≤16A 的EMC 谐波 做了规定，对应国际标准IEC61000-3-2 GB 17625.1-2012/IEC 61000-3-2:2009 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）替代了GB17625.1-2003 <谐波测试及标准> ESD（electrostatic discharge）测试标准要求： GB/T 17626.2代替GB/T 17625.2-2006 对设备抗静电做了规定，对应国际标准为/EC1000-4-2，GB/T 17626.2 -2018/IEC1000-4-2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 <ESD测试及标准> EFT（electric fast transient