开关电源的工作原理与设计

课程大纲

一、开关电源基本电路的工作原理

1. 串联式开关电源

2. 并联式开关电源

3. 反转式开关电源

4. 单激式变压器开关电源

5. 双激式变压器开关电源

6. 各种开关电源的优缺点

二、各种开关电源电路参数的计算

1. 各种开关电源输出电压的计算

2. 各种开关电源储能电感的计算

3. 各种开关电源储能滤波电容的计算

4. 各种开关电源变压器参数的计算

5. 开关变压器伏秒容量的计算和测量

6. 开关电源占空比与变压比的计算

7. 开关变压器初次级线圈匝数计算

三、开关电源电路设计要点与调试

（此部分为增补内容，可根据时间另外安排）

1. 开关电源电路设计的几个要素

2. 常用开关电源简介

3. 开关电源典型电路简介

   

单IC开关电源

   

自激式开关电源

   

场效应管开关电源

4. 开关电源的安全设计

5. 开关电源的EMC电路设计

6. 开关电源调试方法要点

 

内容：

1.0 概述

1.1

开关电源的应用

1.2

什么是开关电源

1.3

开关电源的几种工作模式

2. 串联式开关电源

2.1

串联式开关电源的工作原理

2.2

串联式开关电源输出电压滤波电路

2.3

串联式开关电源储能滤波电感的计算

2.4

串联式开关电源储能滤波电容的计算

2.5

小结

3. 反转式串联开关电源

3.1

反转式串联开关电源的工作原理

3.2

反转式串联开关电源储能电感的计算

3.3

反转式串联开关电源储能滤波电容的计算

3.4

小结

4. 并联式开关电源

4.1

并联式开关电源的工作原理

4.2

并联式开关电源输出电压滤波电路

4.3

并联式开关电源储能电感的计算

4.4

并联式开关电源储能滤波电容的计算

4.5

小结

5.0 单激式变压器开关电源

5.1

单激式变压器开关电源的工作原理

5.2.

单激式变压器开关电源小结

5.3

正激式变压器开关电源

5.3.1

正激式变压器开关电源工作原理

5.3.2

正激式变压器开关电源的优缺点

5.3.3

正激式变压器开关电源电路参数计算

5.3.4

正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算

5.3.5

正激式开关变压器参数的计算

5.3.6

正激式开关变压器初级线圈匝数的计算

5.3.7

正激式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

5.3.8

小结

5.4.0

反激式变压器开关电源

5.4.1

反激式变压器开关电源工作原理

5.4.2

开关电源电路的过渡过程

5.4.3

反激式变压器开关电源电路参数计算

5.4.4

反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算

5.4.5

反激式开关变压器参数的计算

5.4.6

反激式开关变压器初级线圈匝数的计算

5.4.7

反激式开关变压器初级线圈电感量的计算

5.4.8

反激式变压器初、次级线圈匝数比的计算

5.4.9

反激式变压器开关电源的优缺点

5.4.10  小结

6. 双激式变压器开关电源

6.1.0

推挽式变压器开关电源的工作原理

6.1.1

交流输出推挽式变压器开关电源

6.1.2

整流输出推挽式变压器开关电源

6.1.3

推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算

6.1.4

推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算

6.1.5

推挽式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算

6.1.6

推挽式开关变压器参数的计算

6.1.7

推挽式开关变压器初级线圈匝数的计算

6.1.8

推挽式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

A）交流输出推挽式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

B）直流输出电压非调整式推挽开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

C）直流输出电压可调整式推挽开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

6.1.9

推挽式开关电源的优缺点

6.2.0

半桥式变压器开关电源

6.2.1

交流输出半桥式变压器开关电源

6.2.2

交流输出单电容半桥式变压器开关电源

6.2.3

整流输出半桥式变压器开关电源

6.2.4

半桥式开关电源储能滤波电感、电容参数的计算

A）半桥式开关电源储能滤波电感参数的计算

B）半桥式开关电源储能滤波电容参数的计算

6.2.5

半桥式开关变压器参数的计算

A）半桥式开关变压器初级线圈匝数的计算

B）交流输出半桥式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

C）直流输出电压非调整式半桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

D）直流输出电压可调整式半桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

6.2.6

半桥式变压器开关电源的优缺点

6.2.7

小结

6.3.0

全桥式变压器开关电源

6.3.1

全桥式变压器开关电源的工作原理

6.3.2

整流输出全桥式变压器开关电源

6.3.3

全桥式开关电源储能滤波电感、电容参数的计算

A）全桥式开关电源储能滤波电感参数的计算

B）全桥式开关电源储能滤波电容参数的计算

6.3.4

全桥式开关变压器参数的计算

A）全式开关变压器初级线圈匝数的计算

B）交流输出全桥式开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

C）直流输出电压非调整式全桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

D）直流输出电压可调整式全桥开关变压器初、次级线圈匝数比的计算

6.3.5

全桥式变压器开关电源的优缺点

6.3.6

小结

7. 开关电源变压器的工作原理

7.1.0

单激式开关电源变压器

7.1.1  单激式开关变压器的工作原理

7.1.2

脉冲序列对单激式开关变压器铁芯的磁化过程

7.1.3

开关变压器中的励磁电流以及Bm和Br

7.1.4

单激式开关变压器输出电压的波形

7.1.5

开关变压器铁芯磁化过程分析

7.1.6

变压器铁芯磁化过程中各参量的对应变化

7.1.7

变压器铁芯的初始磁化曲线与导磁率

7.1.8

变压器铁芯的初始磁化曲线

7.1.9

变压器铁芯的导磁率

7.1.10 单激式开关变压器的伏秒容量与初级线圈匝数的计算

7.2.0 双激式开关电源变压器

7.2.1

双激式开关变压器的工作原理

7.2.2

双激式变压器铁芯的磁化过程

7.2.3

双激式变压器铁芯的磁滞回线

7.2.4

脉冲序列对双激式变压器铁芯的磁化过程

7.2.5

双激式开关变压器的伏秒容量与初级线圈匝数的计算

7.2.6

双激式开关变压器存在风险

7.2.6.1 理想磁化曲线及有效磁化曲线

7.2. 6.2  双激式开关变压器存在风险分析

7.3.0

开关电源变压器伏秒容量的测量

7.3.1

什么是开关变压器的伏秒容量

7.3.2

伏秒容量与变压器磁芯的磁化曲线

7.3.3

变压器伏秒容量的意义

7.3.4

单激式开关变压器铁芯气隙的选取

7.3.5

导磁率对开关变压器铁芯气隙的选取的影响

7.3.6

开关变压器铁芯气隙的选取举例

7.3.7

开关变压器伏秒容量的测量

7.3.8

迭加直流最大值的选取

7.3.9 开关变压器伏秒容量的使用

7.3.10 开关变压器设计步骤总结

7.4.0

开关电源占空比的选择

7.4.1  开关电源占空比的定义

7.4.2  开关变压器初次级线圈输出波形

7.4.3  反激式开关电源整流输出电压波形

7.4.4

开关电源中的几个重要分布参数

7.4.5

开关变压器漏感与分布电容对输出波形的影响

7.4.6

漏感与分布电容产生振荡波形分析

7.4.7

对漏感与分布电容的影响进行数学分析

7.4.8

RCD尖峰脉冲电压吸收电路

7.4.9

RCD尖峰脉冲吸收电路参数计算

7.4.10  RCD尖峰脉冲吸收电路参数计算举例

1. 反激式开关变压器初级线圈电感L和漏感Ls的计算

2. 流过变压器初级线圈最大电流Im和电容器两端纹波电压?Uc的计算

3. 尖峰脉冲吸收电容器容量的计算

4. 尖峰脉冲吸收电路释放电阻R阻值的计算

7.4.11  反激式开关电源占空比的选择与计算

7.4.12  反激式开关电源占空比计算举例

7.4.13  反激式开关变压器匝数比的选择与计算

7.4.14  反激式开关变压器匝数比计算举例

7.4.15  反激式开关变压器匝数比计算总结

 

8. 开关电源电路设计要点与调试

（下面内容为增补内容，可根据时间灵活安排）

8.1.0

开关电源电路设计需要考虑的几个要素

8.1.1

开关电源的输出功率

8.1.2

开关电源输出功率和工作频率

8.1.3

开关电源与电源开关管

8.1.4

开关电源的负载特性和输入特性

8.1.5

开关电源的工作频率和工作效率

8.1.6

开关损耗浅释

8.1.7

开关电源变压器的损耗

8.2.0

常用开关电源性能简介

8.2.1

各种开关电源的基本特性

8.2.2

单激式开关电源的基本特性

8.2.3

反激式开关电源的直流输出电压

8.2.4

正激式开关电源的直流输出电压

8.2.5

双激式开关电源的基本特性

8.2.6

双激式开关电源的输出电压

8.2.7

双激式开关电源输出电压波形分析

8.3.0

开关电源电路设计要点

8.3.1

FSD200单IC开关电源

l  FSD200单IC开关电源简介

l  FSD200电路设计要点

8.3.2

ICE2A0565单IC开关电源

l  ICE2A0565内部电路

l  ICE2A0565单IC开关电源设计要点

l  集电极（漏极）耗散功率图解

l  集电极耗散功率曲线的使用

 

8.3.3

晶体管自激式开关电源简介

l  晶体管自激式开关电源充电器电路简介

 

l  晶体管自激式开关电源充电器的工作原理

 

l  MJE1300X晶体管简介

l  输出电压可调的晶体管自激式开关电源

 

l  输出电压可调晶体管自激式开关电源简介

 

l  自激式开关电源正反馈线圈匝数的选择

 

8.3.4

UC3842场效应管开关电源

l  UC3842驱动场效应管反激式开关电源

l  UC3842场效应管开关电源驱动集成电路

l  UC3842驱动电路的技术特点

l  UC3842反激式场效应管开关电源电路设计要点

8.3.5

iW1688场效应管开关电源

l  iW1688反激式开关电源简介

l  iW1688驱动器工作原理

l  iW1688开关电源技术性能简介

l  iW1688开关电源电路设计要点

8.4.0

开关电源主要参数设计

8.4.1

开关变压器伏秒容量的计算与测量

l  开关变压器伏秒容量的计算

 

l  开关变压器伏秒容量的测量

 

8.4.2

开关电源占空比的计算

l  反激式开关电源占空比的计算

 

l  反激式开关电源占空比计算实例

 

8.4.3  开关变压器初次级线圈匝数比计算

l  FSD200开关变压器初级线圈匝数计算

l  iW1688开关变压器初、次级线圈匝数计算

l  开关变压器设计要点

 

l  BVm600V/AC220V开关变压器设计

l  BVm400V/AC110V开关变压器设计

8.5.0

开关电源电路调试

8.5.1

开关电源调试要点说明

l  开关电源调试要点及步骤：

l  调试要点及步骤：1～17

9. 开关电源的安全设计

9.1  开关电源的安全认证（3C认证）

9.2  几种常见安全认证

9.3  世界各国的安全认证标志

9.4  开关电源的安全设计要求

9.5  电子产品的安全标准要点

9.6  开关电源的安全设计要求

9.7

安全标准中的几个关键术语

9.8

开关电源的漏电防护

9.9

开关电源的过热防护

9.10

影响开关电源安全的几个关键器件

9.10.1  开关电源变压器

9.10.2  半导体器件

9.10.3  电解电容

9.10.4  X电容和Y电容

9.11

开关电源的安全设计举例说明

10.

开关电源的EMC电路设计

此部分内容可根据授课时间另外安排，这里暂不列出课程提纲。

电子产品安全与EMC认证常用标准：

电子产品安全标准：GB8898

雷击浪涌抗扰度试验标准：GB/T17626.5（IEC61000-4-5）；

欧洲为：ITU-T K.20、ITU-T K.21、ITU-T K.45；

美国为：ANSI/IEEEE C62.41、GR1089、FCC PART68、UL1449；

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准:GB/T17626.4（IEC61000-4-4）

静电防护标准：GB/T17626.2（IEC61000-4-2）

EMC常用标准：

EMC通用系列标准：IEC61000-4-X

工业环境抗扰度通用标准：EN50082-2

脉冲电流谐波测试标准：IEC61000-3-2

交流电源闪烁测试标准：IEC61000-3-3