第部分：功率电子器件
第节：功率电子器件应求
功率电子器件量应电源伺服驱动变频器电机保护器等功率电子设备
设备动化系统中必少解必
年着应日益高速发展需求推动功率电子器件制造工艺研究
发展功率电子器件飞跃性进步器件类型元化发展性越越改善
致讲功率器件发展体现方面：
1． 器件够快速恢复满足越越高速度需开关电源例采双极型
晶体时速度十千赫 MOSFET IGBT百千赫采
谐振技术开关电源达兆赫
2． 通态压降（正压降）降低减少器件损耗利提高速度减器件
体积
3． 电流控制力增电流力增速度提高矛盾目前电流控
制力特电力设备方面没器件完全代控硅
4． 额定电压：耐压高耐压电流体现驱动力重参数特电力系统
显非常重
5． 温度功耗综合性参数制约电流力开关速度等力提
高目前两方解决问题继续提高功率器件品质二改进控
制技术降低器件功耗谐振式开关电源
总体讲耐压电流力控硅目前然高某特定场合
然电流高耐压控硅般工业动化场合功率电子器件已越越
MOSFET IGBT特 IGBT 获更开始全面取代控硅做
新型功率控制器件
第二节：功率电子器件概览
． 整流二极：
二极功率电子系统中缺器件整流续流等目前较
三种选择：
1． 高效快速恢复二极压降 0812V适合功率12V 左右电源
2． 高效超快速二极0812V适合功率12V 左右电源
3． 肖特基势垒整流二极SBD04V适合 5V等低压电源缺点电阻耐压
方成正耐压低（200V）反漏电流较易热击穿速度
较快通态压降低
目前 SBD 研究前已超 1 万伏
二．功率晶体GTR
分：
单形式电流系数：1030
双形式——达林顿电流倍数：
1001000饱压降速度慢图虚线部
分达林顿
图 11：达林顿应
1实际较常达林顿模块 GTR续流二极辅助电路做
模块较早期功率电子设备中较种器件图12
种器件部典型结构
`
图 12：达林顿模块电路典型结构
两二极左侧加速二极右侧续流二极加速二极原理引进电
流串联正反馈达加速目
种器件制造水 1800V800A2KHz600V3A100KHz 左右（参考）
三． 控硅 SCR
控硅电流高耐压场合必须常规工业控制低压中电流控
制中已逐步新型器件取代
目前研制水 12KV8000A 左右（参考）
控硅换流电路复杂逐步开发门极关断晶闸GTO制造水达8KV8KA
频率 1KHz左右
SCR GTO控制电路复杂特需庞吸收电路
速度低限制应范围拓宽
集成门极换流晶闸IGCTMOS关断晶闸类器件控制门极前MOS栅
达硬关断力
四． 功率 MOSFET
功率场效应者功率场控晶体
特点驱动功率速度高安全工作区宽高压时导通电阻电压方
成正提高耐压降低高压阻抗困难
适合低压 100V 较理想器件
目前研制水 1000V65A 左右（参考）商业化产品达 60V200A2MHz
500V50A100KHz目前速度快功率器件
五． IGBT
绝缘栅双极型晶体
种器件特点集 MOSFET GTR 优点身输入阻抗高速度快热稳定性
通态电压低耐压高电流
目前种器件两方：功率二高速度发展功率 IGBT 模块达
12001800A18003300V 水（参考）速度中等电压区域（370600V）达
150180KHz
电流密度 MOSFET 芯片面积 MOSFET 40速度 MOSFET 低
电力电子器件发展程远现描述复杂 MOSFET IGBT特
IGBT 已成现代功率电子器件流面重点两种器件
第三节：功率场效应 MOSFET
功率场效应功率场控晶体
2．原理：
半导体结构分析略讲义附加相关资料供感兴趣事查阅
实际功率场效应分结型绝缘栅型通常指者中 MOS MOSFET
（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）
分 N 沟道P 沟道两种器件符号：
N 沟道 P 沟道
图 13：MOSFET 图形符号
MOS 器件电极分栅极 G漏极 D源极 S
普通 MOS 样：
耗型：栅极电压零时存导电沟道VGS正负起控制作
增强型：需正偏置栅极电压生成导电沟道达饱前VGS正偏越IDS越
般功率MOSFET数N沟道增强型般功率MOS横导
电结构垂直导电结构提高耐压电流力VMOSFET
二．特点：
种器件特点输入绝缘电阻（1 万兆欧）栅极电流基零
驱动功率速度高安全工作区宽高压时导通电阻电压方成正
提高耐压降低高压阻抗困难
适合低压 100V 较理想器件
目前研制水 1000V65A 左右（参考）
速度达百 KHz谐振技术达兆级
三．参数器件特性：
载流子注入速度取决器件电容充放电时间工作温度关系热稳
定性
（1） 转移特性：
IDUGS变化曲线成转移特性图着UGS升跨导越越
高
ID
UGS
图 14：MOSFET 转移特性
3（2） 输出特性（漏极特性）：
输出特性反应漏极电流VDS变化规律
特性VGS关联图反映种规律
图中爬坡段非饱区水段饱区横轴附截止区
点GTR区
ID
VDS
VGS
图 15：MOSFET 输出特性
VGS0 时饱电流称饱漏电流IDSS
（3）通态电阻 Ron：
通态电阻器件重参数决定电路输出电压幅度损耗
该参数温度升线性增加VGS增加通态电阻减
（4）跨导：
MOSFET 增益特性称跨导定义：
GfsΔIDΔVGS
显然数值越越反映子栅极控制力
（5）栅极阈值电压
栅极阈值电压VGS指开始规定漏极电流（1mA）时低栅极电压
具负温度系数结温增加 45 度阈值电压降 10
（6）电容
MOSFET 明显特点三极间存较明显寄生电容电容
开关速度定影响偏置电压高时电容效应加高压电子
系统会定影响
资料出栅极电荷特性图估算电容影响栅源极
例特性：
：器件开通延迟时间电
荷积聚较慢着电压增加电荷快速
升应着子开通时间电压
增加定程度电荷增加次变慢
时子已导通
VGS
QG
4图 16：栅极电荷特性
（8）正偏置安全工作区参数
MOSFET 双极型晶体样安全工作区安
全工作区四根线围成
漏极电流IDM：参数反应器件电流驱动力
漏源极电压VDSM：器件反击穿电压决定
漏极功耗PDM：子允许温升决定
漏源通态电阻Ron：MOSFET必须考虑参数通态电阻高
会影响输出效率增加损耗根求加限制
图 17：正偏置安全工作区
ID
VDS
VDSM
IDM
PCMRON
第四节：绝缘栅双极晶体 IGBT
绝缘栅双极型晶体
．原理：
半导体结构分析略讲义附加相关资料供感兴趣事查阅
该器件符号：
C C
E
G G
E
N 沟道 P 沟道
图 18：IGBT 图形符号
注意三电极分门极 G集电极 C发射极 E
5图 19：IGBT 等效电路图
面出该器件等效电路图实际相 MOS 达林顿晶体做
起时具备 MOS GTR 优点
二．特点：
种器件特点集 MOSFET GTR 优点身输入阻抗高速度快热稳定性
通态电压低耐压高电流
电流密度 MOSFET 芯片面积 MOSFET 40速度 MOSFET 略低
功率 IGBT 模块达 12001800A18003300V 水（参考）速度中等电压
区域（370600V）达 150180KHz
三．参数特性：
（1）转移特性
图 110：IGBT 转移特性
IC
UGE
特性 MOSFET 极类似反映子控制力
（2）输出特性
VCE
VGE
IC
图 111：IGBT 输出特性
三区分：
横轴：正阻断区子处截止状态
爬坡区：饱区着负载电流Ic变化UCE基变谓饱状态
水段：源区
（3）通态电压 Von：
图 112：IGBT 通态电压 MOSFET 较
6
I
VON
IGBT
MOSFET 谓通态电压指IGBT进入导通状态压降VDS电压VGS升降
图IGBT 通态电压电流较时Von MOSFET
MOSFET Von 正温度系数IGBT 电流负温度系数电流范围正温度
系数
（4）开关损耗：
常温IGBT MOSFET 关断损耗差MOSFET 开关损耗温度关系
IGBT 增加 100 度损耗增加 2 倍
开通损耗 IGBT 均 MOSFET 略二者温度较敏感呈正温度系数
两种器件开关损耗电流相关电流越损耗越高
（5）安全工作区参数ICMUCEMPCM：
IGBT安全工作区电流ICM电压UCEM功耗PCM包围区域
IC
UCE
安全工作区
ICM
UCEM
图 113：IGBT 功耗特性
集射极间电压UCEM：取决反击穿电压
集电极功耗PCM：取决允许结温
集电极电流ICM：受元件擎住效应限制
谓擎住效应问题：IGBT存寄生晶体IC定程度寄生晶
体导通栅极失控制作时漏电流增造成功耗急剧增加器件损坏
安全工作区着开关速度增加减
（6）栅极偏置电压电阻
IGBT 特性受栅极偏置控制受浪涌电压影响didt 明显栅极偏置电
压电阻 Rg 相关电压越高didt 越电阻越didt 越
栅极电压短路损坏时间关系栅极偏置电压越高短路损坏时间越
短
第二部分：开关电源基础
第节：开关电源基控制原理
．开关电源控制结构：
般开关电源致输入电路变换器控制电路输出电路四体组成
果细致划分包括：输入滤波输入整流开关电路采样基准电源较
放震荡器VF 转换基极驱动输出整流输出滤波电路等
实际开关电源保护电路功率素校正电路步整流驱动电路
辅助电路等
面典型开关电源原理框图掌握理解开关电源重意义
7
采样电路 较放
基准电源
VF 转换震荡器
基极驱动
开关器件 变压器 整流滤波
保护电路
功率素校正
滤波 整流 浪涌抑制
输入电路 变换电路 输出电路
控制电路
PM 电路（类型 PFM）
图 21：开关电源基结构框图
根控制类型PM（脉调制）电路种形式里典型 PFM 结构
二．开关电源构成原理：
（）输入电路：
线性滤波电路浪涌电流抑制电路整流电路
作：输入电网交流电源转化符合求开关电源直流输入电源
1．线性滤波电路：
抑制谐波噪声
2．浪涌滤波电路：
抑制电网浪涌电流
3．整流电路：
交流变直流
电容输入型扼流圈输入型两种开关电源数前者
（二）．变换电路：
含开关电路输出隔离（变压器）电路等开关电源电源变换通道完成
带功率电源波形进行斩波调制输出
级开关功率核心器件
1．开关电路
驱动方式：激式激式
变换电路：隔离型非隔离型谐振型
功率器件：常 GTRMOSFETIGBT
调制方式：PWMPFM混合型三种PWM 常
2．变压器输出
分抽头带抽头半波整流倍流整流时须抽头全波时必须抽头
（三）．控制电路：
驱动电路提供调制矩形脉达调节输出电压目
基准电路：提供电压基准联型基准 LM358AD589串联型基准 AD581REF192
等
采样电路：采取输出电压全部部分
8较放：采样信号基准信号较产生误差信号控制电源 PM 电路
VF 变换：误差电压信号转换频率信号
振荡器：产生高频振荡波
基极驱动电路：调制振荡信号转换成合适控制信号驱动开关基极
（四）．输出电路：
整流滤波
输出电压整流成脉动直流滑成低纹波直流电压输出整流技术现半
波全波恒功率倍流步等整流方式
第二节：类拓补结构电源分析
．非隔离型开关变换器
（）．降压变换器
Buck 电路：降压斩波器入出极性相
稳态时电感充放电伏秒积相等：
（UiUo）*tonUo*toff
Ui*tonUo*tonUo*toff
Ui*tonUo(ton+toff)
UoUiton(ton+toff) Δ
输入输出电压关系：
UoUiΔ(占空)
Uo
S
VD
L
C
图 22：Buck 电路拓补结构
开关 S 通时输入电源通L 波 C 滤波负载端提供电流S 关断
L 通二极续流保持负载电流连续输出电压占空作会超输入电源电
压
（二）．升压变换器
Boost 电路：升压斩波器入出极性相
利样方法根稳态时电感 L 充放电伏秒积相等原理推导出电压
关系：
UoUi1（1Δ）
Ui Uo S
VD L
C
图 23：Boost 电路拓补结构
9电路开关负载构成联 S 通时电流通 L 波
电源L充电S断时L负载电源放电输出电压输入电压Ui+UL升压
作
（三）．逆变换器
BuckBoost 电路：升降压斩波器入出极性相反电感传输
电压关系：UoUiΔ（1Δ）
Uo
S VD
I
L Ui C
图 24：BuckBoost 电路拓补结构
S 通时输入电源仅电感充电S 断时通电感负载放电实现电源传输
里 L 传输量器件
（四）．丘克变换器
Cuk 电路：升降压斩波器入出极性相反电容传输
电压关系：UoUiΔ（1Δ）
N2
C1
T
C2
L2
R Uo
VD
L1
S Ui
图 25：Cuk 变换器电路拓补结构
开关 S 闭合时Ui L1 充电 S 断开时Ui+EL1 通 VD C1 进行充电
S 闭合时VD 关断C1 通 L2C2 滤波负载放电L1 继续充电
里 C1 传递量输出极性输入相反
二．隔离型开关变换器
1．推挽型变换器
面推挽型变换器电路
S2
S1
L
C R
N1
N1
N2
N2
Ui
Uo
T
10图 26：推挽型变换电路
S1 S2 轮流导通二次侧产生交变脉动电流全波整流转换直流信
号 LC 滤波送负载
电感 L 开关变 1 时实际类似降压变换器
2．半桥型变换器
图 26 出半桥型变换器电路图
S1 S2 轮流导通时次侧通电源S1TC2电源电源C1TS2电源产
生交变电流二次侧产生交变脉动电流全波整流转换直流信号L
C 滤波送负载
样电路相降压式拓补结构
C 2Ui
S2
S1
L
R N1
N2
N2
Uo
T C1
C2
图 27：半桥式变换电路
3．全桥型变换器
图全桥变换器电路
C Ui
S3
S2
L
R N1
N2
N2 Uo
T
S4
S1
图 28：全桥式变换电路
S1S3 S2S4 两两轮流导通时次侧通电源S2TS4电源电源
S1TS3电源产生交变电流二次侧产生交变脉动电流全波整流转换
直流信号 LC 滤波送负载
电路相降压式拓补结构
4．正激型变换器
图正激式变换器
11
T
N3 C
L
R N2 Uo
S
N1
VD1
VD2
VD3
Ui 图 29：正激型变换器电路
S 导通时原边输入电源N1S输入电源产生电流 S 断开时N1 量
转移 N3 N3电源VD3 输入端释放量避免变压器饱VD1 整流VD2
S 断开期间续流
5．隔离型 Cuk 变换器
隔离型 Cuk 变换器电路示：
图 210：隔离型 Cuk 变换器
S导通时UiL1 充电S断开时Ui+EL1C11 变压器原边放电时C11
充电电流方附边感应出脉动直流信号通VDC12 反充电S导通
期间C12 反压VD关断通L2C2 滤波负载放电
里 C12 明显传递量 Cuk 电路电容传输变换电路
6．电流变换器
量回馈型电流变换器电路图示
图 211：量回馈型电流变换器电路
该电路推挽电路类似通路串联电感作 S1
S2 断开期间变压器量转移 N3 绕组通 VD3 回馈输入端
（图怀疑 N3 名端反）
面升压型变换器电路图：
图 212：升压型电流变换器电路
N2
C12
T
C2
L2
R UoS N1
VD
Ui
L1 C11
S2
S1
C R
N1
N1
N2
N2
Ui
Uo
T
N4
N3
VD1
VD2
VD3
S2
S1
C R
N1
N1
N2
N2
Ui
Uo
T
L
VD1
VD2
12该电路推挽电路类似通路串联电感开关导通期间L 积
蓄量侧开关断开时电感电动势 Ui 叠加起侧放电L
升压作
三．准谐振型变换器
脉调制电路中加入 RL 谐振电路流开关电流子两端压降
准正弦波种开关电源成谐振式开关电源
利定控制技术实现开关电流电压波形零时切换样缩
电源体积增电源控制力提高开关速度改善纹波极处谐振开关
电源前开关电源发展流技术分：
1．ZCS——零电流开关开关零电流时关断
2．ZVS——零电压开关开关零电压时关断
具体关技术简单介绍见面相关容
四．开关电源分类总结
开关电源分类
（）．控制方式：
脉调制变换器：驱动波形方波PWMPFM混合式
谐振式变换器：驱动波形正弦波分 ZCS（零电流谐振开关）ZVS（零电压谐
振开关）两种
（二）．电压转换形式：
1．ACDC：次电源
整流电源
2．DCDC：二次电源
1)Buck 电路：降压斩波器入出极性相
2)Boost：升压斩波器入出极性相
3)BuckBoost：升降压斩波器入出极性相反电感传输
4)Cuk：升降压斩波器入出极性相反电容传输
（三）．拓补结构：
1．隔离型：变压器
2．非隔离型：变压器
第三节：谐振式电源软开关技术
节讨谐振式开关电源关知识
§231．电路谐振现象
更理解谐振式电源里回忆电路谐振条件特点
串联电路谐振
RLC 串联电路正弦电压作复阻抗：
ZR+j(ωL1ωC)
定条件XLXCωL1ωC ZR时电路状态称串联谐振
明显串联谐振特点：
1．阻抗角等零电路呈纯电阻性电路端电压U电流I相
2．时阻抗电路电流效值达
3．谐振频率：ωo1√LC
4．谐振系数品质素：
QωoLR1ωoCR（√LC）R
串联谐振时LC电压彼抵消称电压谐振外部LC部分
类似短路
13时 UcUL 输入电压UQ倍Q值越振荡越强
里 Z0√LC称特性阻抗决定谐振强度
5．谐振发生时CL 中量断互相转换二者间反复进行充放电程形
成正弦波振荡
二联电路谐振
RLC 联电路正弦电压作复导纳：
Y1Rj(1ωLωC)
定条件YLYC 1ωLωC Y1R时电路状态称联谐振
明显串谐振特点：
1．导纳角等零电路呈纯电阻性电路端电压U电流I相
2．时导纳电路电流效值达
3．谐振频率：ωo1√LC
4．联谐振时LC电流彼抵消称电流谐振外部LC
部分类似开路LC效电流达
5．谐振发生时CL 中量断互相转换二者间反复进行充放电程形
成正弦波振荡
§232．谐振式电源基原理
谐振式电源新型开关电源发展方利谐振电路产生正弦波正弦波
零时切换开关提高开关控制力减电源体积时
电源谐波成分降低外电源频率幅度提高PWM 般达百 K
谐振开关电源达 1M
普通传统开关电源功率素 0407谐振式电源结合功率素校正技术功率
素达 095 甚接 1抑制电网污染
种开关电源分：
1．ZCS——零电流开关开关零电流时关断
2．ZVS——零电压开关开关零电压时关断
脉调制电路中加入 LC 谐振电路流开关电流子两端压降
准正弦波面两种开关简单原理图
IcUi
S Lr
Cr
VD IcUi
S
Lr Cr
VD
S
图 213：电流谐振式开关电路 电压谐振式开关电路
Is
Ts
Ton Toff
S
Us
Ts
on
off
14ZCS 电流谐振开关中LrCr 构成谐振电路通 Lr 谐振电流通 S
控制开关电流零时进行切换谐振电路电流正弦波 Us 矩形波电压
ZVS 电压谐振开关中LrCr 构成谐振电路 Cr 端谐振电压联 S
控制开关电压零时进行切换谐振电路电压正弦波 Is 接矩形波
两种电路开关切换时电流电压重叠区切换功率
开关电源半波然设计成全波半波谐振开关全波
谐振开关区分
§233．谐振开关动态程分析
实际谐振开关中谓谐振真正理谐振 LC 电路送
电瞬间产生阻尼振荡程面程做分析解谐振开关
工作原理
零电流开关
实际零电流开关谐振部分拓补分 L 型 M 型面两组图形示：
图 214：L 型零电流谐振开关（中半波右全波）
图 215：M 型零电流谐振开关（中半波右全波）
里 L1 限制 didtC1 传输量开关导通时构成串联谐振
零电流开关代 PWM 电路半导体开关组成谐振式变换器电路 Buck 电路
拓补结果电路：
S L1
C1
S L1
C1
VD1
S
L1
C1
VD1
S L1
C1
S L1
C1
VD1
S
L1
C1
VD1
Vi
VD2
VD1
L1
L2
C2 RL
S
C1
V0
i1
图 216：Buck 型准谐振 ZCS 变换器（L 型）
15
图 217：Buck 型准谐振 ZCS 变换器（M 型）
里分析 L 型电路工作程
假定理想器件组成电源L2 远L1L2 左侧认流L2
C2RL输出电流恒流源电流I0谐振角频率：
ω01√L1C1
特性阻抗：
Z0 √L1C1）
Vi
VD2
VD1
L1
L2
C2 RL
S
C1 V0
动态程：
1．线性阶段（t0t1）：
S导通前VD2 处续流阶段时VVD2VC10S导通时L1 电流 0 开始升
续流没结束时初始VL1Vi
VL1ViL1didtL1 初始电流 0：
i1Vi(tt0)L1式 1
t1 时刻达负载电流I0：
阶段持续时间：
T1t1t0L1I0Vi
式 1出阶段i1时间线性函数
2．谐振阶段（t1t2）：
电流i1升期间i1I0时i1法供应恒流I0续流程维持i1I0
时i1I0C1 充电VD2 开始承受正压VD2 电流降截止L1C1 开始串联谐
振i1 谐振继续升
iC1C1dVC1dti1I0
VL1L1di1dtViVC1
：
i1I0+ iC1I0+ViZ0*sinω0 (tt1)式 2
中iC1谐振电流
VC1ViVL1 Vi Vicosω0 (tt1) Vi [1icosω0 (tt1)]式 3
谐振ta时刻谐振电流零半波开关开关行关断果全波开关
开关关断通VD1 进行阻尼振荡电容量馈送回电源时刻tb电流第二次
0阶段结束时时刻t2
VC1i1谐振半周期i1I0时达值i1第次零（ta）时S断开半
波开关谐振阶段结束全波开关C1半周期阻尼振荡电流 0（tb）时
放电较值
式 23出谐振阶段ta前i1VC1时间正弦函数全波开关
段时间阻尼振荡波
163．恢复阶段（t2t3）：
VC1 滞 14 谐振周期t2 L2 作继续负载放电直
VC10阶段考虑电流方性：
I0C1dVC1dt
：VC1 VC1（t2）I0（tt2）C1式 4
阶段VC1时间线性函数电压VC1（t2）逐步降零半波开
关开关分压线性升输入电源值
4．续流阶段（t3t4）：
电容放电零VD2反压消失导通L2负载进行续流保持电流I0连
续
时根电路求选择适时间次开通 S重新开始线性阶段
根导出公式波形图：
t
t
t
t
t
t
t
t
S
iL
VS
ON
图 218：半波 ZCS 开关波形 全波 ZCS 开关波形
分析出ZCS 谐振开关变换器开关总电流 0 时进行切换
实际情况理想分析VC1超前
M 型电路分析方法类似赘述
二零电压开关
ZCS S 导通时谐振 ZVS S 截止时谐振二者形成偶关系分析程
体类似处略
综合分析程出该拓补谐振结构实现 PFM 调节法实
现 PWM原脉宽度仅受谐振参数控制实现 PWM需增加辅助开关
节四软开关技术常见拓补简介中予介绍
§234．软开关技术常见软开关拓补简介
软开关技术实际利电容电感谐振开关器件中电流电压正弦
准正弦规律变化电流零时器件关断电压零时器件开通实现开关
似零损耗时助提高频率提高开关容量减噪声
相软开关普通开关电源转换器硬开关
控制方式软开关分：脉宽度脉频率调制式（PFM）脉频率调制
式（PWM）脉移相式（PS）三种
VC1
ONS
iL
VS
VC1
t0 t1 t3 t4 t0 t1 t3 t4t2
t2
I0
17PWM 变换器
PWM 控制方式指开关工作频率恒定前期通调节脉宽度方法实
现稳定输出应方式适中功率开关电源
1．零电流开关 PWM 变换器
图 219：Buck 型 ZCSPWM 变换器
图增加辅助开关控制 Buck 型零电流开关变换器工作程前面程略
差异：
1）线性阶段（S1S2 导通）：开始时LR作S1 零电流导通Uin
作ILR线性升达ILRIo
2）正谐振阶段（S1S2 导通关断）：ILRIo时CR开始产生电压VD零
电流然关断LRCR开始谐振半谐振周期ILR次谐振IoUCR升
值ICR 零S2 关断UCRILR保持法继续谐振
3）保持阶段（S1 导通S2 关断）：状态保持时间PWM电路求定保持期
间Uin正常负载I0供电
4）反谐振阶段（S1 导通关断S2 导通）：需关断S1 时控制重新
开S2时LR作S2 电流 0谐振次开始ILR反谐振 0 时 S1 零
电流零电压完成关断
5）恢复阶段（S1 关断S2 导通）：UCR Io作衰减 0
6）续流阶段（S1 关断S2 导通关断）：UCR衰减 0 VD然导通开始续流
VD短路作S2 周期前零压零电流方式完成关断
见S1 前四阶段（线性谐振保持）均导通恢复续流时关断S2
作隔断谐振产生保持阶段S1S2 效控制产生 PWM 效果利谐振
实现身软开关
该电路开关二极均零电压零电流条件通断开关电压应力低
电流应力（谐振作）续流二极电压应力谐振电感通路负
载输入等影响 ZCS 工作状态
2．零电压开关 PWM 变换器
VDS
I0ILR
LR LLS1
VD1 Uin CS R0S2 VD
CR
Uos CR
VD1
VD4
LL
CS R0
S1
S2
LR
I0VD2
VD3
18图 220：Boost 型 ZVSPWM 变换器
面Boost型零电压谐振变换器次S1 导通前首先辅助开关S2 导通
谐振电路起振S1 两端电压谐振 0 开通S1S1 导通迅速关断S2谐振停止
时电路常规PWM方式运行样利谐振次关断S1CR开关
实现零关断S1S2 配合控制实现软开关PWM调节
该电路实现开关零压导通保持恒频率运行较宽输入电压负载
电流范围满足 ZVS 条件二极零电流关断期缺点辅助开关软件开关
条件运行开关相处理少量谐振量
3．源钳位零电压开关 PWM 变换器
图源钳位ZVS开关PWM变换器隔离型降压变换器中LR变压器
漏电感LM变压器激磁电感CRS1S2 结电容电路巧妙利电路寄
生LRCR产生谐振达ZVS条件时CR电压钳位作防止S1 关断时压
里辅助开关 S2 样通控制谐振时刻配合 S1 进行软开关该电路具体
工作程略
图 221：源钳位 ZVSPWM 正激变换器
（开关课堂讲解略）
二PFM 变换器
PFM 指通调节脉频率（开关工作频率）实现稳压输出控制电路
相简单工作频率稳定般负载输入电压相稳定场合
1．Buck 零电流开关变换器
图 222：Buck 型 ZCS 准谐振变换器
该电路前面动态程分析讲典型 ZCS 降压型拓补结构利谐振电流
零实现 S1 通断脉宽事实受谐振电路参数控制控制S1 开通时刻（
频率）实现 PFM
2．Buck 零电压开关变换器
R0
I0
Uos
CR VD
VDS
LR
L1
C1
S1
Uos
LMCC
R0
S2
CS
LR
S1
CR
19
Uin
CBRB VD
VDS
LBRB
CBRB RB0B
S
CBSB
IB0B
图 223：Buck 型 ZVS 准谐振变换器
电路Buck型电路结构利直接利输出电感作谐振电感CR产生谐振
程：
1）线性阶段（S导通）：S导通时输入电压UinCR充电提供输出恒流I0开始时
续流程没结束VD维持段时间LR提供电流
2）谐振阶段 1（S导通关断）：着CR电压升VD逐步承受反压关断LRCR开始谐振
输入电源提供负载恒定电流提供谐振电流电源钳位作VD法恢复续流谐振中
选择某时刻关断S关断时两端电压 0
3）谐振阶段 2（S关断）：LRCRCS谐振CR电压谐振零时VD重新导通续
流
4）谐振阶段 3（S关断导通）：续流期间LRC S继续谐振CS电压零时重新开通S
电路利 S 关断时刻达 PFM 调节
三PS 软开关变换器
脉移相软开关变换器桥式变换器桥式变换器必须角开关时导通时输出功
率通调整角开关重合角度达调节电压目中功率电源中常
种变换器
1．移相全桥零电压零电流变换器
图移相式 PSFBZVZCSPWM（移相全桥零电压零电流脉宽调制）变换器电路拓补结构图
C1CC 2C开关结电容联电容LR变压器漏电感LS串联饱电感Cb阻断电容
VD1VD4做续流二极
原理简述：全波桥软开关变换器S3S4移相时滞S1S2称
超前桥臂S3S4称滞桥臂S1S2LRLSC1CC2C副边耦合电感等谐振作实
现零电压开关电流零时阻断电容饱电感作零电流定保持时间期
间S3S4实现零开关
果LSCb掉S3S4两端联两谐振电容构成移相全桥零电压变换器
图 224：移相全桥零电压零电流变换器
Uos
R0
S1
S2
S3
S4
C1C
C2C
VD1
VD2
VD3
VD4
Cb LS
LR
Lr
Cr
2．称移相全桥零电压零电流变换器
20图中超前臂外接旁路电容反二极滞臂没称称
移相全桥变换器电路样通谐振零压时开关 S1S3零电流开关 S2
S4
电路称全桥区称全桥滞桥臂续流二极电容
电流零形成反流通渠道较电感维持电流零时间
完成滞桥臂开关称全桥滞桥臂没通路零保
持零电流便完成滞臂开关
时称全桥电路原边串联较电感电源效率会定损失
称电路串较电感损耗降低电源效率提高
面该电路工作程点分析：
Vi
R0
S1
S3
S2
S4
C1
C2
VD1
VD2
LK
L0
C0
C3
SC
CC
图 225：称移相全桥零电压零电流变换器
1） 先角导通 S1S4 开通时原边量正常副边传输C2Cc 充电
2） S1 关断时C1 充电C2 放电原边电流方变C1 升渐进
S1 属零压关断
3） C2 放电零VD2 开始反导通时控制S3 导通S3 零压导
通
4） S3 导通升触发单稳态脉控制辅 Sc 导通时Cc 电压瞬间
接变压器副边原边产生瞬间高压较高电压加快原边电流
迅速复位零
5） 电流回零辅关断时副边钳制似短路低电压原边电
压迅速降低C3 电压反加S4 促S4 零电流关断
6） 时Lk作时零电流开通S2电流换成功进入半周
期
7） 副边原边换时完成换 Cc 存抑制整流
反尖峰电压
第四节：软开关技术应发展概况
实提高输入电压负载变化适应力降低开关电压电流应力
减少开关损耗等目改进型软开关类型许问题需讨远
远篇幅探讨里简单浏览相关典型软开关电路感兴趣者查阅相
关专业资料
21． 半桥称 PWM 变换器
全桥变换器合适控制方案半桥电路组成称 ZVS 变换器
法构成 ZVZCS 电路实现开关零压切换宽负载输入电压范围实
现恒频 PWM 调节
二． 源源软开关
般软开关分源源两种传统软开关附加源器件（开关）
控制电路年逐步开始开发源软开关促进电路简化开关电源成
降低
项技术关键简单电路结构实现 dvdtdidt 降低效完成
ZVSZCS 控制消电路中源部分
三． DCDC 变换器
DCDC 变换器实际前面讲类变换器掉开关电源输入电路部
分输出整流器件形成简单 DCDC 转换模块类器件目前取较范围应
户简单构件电源系统
种器件研发成开关电源重分支
四． 软开关逆变器
软开关概念全桥电路适改进构成软开关全桥源逆变器电路
软开关技术应仅仅限开关电源身类似功率变换电路
技术实现功率器件软开关降低损耗提高效率典型变频器电
机保护器
五． 三电电路
功率高电压变换电路中子电压应力必须量降低研发谓三
电电路通增加变换电感电容器件达降低电压应力目方案
开关电压应力降低输入直流电压半
六． 电路发展方
变换器电路实际问题需讨限时间完全涉
变换器目前发展体两趋势：
1 高功率密度电流发展满足高功率电源需
2 低压发展满足低损耗系统需目前1VDC电源方展开系列
研究
第三部分：二越开关电源
第节：二越开关电源集成控制芯片
目前集成开关电源控制芯片技术已十分成熟开关电源制造带极便利
促进成降
类芯片含：MOS 智开关电源理电路半桥全桥逆变器PWM 专 SPIC
线性集成稳压器开关集成稳压器等
二越电源电源控制芯片：M51995AFP面介绍种芯片
§311．芯片脚排列说明
芯片 M51995AP 扩
展 M51995AP 脚排列见图 19
引脚定义：
22
图 31：M51995AP 脚排列图
COLLECTOR：图腾柱输出集电极
Vout：图腾柱输出
EMITTER：图腾柱输出发射极
VF：VF 控制端
ONOFF：工作端
OVP：压保护端
DET：检测端
FB：电压反馈端
T－ON：计时电阻 ON 端
CF：计时电容端
T－OFF：计时电阻 OFF 端
CT：断续方式工作检测电容端
GND：芯片
CLM－：负压流检测端
CLM＋：正压流检测端
图 32：M51995APF 脚排列图
出 561516 四脚提供两热沉控制端外余相
§312．芯片基特性：
芯片特性：
M51995A MITSUBISHI 公司推出专门 ACDC 变换设计离线式开关电源初级
PWM 控制芯片该芯片置容量图腾柱电路直接驱动 MOSFETM51995A 仅具
高频振荡快速输出力具快速响应电流限制功特点流
时采断续方式工作具备流短路保护功
芯片特征：
500kHz 工作频率
23输出电流达 2A输出升时间 60μs降时间 40μs
起动电流典型值 90μA
起动关闭电压间压差：起动电压 16V关闭电压 10V
改进图腾柱输出方法穿透电流
流保护采断续方式工作
逐脉方法快速限制电流
具备欠压压锁存电路
二推荐条件：
电源：1236V
工作频率： 500KHz
振荡频率设置电阻：Ron：1075KRoff：230K
三特性图简介：
里选择介绍该器件特性
图 33：功率温度曲线 图 34：IccVcc 曲线（正常工作）
1．功率温度特性：
功率限温度限负温度特性斜线组成低温区（25 度）
受功耗限制高温区（85 度）受高允许温度限制2585 度区域呈负温度
特性芯片应控制范围
2．IccVcc 特性：
IccVcc 指电源电流电压关系该特性具滞回特性开启电压关闭电压
高前者 16V者 10V频 率越
高芯片电流相越
24
图 35：振荡频率温度曲线 图 36：占空温度曲线
3．振荡频率温度特性
该芯片置振荡元件需外接振荡电路 该电路频率温度变化呈
现负温度特性
4．占空温度特性
占空温度变化略成负温度特性
实际温度会影响器件特性精密电路种影响必须考虑
图 37：输出高电拉电流曲线 图 38：输出低电灌电流曲线
5．输出高电拉电流特性
芯片工作灌电流低电状态特性该器件额定电流 2A
6．输出低电灌电流特性
芯片工作拉电流高电状态特性
25
图 39：占空FB 输入电流曲线
7．占空FB 输入电流特性
特性反应电源反馈电流占空关系电流区占空基受反馈
电流影响 05mA 二者呈线性关系反馈信号越强占空越低利
特性效实现反馈调节程
§313．芯片工作原理分析
．芯片原理图：
M51995A 原理框图图 310 示振荡器反馈电压检测变换PWM
较PWM 锁存压锁存欠压锁存断续工作电路断续方式振荡控制电路驱动输
出部基准电压等部分组成
图 310：
M51995A 原理
框图
二芯片应原
理分析：
（）振荡器
1．振荡器原理：
振荡电路
等效电路图 22
示CF 电压
恒流源充放
电呈三角波
26
图 311：振荡器等效电路
Ron：充电电阻Roff：放电电阻Cf：计时电容
图 311开关 S1 闭合时 CF 进行充电充电电流 Ron 控制调整程
：Ron 电阻增时——输入级基极电流减——造成 V1 基极电流减——减
V1 集电极电流（充电电流）反Ron 减时CF 充电电流增
开关 S1 断开S2接通电容 CF 时CF V2 放电放电电流取决V2 导通深度
V2 导通深度决定基极电位基极电位受集电极控制程：放电
电阻 Roff 增时——较晶体集电极电流减电位升—— V3 基极电流减
——V3 集电极电流减V3两端压降增——时V2集电极电位降——
V2 基极电位降——V2 集电极电流放电电流减反Roff 减时CF 放电电
流增加
图中V2V3 集电极连接基极实际变成二极V4 V2
源负载 V3 提供 V2 基极偏置电流
振荡器开关 S1S2 部充放电控制信号控制
2．振荡器相关计算分析：
断续方式振荡器控制电路工作时关数核算关系：
占空时间
死区时间
实际振荡 周期二者
中VTON≈45VVTOFF≈35VVOSCH≈44VVOSCL≈20V
芯片输出脉宽三角波升时
间输出关断时间（死区时间）
三角波降时间
27 图 312：振荡器波形图
发生流时断续方式振荡控制电路开始工作时 T－off 端电压赖 VF
控制端电压振荡器死区时间延长
占空时间
死区时间
实际振荡周期二者
中VTON≈45VVOSCH≈44VVOSCL≈20V VVFO≈04V
VVFVVF0<0取VVFVVF00VVFVVF0>VOFF35V取VVFVVF035V 035V范围
取实际值UVF>35V时振荡器工作没发生流时样
时振荡波形启动时三角波零开始外稳态时图 312 类似
面出振荡频率CF占空Roff 曲线关系
图 313：振荡频率CF 曲线 图 314：占空Roff 曲线
3．VF 端应方法：
28图 315：正激式变换器中 VF 端应
通常 VF 端电压正变换器输出电压样发生流输出电压变低时
VF 变低 Cf 放电电流减死区时间（放电时间）相应变长进步降低
占空
然 VF 端反馈电压通隔离变压器相关绕组分压获
（二）PWM 较锁存部分
图 316 PWM 较锁存部分电路图：
图 316：PWM 较锁存
FB：电压反馈端E点OSC应该振荡电路产生矩形波高电时应充电低电
应放电
图出A点电位FB波动规律相A点电位振荡三角波较锁存
振荡器输出控制信号逻辑组合输出点波形图 317 示BCDE
点逻辑关系：
D点三角波高出A点反馈时高电低A点时低电
BD·E*B点波形
CB*·E*C点输出波形
图 317：PWM 较锁存部分点波形
29 图中出电源输出越低反馈电压VFB越高（IFB）C点波形脉越宽
该信号反送芯片输出开关基极样电源输出开关基极激励信号
正电源输出构成负反馈关系实现电源输出调节
（三）输出电路
芯片输出电路应该优良灌电流拉电流力便驱动MOSFET图腾柱电路恰
满足点穿透电流较样引起 IC 电流增增加芯片损耗
增加噪声电压该芯片通改进图腾柱电路穿透电流常规 1A 左右降低
100mA
C
VC
VOUT
图 318：输出电路
逻辑关系输出电路较锁存电路C点输出高电期间开通（芯片输出
高电电源开关导通）触发电源电路输出电源电压变低时FB
反馈电压越高（IFB）C脉越宽输出时间越长电源电压回升反然
（四）电流限制电路
图 317 中果A点波形三角波升相交前电流限制端CLM＋CLM－
电压超阈值（＋200mV－200mV）流信号输出截止截止状态持续
周期实际该信号控制状态接死区时间里复位电流限制电路
周期起作称逐脉电流限制
实际应电路消寄生电容引起噪声电压影响需 RC 组成低通
滤波器图 319 示
具体电流极限电路波形见图 320
图 319： CLM＋(pin14)CLM－(pin15)
30连接
建议RNF电阻采范围 10100 欧保证CLM端合适输入电流
图 320：电流限制电路波形图
（五）断续方式振荡控制电路
CLM 端达阈值时电流限制电路脉形式发出电流限制信号 Vout 输出
高电期间电流限制锁存电路输出高电控制级电路时断续方式振
荡控制电路开始工作输出高电图 321 时序图
种情况 VF 端反馈电压低 3VDC 时该电路启动工作
图 322 出非断续时时序图两图形出该电路工作方式
图 321：断续方式振荡控制电路时序
31
图 322：非断续方式电路点信号时序
（六）断续方式工作电路
图 323：断续方式工作电路图
断续方式振荡控制电路输出高电 VF 端电压（间接反映Vout）降低
约 3V 界值时断续方式电路开始工作
图 323 断续方式电路原理图VF端电压高UTHTIME（断续方式振荡控制
电路）时晶体V导通CT端电位接GNDVF端电压低UTHTIME（载断续情况）
时晶体V截止CT充放电SWA闭合SWB断开时CT 120μA电流充电SWB
闭合SBA断开时CT 15μA电流放电CT端呈三角波CT端电压升期
会产生输出脉CT端三角波频率远远低开
关振荡频率样功率电路中包括次级整流二极
元器件效保护防流引起热
图 324：断续方式VccIcc 特性图
断续图 324 出断续时 VccIcc 特性图
方式时
保护
电路作
Icc
非常
仅正常
工作 110 左右 图
325 CT 端断续工作时波 形图
断续方式时CT 接
图 325：CT 端断续时波形图
32（七）电压检测电路
图 327：ONOFF 电路
图 328 建议外部连接方法图
中开关晶体光耦代
果须控制芯片工作时ONOFF 端
直接接
图
328：
择偏置电阻 R1适降低芯片电 压 Vcc
DET 端控制输出电压DET 端
FB 端间电路联型调电压基
准芯片 431 非常相似DET 端电压高 25V
时运放具吸收电流力低 25V 时输
出高阻DET FB 端具反相特性
间应接串接电阻电容利相位
补偿两点电位绝接电阻
加电容电容隔直力
图 326：检测电路等效图
DET 端时接
（八）ONOFF 电路部分
ONOFF 端子开关芯片工作
Q4 基极接恒流源具迟滞特性
外电路信号变化缓慢会出
现误动作压保护（OVP） OFF 状态
芯片工作电流均起动电路提供
ONOFF 端低电时芯片工作阈值电
压 24V
ONOFF 外部电路
图 329 芯片关断期间
VccIcc 特性图时通 适选
33图 329：OFF 时 VccIcc 特性
（九）压保护（OVP）电路
OVP 端子实现压保护具迟滞特性Q2Q3构成正反馈电路
OVP 端高 750mV 阈值电压时芯片进入压保护状态（OVP）芯片
停止
必须输入 I2 约 800 微安 8mA 电流触发 OVP 工作 OVP 作
期
电容
结合机器具体
电路讨
复位须 OVP 端电压低阈值 VCC 低 OVP 复位供电电压
（典型值 9V）
图 330：OVP 电路 图 331：OVP 作时 VccIcc 特性
恒流源 I2 OVP 操作时约 150 微安操作时减少 2 微安
间Icc 应该少提供 20 微安电流适设置R1 偏置实现
图 331 OVP 作时 VccIcc 特性
OVP 电流作时 I2作时约等 I2+Ic2果需
OVP 电位直保持 OVP 间接
该芯片具体应许需注意问题
34§314．典型应实例
M51995AP 正激反激变换器中应
正激式变换器中交流输入全波整流滑滤波进行开关变换
次级 压
通道反馈通道增益决定
输出幅度OVP 压保护反馈保护点取决稳压流检测电
流互
图
333
M519
P
反
激式
图 332 333 分
组输出稳压控制输出（Vout1）进行隔离变
器原边半绕组开关通时提供泄放通路采样误差放采
431 基准芯片光耦提高输出精度隔离初级次级电压Ron 推荐 10k
75kRoff 推荐 2k 30k电源电压推荐 12V 17V流 R1 起动
电阻起动电流推荐 300μA 稳定起动
图 332：M51995AP 正激式变换器中应
图中FB 电压反馈基准电源 431
感器 A电源右部外部信号进行开关
图反激型开关电源实例
：
95A
35 36
第二
该电路实际较简单普通 PWM 开关电源电路脉宽度
波较
沟道电压 600V
源器件时引入流保护电路等
似面具体分析单元电路
结构
变换器中应
节：二越电源电路分析
§321．二越电源电路原理图
动调节取决反馈电振荡器三角
正激式隔离开关电源电路隔离变压器包括三绕组原边
副边第三绕组第三绕组芯片提供启动电路电源
整电路结构简单单结构开关MOSFET
器件开关型号：2SK1939（2501）富士电机产品N
8A功率 100W
电路线性光电耦合器输出端引回 FB 电压 OVP 压反馈FB
电压基准基准电
出非谐振式变换器常规硬开关
图 334图 335 该电源原理图
电源输出电压 5VDC
控制环节设计前面芯片分析相
原理
G
C51
C54
S25SC6M
2
2
0
0
u
F
1
0
V
2
2
0
0
u
F
1
0
V
1
5
0
1
5
0
光电 2
光电 1
1
5
0
1
5
0
3
3
0
4
7
1
1
k
8
2
0
5
6
0
1
5
67
89
+
—
G
033uF
1
0
0
k
1
0
0
k
1
0
0
k
L
N
G J21
TH19Ω
400V180uF
C14 C15
C18
250V5A
CN1
C11
L11
SS11
C12 C13
Gnd
Vi
输入电路
输出电路
图 334：二越机器开关电源原理图（输入输出部分）
37 38
0
045nF 67
89
1
3
4
5
Vcc
39k 39k
39k 39k
39k
0
0
4R7
51
T11
TR32
2SD1457
Gnd
100V47u
C31
47k
18k 22k
22 22
22 22
045nF
图 335：二越机器开关电源原理图（控制电路变换器部分）
VBiB
Vcc
输出电路
Gnd
CF
Ton
Toff
VF
CLM+ CLM CT
E
C
Vout
DET FB
HeatSink
22k
47k
100
100
150
100
15k
ONOFF
OVP
0
150
Vcc
0
8 220
光电 2 光电 1
Vcc 0 0 0 0
§322．电路分解分析
输入电路
033uF
1
0
0
k
1
0
0
k
1
0
0
k
L
N
G J21
TH19Ω
400V180uF
C14 C15
C18
G
250V5A
CN1
C11
L11
SS11
C12 C13
Gnd
图 336：二越电源输入电路
该电路包含滤波浪涌抑制全波整流电路
输入电路电容 C11C12C13 滤波滤高频噪声电抗器
L11 浪涌抑制电容 C14C15C18 耦
输入 220VAC 电压全波整流产生变换器需直流电压
提供控制电路必须工作电源
J21 短路线TH 流电阻发生流时器件熔断
二起动电路
045nF
G
图 337：二越电源启动电路
J21
TH1
400V180uF
C18
6
7
1
3
4
5
MOSFETD极
反馈电路A
Vcc
39k 39k
39k 39k
39k
0 0
4R7
51
T11
TR32
22 22
22 22
045nF
2SD1457
Gnd
100V47u
C31
47k
18k
C电流极限电
22k
39启动电路输入整流电源提供芯片 Vcc 电源电路般
隔离变压器原边者第三边提供典型值 1217V输出电压般
Vcc2V
里隔离变压器 T11 13 绕组原边绕组45 辅助绕
组67 副边输出绕组D1457 NPN 硅三极电源耦电容建议
10—47uF启动电流少 300uA
该电路第三边（辅助绕组）供电常规芯片启动电路较
差C31 前面两二极获相稳定集电极直流偏压
基极偏置取输入电路直流电压AC点提供辅助控制
偏电源
图中发射极偏置 18K 电阻实际通 0 欧电阻接芯片 7 脚
通 7 脚联 0 欧电阻 5 脚（热沉端）接
推荐启动电路典型结构：
左图中样第三边提
供 VccR1R2 决定电路
启动电压关断电压第三
边变关
图 338：推荐典型启动电路
ICCL芯片启动电流（90μA）VCC（START）V CC（STOP）分芯片启动
关闭电压（16V10V）NPNB变（第三边原边）VINRIP（PP）输入
电压峰峰值
三振荡电路
图 339：芯片振荡器外电路
CF
Ron
22k
Rof
f
47k Gnd
40Ron：充电电阻Roff：放电电阻CF 充放电电容
原板电容值没标记法计算时间振荡频率否
利前面介绍公式致估算该频率值芯片限频率
500KHz电路原理前面已详细分析处赘述
四电源反馈较锁存电路
图电源反馈部分较锁存电路
0
光电 1
3
3
0
4
7
1
8
2
0
5
6
0
2
2
0
V+
图 340：电源反馈较锁存电路
该电路FB端电源实际输出反馈端输出电压Vo分压采样
控制基准电源基准电源高低决定线性光电耦合器输出电流
FB端IFBVOUT成线性关系样实现电路反馈调
节
综合前面芯片介绍调节操作程类似
五流压保护电路
面展示 OVP 压保护VF 振荡电路反馈检测端 DET电压反
馈端 FB 等外部接线方法
电源反馈较锁存电路四中已分析里展示电路关
联关系样出
1．VF 反馈端：
控制芯片输出 Vout 阻容滤波反馈回 VF 端流保护
作前面芯片分析中分析相时第三边引出反
馈整流送 VF 端作 Vout 端引出样
2．OVP 压保护端：
V
0
0
Vo
0
41OVP压检测端取决反馈电路中光电流直
接影响光电输出级导通程度（Uce）直接影响OVP电位
（VOVPVCCIRcRCUce）面输出电路出保护点取决
稳压稳压值输出电压高保护值时OVP点电位高门槛
电 750mV芯片进入保护状态
图 341：流压保护电路
3．检测端 DET：
该端直接接 FB 端受点控制
DET 检测输出电压果 DET 接超 25VDC
时FB 电位钳制 0VDC占空0电源处保护状态
低 25VDC 时电源正常工作
六电流极限保护电路
图电流极限保护电路
隔离变压器原边开关单驱动做正极限保护
变压器第三边绕组单脉动信号二极整流 RC 滤波送 CLM+
端做正极限流保护
5*
OVP 压保 Gnd
光电 1
Vcc
光电 2
输出+
输出
4
0Ω
0
0
22k
VF
15K
Vout
MOSFET 驱动
C电流极限电路
100k
0
A启动电路 第三绕组
47k
3
3
8
2
0
5
6
2
2DET
0
42负电流极限直接接起作
图 342：电流极限保护电路
常规情况CLM＋ CLM－电压超阈值（＋200mV－200mV）
时流信号输出截止截止状态持续周期
周期重新恢复形成谓逐脉电流控制
七通断控制电路热沉端
ONOFF 端（7 脚）低电时芯片工作阈值电压 24V电
路直接接进行控制
CLM+
CLM
100
C 22K 47K
5
4
100 150
1
5
6
7
10
15
16
20
ONOFF
0
11
图 343：通断控制热沉端电路
热沉端直接接获取较热稳定性芯片 5615
16 脚部短接四热沉端通 5 脚接
八断续检测控制电路
断续电路相关分析参见前面关容
电源 CT 端（14 脚）接断续电路起作
九芯片输出隔离电路
电源变换器部分简单单开关降压型隔离变换器开关规
格：2SK1939（2501）富士电机产品MOSN 沟道电压 600V 8A
功率 100W
43芯片图腾柱输出脚 2 驱动 MOSFET 栅极开关驱动隔离变压
器原边绕组 13绕组联 RC 电路提供泄放通路
+
1
3*
4
5*
2 8 220
1
3 0
17Gnd
Vi
150
6
7
反馈电路
22
22
22
22
045nF
045nF
15k
20Vcc Vcc
图 344：芯片输出隔离电路
第三边绕组提供启动电源前述
十．输出电路
C51
C54
S25SC6M
2
2
0
0
u
F
1
0
V
2
2
0
0
u
F
1
0
V
1
5
0
1
5
0
光电 2
光电 1
1
5
0
1
5
0
3
3
0
4
7
0
1
k
8
2
0
5
6
0
1
5
67
89
+
—
图 345：输出电路原理图
图中整流部分面两二极整流面两提供
开关关断期间（变压器没输出）提供滤波电感续流通路电感
44器电解电容滤波加两二极续流作获
连续电流
输出电路 Buck（降压）式开关电源实际输出
5VDC
电源输出电压光电 1基准电源器件电位器部分控制调节
电位器定范围调整输出电压具体电源基准方法
续课程予介绍
光电 2稳压部分获反馈 OVP 信号稳压稳压值决定
OVP 保护动作点
十二越电源等效变换器电路
综合面分析二越电源变换器等效电路：
T
N1 C4
Ui
R3
C3
N2
S
VD2 C2
C1
R1
VD1 L
R4
Uo
图 346：二越电源变换器等效电路
单隔离降压变换器传统硬开关电路
防止变压器磁饱快速恢复原边简单R1C1释放电路副边
VD1 整流VD2 续流C2耦LC4滤波R3C3R4辅助泄放通路
第三边芯片启动电路没画出
前面章节讲解容发现电源实际简单
普通通电源
45第四部分：电源控制芯片应电路
第三部分中结合二越机器分析 M51995 芯片应
电路实际目前流行开关电源控制芯片许厂商生
产系列芯片适解芯片应方法全面掌
握开关电源门技术必
第节：UC1864UC3842 芯片应
UC 系列开关电源芯片 Unitorde 公司产品
§411．UC1864 芯片
．脚排列
该芯片采 16 脚封装脚排列图 41 示
5V：部 5V 引出端
U
C
1
8
6
4
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
5V
+
Ur
SGnd
Ra
Rm
Cv
SVREF
FAULT
OUT2
Vcc
PGnd
OUT1
ZERO
RTCT
+：误差放器相输入端
：误差放器反相输入端
Ur：EA（误差放器）输出端
SGnd：信号
RaRmCv：压控振荡器外接阻容端
Cv 振荡电容Rm 决定频率Ra 决
定频率频率
图 41：UC1864 脚
RTCT：瞬时定时器外接阻容端
ZERO：零点较器零点检测信号输入端
OUT1：输出端 1
OUT2：输出端 2
PGnd：电源
Vcc：输入电源端通常取 1220VDC
FAULT：保护电路输入端
SVREF：软启动基准电压端
实UC1861UC1868 Unitorde 公司设计 ZVSZCS控制芯片
彼间差输出电压欠压锁定阈值等脚定义
致
二．性特点
1．脉宽度固定频率调（PFM）二输出端联
462．ZVS 型控制器
3．压控振荡器频率 10kHz1MHz般 50500kHz
4．压流欠压等保护保护时拉低两输出成低电
5．通电软启动功
6．精度 1
7．低启动电流典型值 150uA
8．双输出1AFET 驱动
三．工作原理
障锁存器
延时锁存
压控
振荡器
延时
定时器
控制
逻辑器
输出级
欠压锁
定电路
5VDC 电
压发生
障较器
零点较器
3V
05
FAULT
SVREF +
误差放器
5V
SGnd
Ur UccRa
RmCv
OUT1
ZERO OUT2
PGnd
RTCT
图 42：UC1864 部结构原理图
芯片部包括误差放器压控振荡器控制逻辑器输出级欠
压锁定器5VDC 电压发生器障较器障锁存器延迟锁存器
零点较器等
误差放器：相端接反馈电压信号反相端接SVREF软基准电源
（5VDC）误差放器输出Ur作压控振荡器控制电压调节振
荡频率
压控振荡器：振荡频率中心值Ur成负线性关系Ra决定
频率值Rm决定频率Cv振荡电容
零点较器：信号ZERO电压取开关压降降通
05VDC时控制关断输出级
47障较器：障较器障锁存器延迟锁存器构成障保护
电路外电路障信号超 3V时开始保护输出低电
时FAULT脚接
欠压锁定电路：芯片启动者障发生重新启动时软启动
操作欠压锁定门槛电压 8V（通）7V（断）具滞回特性启
动时果Vcc低阈值强制输出低电Vcc高阈值时5VDC
发生器开始工作电路开始进入工作状态
输出级：两输出级图腾柱输出1A两输出联
峰值电流达 2A
四．应实例
里出 UC1864 应实例原理图
图 43：UC1864 构成正激 ZVS 开关电源电路
U
C
1
8
6
4
5V
+
Ur
SGnd
Ra Rm Cv
SVREF
FAULT
OUT2
Vcc
PGnd
OUT1
ZERO
RTCT
Vi Vout
VD1
R2
Cr
Lr
TM C2 C3
L1
VD2
VD3
C1VD1
C4
R1
R3
R4
C5
Ra Rm Cv CT
RT
C6
R5 R6
R7
C7
T
谐振式 ZVS 正激隔离电源电路隔离变压器前 LrCr
元件谐振元件二者构成 M 型联谐振输出电路 VD2 半波整流
L1C3C2 滤波送负载输出 L1C3 滤波前二极 VD3 续
流二极
芯片两输出联驱动 MOSFET 开关
障端接没
48输出电压引回误差较器输入+端作反馈信号Vcc方二
极 VD1 限制反馈信号值超 Vcc+07VDCUr 联端
成电路端前面电容 C4 具微分作
MOS 开关 DS 间压降 R6R7分压取回做 ZERO 信号控制
开关零压关断谐振电感 Lr 作开关开通零电
流完成开关联电容 C7 钳位
晶体 T 压时（采样点超 5+07VDC）瞬时 ZERO 点
电位拉 03VDC开关关断
§412．UC3842 芯片
．脚排列
U
C
3
8
4
2
COMP
UFB
ISENSE
RTCT
OUTPUT
Gnd
REF
Vcc
1
2
3
4 5
6
7
8
图 44：UC3842 脚图
COMP：误差放器输出
UFB：反馈电压输入端部 25VDC 基准电源较产生误差
电压控制调节脉宽度
ISENSE：接电感电流传感器采样电压 1VDC 时缩脉
宽度电源处断续工作状态
RTCT：定时阻容端频率f18(CTRT)
Gnd：
OUTPUT：输出端
Vcc：电源1013VDC关闭电压 10VDC
REF：部基准电源输出5VDC+01VDC50mA
二．特性
2050W 功率开关电源脚少电路简单
1．单输出级驱动 MOS晶体
2．PWM 芯片
3．工作频率 500kHz
4．低启动工作电流启动电流 1mA工作电流 15mA
5．电流图腾柱输出1A
6．带欠压封锁保护
49三．芯片原理
部框图图 45
图 45：UC3842 电源控制芯片原理框图
5V 基准
部偏
S
R
电流取样
较器
PWM 锁存
误差放器
振荡器
Vref
T
Ucc
GND
CTRT
UFB
COMP
ISENSE
OUTPUT
UREF
UVLO
2R
R
25VDC
部包括振荡器误差放器电流较器PWM 锁存5VDC 基准
电源输出电路等
5VDC基准电源：部电源衰减 25VDC作误差较器
较基准该电源提供外部 5VDC50mA
振荡器：产生方波振荡RT接 48（REF）脚间CT接 45（GND）
间频率f18(CTRT) 500kHz
误差放器：UFB端输入反馈电压 25VDC做较误差电压
COMP调节脉宽度COMP端引出接外部RC网络改变增益频率
特性
输出电路：图腾柱输出结构电路 1A驱动MOS双极型晶体
电流取样较器：3 脚ISENSE检测开关电流电阻
电流互感器采样VISENSE>1VDC时关闭输出脉开关关断
实际流保护电路
欠压锁定电路UVLO：开通阈值 16VDC关闭阈值 10VDC具滞回
特性
PWM锁存电路：保证控制脉作超脉周期
谓逐脉控制
外UCCGND间稳压保护防止器件损坏
50四．应电路
图 46：UC3842 控制反激式开关电源
UC3842
Vi
R6
115VAC
R1
R3
C1 R2
C5
C2
C3 C4
CT
C6 C7
C8
C9 C10
C11 C12
C13 C14
R4
R5
R7
RT R8
R9
R10
R11
VD1 VD2
VD3
VD4
VD5
VD6
L1
L2
L3
+5VDC
Gnd
+12VDC
Gnd
12VDC
ISENSE
OUT
Gnd
VccVREF
RTCT
UFB
COMP
反激式开关电源原理图控制芯片 UC3842
电源输出电压等级三种：5VDC+12VDC12VDC
该电路变换器样降压型硬开关电路单驱动隔离变压
器绕组C2R3 提供变压器原边泄放通路输出整流滤波送
负载
Vcc 电源 R2 原边电压 Vi 提供Vcc 时作辅助反馈绕组
反馈电压
电路振荡器频率RTCT决定规定CT接RTCT间RT接RTCT
VREF间频率f18(CTRT)
反馈较电路信号辅助绕组 VD1VD2C3C4 等整流滤
波 Vcc 分压提取C6R7 构成信号源滤波
开关电流 R10 取样 R9C7 滤波送 ISENSE 端超
阈值 1VDC 时确认载关断电源输出
芯片输出部分 Vout 驱动单 MOSFET C8VD3 开关电压
钳位作
出电路极典型普通硬开关电路UC3842
M51995 属类控制芯片
51第二节：TL494 芯片计算机电源
§421．TL494 芯片
应极广泛控制器件 PC 电源中基
芯片 TI 公司生产
．芯片脚定义
TL494 16 脚芯片
图 47：TL494 脚排列
T
L
4
9
4
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
相输
反输
补偿PWM 较输入
死区时间控制
CT
RT
GND
C1
相输
反输
VREF
E1
输出控
Vcc
C2
E2
1 脚相输入：误差放器 1 相输入端
2 脚反相输入：误差放器 1 反相输入端
3 脚补偿PWM 较输入：接 RC 网络提高稳定性
4 脚死区时间控制：输入 04VDC 电压控制占空 045间
变化时该脚作软启动端脉宽启动时逐步升预
定值
5脚CT：振荡器外接定时电阻
6脚RT：振荡器外接定时电容振荡频率：f1RTCT
7 脚GND：电源
8 脚C1：输出 1 集电极
9 脚E1：输出 1 发射极
10 脚E2：输出 2 发射极
11 脚C2：输出 2 集电极
12 脚Vcc：芯片电源正740VDC
13 脚输出控制：输出方式控制该脚接时两输出步
驱动单端电路接高电时两输出交导通驱动桥
式推挽式电路两开关
14 脚VREF：5VDC 电压基准输出
15 脚反相输入：误差放器 2 反相输入端
16 脚相输入：误差放器 2 相输入端
52二．基特性
1．具两完整脉宽调制控制电路 PWM 芯片
2．两误差放器反馈控制定义流保护等
保护控制
3．带 5VDC 基准电源
4．死区时间调节
5．输出级电流 500mA
6．输出控制推挽半桥单端控制
7．具备欠压封锁功
三．结构原理
图 48 出 TL494 部原理框图
基准稳压
10E2
PWM
较器
振荡器
≥1
4 死区时间控
7GND
5CT
16 相输
14VREF
6RT
12Vcc
15 反相输
图 48：TL494 部原理框图
芯片部电路包括振荡器两误差较器5VDC 基准电源死区
时间较器欠压封锁电路PWM 较器输出电路等
1．振荡器：
提供开关电源必须振荡控制信号频率外部RTCT决定两
元件接应端间取值范围：RT：5100kCT：000101uF
振荡频率：f1RTCT
3 补偿PWM 较输入
35VDC
D Q
CK Q
死区时间较
≥1 ≥1
&
&
UV 封锁
49VDC
07mA
07V
012V
VT1
VT2
11C2
9E1
8C1
13 输出控
1 相输 2 反相输
53形成信号锯齿波频率达 500kHz
2．死区时间较器：
部分通 04VDC 电压调整占空 4 脚预加电压抬
高时振荡锯齿波较结果 D 触发器 CK 端保持高电
时间加宽该电时反相输出晶体基极低锁死输出
4 脚电位越高死区时间越宽占空越
预加 012VDC限制死区时间 4
单工作时占空 96推挽输出时占空 48
t
t
t
4 脚电位
振荡器 5 脚信号
图 49：死区时间较器单独起作时波形
图 49 出死区时间较器单独作时工作相关波形
3．PWM较器调节程：
两误差放器输出 3 脚（PWM 较输入）控制
3 端电压加 35VDC 时基占空达 0作 4
脚类似脚真正作外接 RC 网络做误差放器相位补
偿
常规情况误差放器输出抬高时增加死区时间缩占空
反占空增加作程 4 脚死区控制相实现反
馈 PWM 调节07VDC电压垫高锯齿波PWM 调节死区时
间相变窄
果 3 脚做 4 脚 PWM 较器作波形图 49 类似然
该较器占空调节死区时间较器限制范围起作
单工作方式时VCK直接控制输出输出开关频率振荡器相
13 脚电位高时封锁取消触发器QQ非端分控制两输出
轮流导通频率单方式半
VCK
死区封锁时间
VQ
54*手册里出芯片原理示意图中逻辑完整特输
出控制电路双轮流工作逻辑占空调节没准确表述分析时
注意
4．5VDC基准电源：
5VDC 基准电源提供芯片需偏置电流 13 脚接高电
时误差放器等基准电源精度 5电流力 10mA
温度范围 070 度
5．误差放器：
两误差放器电源电压反馈流保护
两放器关系时接 PWM 较器相输入端反馈
信号较输出送 PWM 较器锯齿波较进行 PWM 调节
放器开环增益达 95dB加输出点 3 引出
时设计者根需灵活
6．UC封锁电路：
欠压封锁Vcc 低 49VDC者部电源低35VDC 时
CK 端钳位高电输出封锁达保护作
7．输出电路：
输出电路两输出晶体单电流 500mA工作状态 13
脚（输出控制）决定
13 脚接低电时通门封锁 D 触发器翻转信号输出
时两晶体状态 PWM 较器死区时间较器直接控制二者完全
步控制单开关电源然时两输出允许联
获较驱动电流
13 脚接高电时D 触发器起作两晶体轮流导通
驱动推挽桥式变换器
§422．计算机电源电路
般开关电源相计算机电源分输入电路变换器
输出电路控制电路四体部分
传统计算机电源电路两 GTR 作功率开关器件构成半
桥电路拓补控制电路变换器变换器输出电路采变压器隔
离
图 410 典型计算机电源原理图
55
56
图
4
1
0
计算机电源电路原理．输入电路
计算机电源输入电路
C1R1T1C4T6C2C3
电阻温度补偿压敏电阻 Z1流
115V 进口电源转换
图 411：
输入电路 220VAC 电源接入
等滤环节抑制高频谐波干扰浪涌T1T6 降压作
4 全波桥进行整流输出直流电压 T 波送变换器电路
C5C6 中间引出线变换器半桥开关电路公通路C5
C6R2R3 时提供半桥开关交工作时必须电流通道部分实
际属面变换器电路
NTCR1 负温度系数热敏
电阻 Z2 分压流保护
部开关 230115V 230V
二．变换器电路
T22
Ui
T23T21
图 412：计算机电源变换器电路
57 图电源变换器部分参原介绍半桥式拓补结构
图
Q1—T23—T3—C7—C6—Ui半周 2
极偏置脉变压器 T21T22 分提供两
脉
二极损坏D1D2
电源输出电路
（）输出通路+5V5V+12V12V
（图 413）发现实际半桥式隔离变换器
413：半桥式隔离开关变换器
轮换程：半周 1 Ui—
Ui—C5—C7—T3—T23—Q2—Ui程知C5C6C7 两
半周中轮流处充放电状态R2R3 作 C5C6 联电阻
参换流程
两子基
变压器控制电路控制脉变压器电压脉整流
R6R7R10R11 分压送晶体基极
C9C10 二极两侧电压钳位保护
两时关断期间续流防止损坏晶体C8R4 变压器泄
放通路防止子全部关断时压
三．输出电路
图 414 出
控制变压器中心抽
流虚线波电抗器L1C30
压反馈信号送回控制电路
构成
该电路 T3 变压器原边受半桥变换器电路
头接ABCD 次提供+12V+5V5V12V 等交流输入
电源通变隔离变压器付边抽头产生+5V5V+12V
12V33V 等等级电源输出
电源全部采双全波整
L2C37L3C38L4C39C36 等滤波
C25R49 变压器副边耦
+12VDC+5VDC 输出引回作电
负反馈实现 PWM 调节
（二）+33V电路
+33VDC 电源独立反馈调节电路实现稳压
C 2Ui
S2
S1
L
R N1
N2
N2
Uo
T C1
C2
58 L6 绕组反激整流桥前端交流输入电压：
Ui33UBCUL6Uf33
中 集电极反馈信号隔离二极D32 获
Uf33Q13
33V 输出信号 953RR76 分压控制TL431 基准电源输入TL431
输出基极电阻 R74 前电钳位作较基准R72 提供基准电
源基极偏置电流R73C33 431 芯片相位补偿Q13 集电极电
位耦电容（10nF）隔离二极 D32送回整流桥前端正形
成负反馈达稳压目
图 414：计算机电源输出电路
电压反馈信号
A
B
Gnd
C
D
59四．控制电路
电路（图 415）两集成芯片TL494 LM393TL494
电源控制芯片LM393双较器芯片面分解分析单元原理
12V 反馈
5V 反馈
图 415：计算机电源控制电路
（）启动电路
变压器 T6 输入电源输入电路输出直流 Ui变压中心
抽头
偏置旦开始工作电源
+1
引出 D30 整流送 12 脚 Vcc时+12VDC 输出隔离二极
D电容 C21 耦送回 12 脚 Vcc
T6D30 仅提供电源启动时芯片
2VDCDC21 供电激型电源电路
（二）振荡电路
通芯片 TL494 5 脚外接电容 C11（15nF） 6 脚外接电阻 R16
（12
Hz
k）确定该电源振荡频率：
f1RTCT1(12x103x15x109)≈556K
60（三）电压反馈电路
图
理面电压反馈电路出
系统
相端 2 间外接 R18C1构成 PI 调节器
死区
越宽
416：电压反馈电路
根局部电路加整
+12V+5V 分引回反馈信号做加法运算送较器 1 相
端作反馈
补偿端 3 反
输出反馈电压越高面电路 3 脚输出越高芯片输出
降低占空进降低电源电压反然样实现
电源电压负反馈调节程
（四）输出控制电路
制直接接芯片+5VDC 参考电源输出电路
输出集电极接外部晶体 Q3Q4 基极
R13
图 417：电压反馈电路
TL494 13 脚输出控
工作双驱动方式
811 脚芯片两
R14 作 Q3Q4 基极偏置芯片输出晶体拉电阻
R26
R25
R20 R21
+12VDC 反馈
+5VDC 反馈 1
2 3
R18 C1TL494+5VDC 基
R24
R19
A
9
10
8
11
Vcc
R45
D14
C
T2 R14 R13
C11
Q3 Q4
D7
D8
61Q3Q4 分驱动脉变压器 T2 两原边绕组应两副边绕组
T21T22 驱动变换器两半桥晶体
Q3Q4两联二极电路断电时续流防止高压损坏晶
体
D7D8 构成直流通路偏置电路部分电移动作
发射极垫高 Q3Q4 关断C11 构成交流通路
提高交流增益时二极两端电压钳位作避免损坏二极
（五）压保护电路
TL494 死区时
间控制（4 脚）
5VTL494
+12V 电路
PSON 电路
图 418：压保护电路
图中+5V5V+33V12V 左侧构成加法电路结构 D9
D27 隔离送三极 Q6 基极ZD1ZD3 设置较门槛果出
现压Q6 饱导通 Q5 基极拉电位Q5 饱导通时
高电（约 4VDC）通 Q5 送 TL494 死区时间控制端（4 脚）
TL494 输出死接 100封锁
+12V DD15R45D14 送 Q7 基极前端压时Q7
饱导通促 Q5 基极低电Q5 饱导通样+5V 电源
通 Q5 送 TL494 死区时间控制端（4 脚）芯片输出封锁
D12R30 Q5 集电极电位引回 Q6 基极正反馈作加快
晶体翻转速度电源压时快速反应
D13 PSON 电路提供偏置
62（六）第二电源电路
TL494Vcc
POWERGOOD 电路
PSON 电路 Vi
图 419：第二电源电路
第二电源整电源否开启市电输入处工作状
态T6原边电路实际振荡器振荡T6 变压器变压输出
送电时Q12 集电极通 T6 原边基极通 R55R56 获偏置
进入导通状态T6 辅助绕组电动势正负电流（）逐步增
加 C3R56Q12 基极 C3 反充电Q12 进入饱状态着
T6 电流达值开始减数开始反时T6 电动
势负正电容反充电负正电压叠加加 Q12 基极
截止接着C3 开始 T6 辅助绕组放电T6 电流减逐步零
电动势变成正负Q12 基极电位重新抬高直饱导通
D28C19R57 D31C32R58 变压器绕组释放回路稳
压抬高 Q12 基极翻转电压调节翻转周期
输出分两路：路D30 整流送 TL494 做 Vcc 电源旦T494
启动身 5VDC 开始工作作芯片需 5V 偏置路 D29
送面三端电源器件 78L05生成 5VDC 电源
C36 保护二极 D29标准三端电源电路
辅助电源果丢失计算机休眠板法唤醒电源重新启动
（七）PSON电路
部分计算机唤醒板休眠时PSON 36V板
唤醒时该点板继电器接
63
+5VTL494
死区时间控制
TL494
4
R23 R31
R36
R
3
2
R
1
7
R
5
4
R
1
5
C
1
5
C
1
3
压保护电
压保护电路
压保护信号
辅助电源 5VDC
PSON 信号
Q10
Q1
D13
图 420：PSON 电路
计算机休眠时PSON 信号 36VQ10Q1 饱导通TL494
4 脚电位约 47V时占空接零输出禁止
计算机唤醒时PSON 接Q10Q1 截止TL494 死区时间
控制端（4 脚）电位允许占空接值电源输出开放
（八）POWERGOOD电路
LM393 双较器电路脚排列：
1：较器 1 输出 2：较器 1 反相端 3：较器 1 相端
4：接 Gnd 5：较器 2 相端 6：较器 2 反相端
7：较器 2 输出 8：电源 Vcc
R37R23
R40 R39
PSOK 板
TL494+5VDC
2
3
1
R41
C18
+5V
R42
5
6
7第二电源+5V
A
PSON
LM393
R19
R24
TL494+5VDC
1
2
图 421：POWERGOOD 电路
64常规情况PSON接开环运放2输出7置高电该高
电R40引回例放器1相输入端输出PSOK高电
高电送板表示电源系统正常
系统机时板PSON断开+5V信号放器2输出低电
该低电送放器1相端放器1输出低电PSOK低
机停止工作进入命状态
果刚唤醒计算机系统C18作PSOK建立滞电源
系统百毫秒样保证计算机系统电源系统先工作正常接收
PSOK信号恢复工作
（九）辅助控制电路
误差放器 2 相输入端接反相输入端接 VREF（+5VDC）
样 TL494 误差放器 2 强制输出低电片误差放器输出
端二极隔离作误差放器 2 实际起作
第三节：单片开关电源应
TOPSwitch 单片电源电路美国动力（PI）公司产品仪器仪
表笔记电脑移动电话音设备等系统中获广泛应
器件集成功率开关（MOSFET）控制电路振荡器等
体仅采三端器件简单接线方式构成电源系统极
简化 150W 电源系统设计
§431．TOPSwitchITOPSwitchII 系列单片电源
．TOPSwitchITOPSwitchII 系列单片电源器件
单片开关电源具单片集成化简外围电路佳性指标
构成工频变压器开关电源等显著优点美国动力公司世界率先研
制成功三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路誉顶级开
关电源
TOPSwitchI 系列美国动力公司 1994 年推出第代产品包
括：TOP100TOP104TOP200TOP204TOP214TOP209TOP210
65TOPSwitchII 1997 年推出第二代产品第二代产品电
路性特输出功率获幅度提高
两系列封装致实际
三端器件三脚分 DSC
漏极源极控制极封装形式 TO220
三端器件式 DIP8SMD8 八脚双列
式两种基形式左图八脚封装13
68 通常联作 S相三端
器件
三脚含义：
（a）TO－220 封装（b）DIP－8 封装 SMD－8 封装
图 422：TOPSwitch 封装
源极 S：连接部MOSFET 源极时TOP 开关开关电源初
级电路公接点基准点
漏极 D：部 MOSFET 漏极部电流检测点该点部
电流源提供芯片偏置电流
控制极 C：误差放电路反馈电流输入端作：1）提供
动重启电容连接点决定重启频率2）通调节输入电流调
整占空3）芯片提供正常工作偏置电流4）提供旁路补偿功
电容连接点
面介绍中 TOPSwitchII
二．TOPSwitchII 产品分类特点
（）产品分类
TOPSwitch－Ⅱ第代产品相仅性进步改进
输出功率显著提高现已成国际开发中功率开关电源
电源模块优选集成电路产品分类见表 1
表 1：TOPSwitch－Ⅱ产品分类输出功率POM（单位：W）
66TO－220 封装（Y） DIP－8 封装（P）SMD－8 封装（G）
产品型
号
固定输入
（110115230VAC±15
％）
宽范围输入
（85V～
265VAC）
产品型号
固定输入
（110115230VAC±15
％）
宽范围输入
（85V～
265VAC）
TOP221Y 12 7 TOP221P221G 9 6
TOP222Y 25 15 TOP222P222G 15 10
TOP223Y 50 30 TOP223P223G 25 15
TOP224Y 75 45 TOP224P224G 30 20
TOP225Y 100 60
TOP226Y 125 75
TOP227Y 150 90
（二）性特点
1．脉宽调制（PWM）控制系统全部功集成三端芯片中
含脉宽调制器功率开关场效应（MOSFET）动偏置电路保护电
路高压启动电路环路补偿电路通高频变压器输出端电网完
全隔离真正实现工频变压器隔离式开关电源单片集成化
安全
2．输入交流电压频率范围极宽作固定电压输入时选 110V
／115V／230V交流电允许变化±15％宽电压范围输入时适配
85V～265V交流电POM值前者降低 40％
3．典型频率100KHz允许值 90110KHz占空调节范围：1767
4．TOPSwitch－Ⅱ 3 引出端三端线性集成稳压器相
媲美简方式构成工频变压器反激式普通型精密型开关电
源开关频率典型值 100kHz允许范围 90kHz～110kHz占空
调节范围 17％～67％
5．外围电路简单成低廉芯片身功耗低温度范围 070
摄氏度高结温 135 摄氏度电源效率达 80％左右线性集成稳
压电源提高倍
三．TOPSwitchII 工作原理
TOPSwitch－Ⅱ部框图图 423 示包括 10 部分：
1．控制电压源
控制电压 UC 联调整器门驱动级提供偏压控制端电流
IC 调节占空
67 图 423：TOPSwitchII 部原理框图
2．带隙基准电压源
部提供种基准电压
3．振荡器
产生锯齿波（SAW）占空信号（Dmax）时钟信号（CLOCK））
4．联调整器／误差放器
5．脉宽调制器
通改变控制端电流IC连续调节脉占空实现脉宽调
制滤掉开关噪声电压
6．门驱动级输出级
含耐压 700V 功率开关 MOSFET
7．流保护电路
利MOSFET漏－源通态电阻RDS（ON）检测电流ID时令
MOSFET关断起流保护作
8．热保护电复位电路
芯片结温 Tj>135℃关断输出级
9．关断／动重启动电路
68调节失控时立芯片低占空工作障已排
动重新启动电源恢复正常工作
10．高压电流源
提供偏流
事实TOPSwitchI 包括样十部分
TOPSwitch－Ⅱ工作原理利反馈电流IC调节占空D达
稳压目：输出电压UO↑时光耦反馈电路
IC↑→D↓→UO↓终UO变
四．TOPSwitchII 单片电源应
面图显示单片开关电源典型应方法
图 424：15WTOPSwitchII 单片电源应
该电路交流输入电压范围 Ui85V～265VAC输入电网频率
f47Hz～440Hz电压调整率 SV±05％负载调整率 SI±1％电源
效率达 80％输出纹波电压值±50mV
该电源采带稳压（VDZ2）光耦反馈工作方式电路中
两片集成电路IC1 TOP202Y 型单片开关电源IC2日产 NEC2501
69－H 型线性光耦合器C6 L2 构成交流输入端电磁干扰（EMI）滤波
器C6 滤初级脉动电流产生串模干扰L2 抑制初级绕组中
产生模干扰C7 C8 安全电容滤初次级绕组间耦
合电容产生模干扰宽范围电压输入时85V～265V 交流电
整流器 BRC1 整流滤波获直流输入电压 Ui VDZ1 VD1 构成
漏极钳位保护电路高频变压器漏感产生尖峰电压钳位安
全值减振铃电压VDZ1 选 P6KE150 型瞬态电压抑制器
（TVS）钳位电压 150V钳位时间仅 1ns峰值功率 5WVD1
需采 UF4005 型 1A600V 超快恢复二极（FRD）反恢复时间
trr30ns
次级电压VD2C2L1C3 整流滤波产生＋75V输出电压
R2 VDZ2 输出端联构成开关电源假负载提高空载轻载
时负载调整率反馈绕组电压VD3 整流C4 滤波反馈电
压光敏三极TOP202Y提供偏置电压VD2 选择UGB8BT
型超快恢复二极降低功耗选肖特基二极光耦合器IC2
稳压VDZ2 构成TOP202Y外部误差放器提高稳压性
输出电压UO发生变化时VDZ2 具稳压作光耦中LED
工作电流IF发生变化进改变TOP202Y控制端电流IC通调节输
出占空UO保持稳定稳压原理R1 LED限流电阻
决定控制环路增益C5 控制端旁路电容环路进行补偿
外决定着动重启动频率高频变压器选EE22 型铁氧体磁芯初
级电感量LP620μH±10％漏感量LP0≤11μH
§432．TOPSwitchFX 系列单片电源
．芯片简介
Power Integrations（PI）公司 2000 年 3 月发布新
TOPSwitchFX 开关电源 IC 系列设计高度集成电源提供更
灵活性采 EcoSmart 节技术帮助工程师生产出符合环保
求更加绿色电子产品器件输出功率高达 75W广泛应
手机充电器PC 机电源机顶盒DVD LCD 显示器等领域
70二．引脚：
TOPSwitchFX TOPSwitchII 三引脚基础增加二引
脚中功引脚（M）频率引脚（F）
（）功引脚(MultiFunction)：
TOPSwitchFX 功通单编程引脚
(MultiFunction)实现
1．引脚利电阻时设置欠压压前馈保
护功整流 DC 电压值超设置压阈值时强迫
TOPSwitchFX 功率 MOSFET 关断增加浪涌电压防护力欠
压检测防止关闭电源时出现瞬变电压尖峰执行电压前馈减
少输出电压纹波
2．引脚允许种方式进行 TOPSwitchFX 远程
ONOFF 控制
3．外引脚外部编程设置精确电流限值
（二）频率引脚（FREQUENCY）：
TO220 封装提供控制脚（CONTROL）短接时正
常开关频率 130kHz 缩半65kHz噪声敏感视频应
高效率机工作模式利
三．器件新功
TOPSwitchFX 集成新功中：
1．新增功引脚保护功加强
2．新增频率引脚利控制噪声提高机效率
3．软启动（SoftStart）降低启动时元器件峰值电流
电压负荷
4．频率抖动（Frequency Jitter）降低电磁干扰
5．滞热保护
716．采方面 EcoSmart 节技术源更效利
实现环保设计例遥控开关省略周期（Cycle Skipping）
频率减半等功显著降低耗特机空载条件
种特性电子产品达甚超 Energy StarBlue
AngelEnergy 2000 类通节标准
芯片增加许新功仅仅 8 月新版
TOPSwitchGX 代该芯片做课程重点里重点介绍
TOPSwitchGX 芯片
§433．TOPSwitchGX 系列单片开关电源
芯片存足：纹波电压较空载轻载损耗高温
工作时输出功率受限启动时元件承受较尖峰电压电流设计
够灵活等针足处Power Integrations 公司优化芯片
部布局改进电路功 2000 年 11 月新推出 TOPSwitch 家
族第四代芯片TOPSwitchGX 系列
TOPSwitchGX 系列增加许新功效降低电源系统
成提高电源性改善设计灵活性扩展电源输出功率
中 TOP250 型芯片输出功率达 290W该芯片极扩展
开关电源芯片功率领域应范围
．TOPSwitchGX 系列功特点
TOPSwitchGX 系列新增功优点：
1．更宽输出功率范围达 290W
2．减少外围器件损耗
3．极低压压时实现完全软启动进步减器件启
动时电压电流应力
4．外部编程精确设定限制电流减变压器铁芯体积提
高电源效率
725．更占空提供更输出功率减输入电容
6． YRF 型式封装中电压检测脚限流脚分开封装
提高设计灵活性
7．欠压保护会造成误关断
8．压保护限制浪涌电流
9．采线电压前馈减低压时输出电压纹波限制高压时
占空（Dmax）
10．±3％频率抖动减电磁干扰（EMI）降低 EMI
滤波器损耗
11．空载轻载时降低工作频率输出电路需加假负载
显著减少量损耗
12．高达 132kHz 工作频率减变压器电源体积
13．视频应时选择半频（66kHz）运行（限 YRF 封
装）利控制噪声
14．温度范围更宽滞热关断允许电源高温输出更功
率效防止装置热
TOPSwitchGX 系列优点广泛应手提电脑PDA
集线器交换器路器台式电脑型服务器机顶盒数码电视
印机DVDUPS电视游戏机音频放器等装置中
二．器件脚功描述
（）脚排列
TOPSwitchGX 系列 TOP242—TOP250 9 种容量型号分
YPGRF 等 5 种封装形式根封装形式TOPSwitchGX
系列芯片新增脚数PG 型封装第三代芯片 TOPSwitchFX
系列样 DSCM 四脚 YRF 型封装六脚：
DSCFXL图 425 YRF 型封装芯片引脚图YRF 型封
装脚功
73
M
S
S
C D
S
S
1
2
3
4 5
6
7
8 7D
5F
4S
3X
2L
1C
图 425：TOPSwitchGX 引脚图
（二）脚功说明
器件六引脚说明：
1．漏极脚（D）：高压功率 MOSFET 漏极输出通脚高压
开关电流源输入部启动偏置电流
2．控制脚（C）：调节占空误差放器电流输入脚
正常操作期间通连接部分流调节器提供部偏置电流
作电源旁路动重启补偿电容连接点
3．源极脚（S）：部 MOSFET 源极连接输出 MOSFET
源极时高压功率回馈
4．电压检测脚（L）：作欠压保护（UV）压保护(OV)减
少 Dmax 线性前馈远程开关等 4 项功控制脚
1）脚 L 脚 S 短接时项功均起作
2） L 脚串联电阻接电源母线时实现 UVOV 母线电压
减少 Dmax 3 项功
3）脚 L 通电阻脚 C 相连外接级开关信号放电路时
实现远程控制开关作
5．外部限流脚（X）：外部电流限制值设置输入脚
1）串联电阻接线时外部编程精确设定限流值
2）串电阻接电源母线时母线电压调节限流值
6．频率脚（F）：选择开关频率输入脚数应场合
脚 F 连接源极脚 S时开关频率 132kHz特殊应
74场合噪音敏感音频设备中脚 F 连接控制脚 C 时开关频率
降 66kHz 减干扰
三．器件类型参数
表 GX 系列器件类型相关数
输出功率表
固定输入 110115230 VAC ±15 宽范围输入 85265 VAC 产品
密封式 敞开式 密封式 敞开式
TOP242P G
TOP242R
TOP242Y F
9 W
21 W
10 W
15 W
22 W
22 W
65 W
11 W
7 W
10 W
14 W
14 W
TOP243P G
TOP243R
TOP243Y F
13 W
29 W
20 W
25 W
45 W
45 W
9 W
17 W
15 W
15 W
23 W
30 W
TOP244P G
TOP244R
TOP244Y F
16 W
34 W
30 W
28 W
50 W
65 W
11 W
20 W
20 W
20 W
28 W
45 W
TOP245P G
TOP245R
TOP245Y F
19 W
37 W
40 W
30 W
57 W
85 W
13 W
23 W
26 W
22 W
33 W
60 W
TOP246P G
TOP246R
TOP246Y F
21 W
40 W
60 W
34 W
64 W
125 W
15 W
26 W
40 W
26 W
38 W
90 W
TOP247R
TOP247Y F
45 W
85 W
70 W
165 W
28 W
55 W
43 W
125 W
TOP248R
TOP248Y F
43 W
105 W
75 W
205 W
30 W
70 W
48 W
155 W
TOP249R
TOP249Y F
44 W
120 W
79 W
250 W
31 W
80 W
53 W
180 W
TOP250R
TOP250Y F
45 W
135 W
82 W
290 W
32 W
90 W
55 W
210 W
出GX 系列 65W 290W较宽功率选择范围
总体分类：
输入：固定输入 110115230VAC宽输入：85265VAC
模块外形：密封式敞开式者功率相更高
封装形式： YPGRF 等 5 种封装形式
更具体模块特性应领需时查阅相关
手册
许新特性宽选择范围系列器件目前 PI 公
司推广流开关电源器件
75四．部功原理：
图器件部原理框图
高压电流源
流较器
前闭锁电路
轻载频率降低
联调整器
误差放器
热滞保护
8 分频
门驱动板
图 426：TOPSwitchGX 部原理框图
电路包含 18 部分：
1．控制电压源
2．带隙基准电压源
3．频率抖动振荡器
4．联调整器误差放器
5．脉宽调制器含 PWM 较器触发器
6．流保护电路
7．门极驱动输出极
8．具滞特性热保护电路
9．高压电流源
7610．软启动电路
11．关断动重启电路
12．欠压较器
13．电流极限较器
14．线路较器
15．线路检测端极限电流设定端部电路
16．轻载时动降低开关频率电路
17．停止逻辑
18．开启电压 1V 电压较器
五．TOPSwitchGX 典型应
图 427 出 GX 模块典型应实例
R9
R10
C4 R11
C1
C11
R8D3 R4
R5
R6
VR1
D1
U3
U2
C12
图 427：TOPSwitchGX 应电路
77示电路单端反激式开关电源利 TOPSwitch—GX 某特
性降低系统成减电源尺寸提高效率电路采通 85～
265V 交流输入输出 12V 直流电压功率 70W考虑密封适配器工
作环境选热损耗 TOP249Y
电阻 R9 R10 外部限流值设定仅略高低电压工作时满
载峰值电流允许更变压器磁芯时避免启动输
出负载瞬态磁芯饱电阻 R9 R10 限流值电压升高降
低限制高输入电压时载功率次级需保护电
路电阻 R11 实现欠压压检测 R112MΩ 时电源直流电压
达 100V 开始工作关断交流输入时欠压检测防止 C1 放电
时输出干扰输入直流电压降 40V 时关断 TOPSwitch—GX
压门限值设定 DC450V超值时例发生电涌时器件
电涌期间停止工作器件受 700V 高压击
电容 C11 VR1 联降低齐纳箝位损耗VR1D1 组成缓吸收
电路吸收功率器件关断程中变压器漏感产生电压尖峰
电路工作频率 132kHz PQ2620 磁芯提供 70W 功率
调节输出光耦（U2）次级基准起通电阻分压网络（U3R4
R5R6）检测输出电压D3 C12 偏置绕组输出进行整流滤波
R8 实现漏感尖峰滤波偏置电压输出负载变化时保持恒
定改善抵抗摸电涌力偏置绕组摸电路直接直流
电容（C1）相连
输入电容提供 TOPSwitchGX 需直流电压保证低
额定输入电压输出功率条件电压受控 GX DCmax
TOPSwitchⅡ高更输入电容 TOPSwitchGX
言通常输入电容 2μFW 选取
* * * * * * * * * *
典型开关电源芯片读者查阅相关资料
78第五部分：开关电源相关技术应
第节：开关电源电压基准器件
． 开关电源基准获方式
基准电源器件开关电源中重器件作反
馈较基准
开关电源较基准般三种获方式：
1） 芯片部基准电源
2） 稳压
3） 基准电源器件
第种方式较方便灵活性受限制第二种控制精度
较差达较精密控制调节效果建议采基准电源器件作
误差较基准
二．基准电源器件类型工作原理
种基准器件分串联型联型两种
联基准
IQ IL
RS
RL
串联基准
IQ IL
VREF VREFIF
RS
RL
IF
图 51：联基准串联基准
1．联基准
左图联基准负载联
UREFUinIFRSUin（IQ+IL）RS
负载电流发生变化时通调节IQ保持UREF稳定
类器件：LM358AD589 等
2．串联基准
右图串联基准负载串联
UREFUinIFRSUin（IQ+IL）RS
负载电流发生变化时通调节RS保持UREF稳定
类器件：AD581REF192TL431 等
79三．TL431 基准电源器件
器件电源中率高里简单介绍该器件
（）TL431 简介
图 52：TL431 结构原理
德州仪器公司（TI）生产 TL431 良热稳定性
三端调分流基准源输出电压两电阻意设置
Vref（25V） 36V 范围值（图 2）该器件典型动态
阻抗 02Ω
图 52 左图该器件符号3 引脚分：阴极（CATHODE）
阳极（ANODE）参考端（REF）
图VI 部 25V 基准源接运放反相输
入端运放特性知 REF 端（相端）电压非常接 VI
（25V）时三极中会稳定非饱电流通着 REF
端电压微变化通三极电流 1 100mA 变化然该
图绝 TL431 实际部结构简单种组合代
果设计分析应 TL431 电路时模块图开启思路理
解电路帮助
（二）TL431 应
前面提 TL431 部含 25V 基准电压 REF
端引入输出反馈时器件通阴极阳极宽范围分流控制
输出电压图 53 示电路 R1 R2 阻值确定时两者 Vo
分压引入反馈 V o 增反馈量增TL431 分流增加
导致 Vo 降显见深度负反馈电路必然 VI 等基准
电压处稳定时Vo(1+R1R2)Vref选择R1 R2 值
25V 36V 范围意电压输出特R1R2 时Vo5V
80需注意选择电阻时必须保证 TL431 工作必条件通
阴极电流 1 mA
然电路太实
清晰展示该器件应
中方法电路稍加改动
实电源电
路图 54
般阴极参考端间
引进 RC 串联网络做相位
补偿
图 53：推荐应电路电压输出
图 54 简单+5VDC 稳压电路
作基准器件TL431 恒
压源恒流源等电路中广泛采
前面讲开关电源广泛
器件作较基准
图 54：精密 5V 稳压器
第二节：光电耦合器数字开关电源中应
关光电耦合器
开关电源隔离技术抗干扰技术关重着电子元
器件迅速发展光电耦合器线性度越越高目前单片机开
关电源中隔离抗干扰器件
光耦合器称光电隔离器光电耦合器简称光耦光媒
介传输电信号器件通常发光器（红外线发光二极 LED）受
光器（光敏半导体）封装壳输入端加电信号时发光器
81发出光线受光器接受光线产生光电流输出端流出实
现电—光—电转换光媒介输入端信号耦合输出端光
电耦合器具体积寿命长触点抗干扰力强输出
输入间绝缘单传输信号等优点数字电路获广泛应
图 55：光电耦合器典型法
实际光电耦合器晶体达林顿控硅磁效应等种
输出形式
通常光电耦合器非线性模拟电路中应限
较高频率信号隔离传送普通光耦合器传输数字（开关）
信号适合传输模拟信号年问世线性光耦合器够传输连续
变化模拟电压模拟电流信号应领域拓宽
二．光耦合器性特点抗干扰作
光耦合器优点单传输信号输入端输出端完全实现
电气隔离抗干扰力强寿命长传输效率高广泛电
转换信号隔离级间隔离开关电路远距离信号传输脉放
固态继电器(SSR)仪器仪表通信设备微机接口中
光电耦合器输入阻抗般干扰源阻抗相较分
压光电耦合器输入端干扰电压较提供电流
易半导体二极发光光电耦合器外壳密封受外部光
影响光电耦合器隔离电阻隔离电容（约 pF）
阻止电路性耦合产生电磁干扰
线性方式工作光电耦合器光电耦合器输入端加控制电压
输出端会成例产生进步控制级电路电压
发光二极光敏三极组成发光二极接通发光光敏三级
导通光电耦合器电流驱动型需定电流发光二极
导通果输入信号太发光二极会导通输出信号失真
82开关电源中利线性光耦合器构成光耦反馈电路通调节控制
端电流改变占空达精密稳压目
开关电源中采电压环进行闭环调节实现输出电压稳
定输出光电耦合器作输入采样反馈信号输出驱动隔离器件
方面光电耦合器起隔离两系统线作两系统电
源相互独立消电位产生影响方面光电耦合器
发光二极电流驱动器件形成电流环路传送形式电流环路
低阻抗电路噪音敏感度低提高系统抗干扰力起
电磁兼容隔离抗干扰作会电路中高频电流电磁干扰
控制电路产生干扰
三．光耦合器技术参数
发光二极正压降VF正电流IF电流传输CTR输入
级输出级间绝缘电阻集电极发射极反击穿电压V(BR)CEO集电
极发射极饱压降VCE(sat)外传输数字信号时需考虑升时间
降时间延迟时间等参数
电流传输CTR光耦合器重参数通常直流电流传输
表示输出电压保持恒定时等直流输出电流IC直流输入电流
IF百分公式：
CTR（IOIF）X100
采光敏三极光耦合器CTR 范围 20～300（
4N35） PC817 80～160达林顿型光耦合器（ 4N30）达
100～5000表明欲获样输出电流者需较输入电
流CTR 参数晶体 hFE 某种相似处
普通光耦合器CTRIF特性曲线呈非线性IF较时非线性失
真尤严重适合传输模拟信号线性光耦合器CTRIF特性
曲线具良线性度特传输信号时交流电流传输
(ΔCTR＝ΔICΔIF)接直流电流传输CTR值适合传
输模拟电压电流信号输出输入间呈线性关系重
特性
四．线性光耦合器产品选取原
光电耦合器提供输入电路输出电路间隔离
设计电路时必须遵循列原：选光电耦合器件必须符合国
83国际关隔离击穿电压标准英国埃索柯姆(Isocom)公司美
国摩托罗拉公司生产 4N××系列( 4N254N264N35)光耦合器
目前国应十分普遍鉴类光耦合器呈现开关特性线性
度差适宜传输数字信号(高低电)单片机输出隔离
选光耦器件必须具较高耦合系数
开关电源应该选择线性光电耦合器表出常见线性光电
耦合器数
次必须正确选择线性光耦合器型号参数
第三必须遵循普通光耦选取原外必须考虑合理选择
CTR 值光耦合器电流传输(CTR)允许范围 50～200
CTR＜50时光耦中 LED 需较工作电流(IF＞50mA)
正常控制单片开关电源 IC 占空会增光耦功耗CTR
＞200启动电路者负载发生突变时单片开关电源误
触发影响正常输出
第三节：电磁兼容技术噪声
．开关电源电磁干扰
开关电源具体积重量轻效率高工作远程监控
等优点广泛应工业通讯军事民航空等领域
场合开关电源特通信开关电源强抗电磁干
扰力浪涌电网电压波动适应力静电干扰电场磁
84场电磁波等抗干扰力保证身够正常工作设备供电
稳定性
方面开关电源部功率开关整流续流二极功
率变压器高频开关方式工作电压电流波形方波
高压电流方波切换程中产生严重谐波电压电流谐
波电压电流方面通电源输入线开关电源输出线传出电
源电网供电设备电网产生干扰设备正常工
作方面严重谐波电压电流开关电源部产生电磁干扰
造成开关电源部工作稳定电源性降低部分电磁场
通开关电源机壳缝隙周围空间辐射通电源线直流输出
线产生辐射电磁场起通空间传播方式高频设备
电磁场较敏感设备造成干扰引起设备工作异常
开关电源限制负载线电源线产生传导干扰
辐射传播电磁场干扰处电磁环境中设备均够正常工
作互干扰
二．国外电磁兼容性标准
电磁兼容性指设备系统电磁环境中正常工作该
环境中设备构成承受电磁干扰力
彻底消设备电磁干扰外部切电磁干扰信号
通系统制定设备设备间相互允许产生电磁干扰
抵抗电磁干扰力标准电气设备系统间达电磁兼
容求国外量电磁兼容性标准系统设备相互达电
磁兼容性制订约束条件
国际线电干扰特委员会（CISPR）国际电工委员会(IEC)属
电磁兼容标准化组织设六分会早 1934 年开展 EMC 标
准研究中第六分会（SCC）负责制定关干扰测量接收机
测量方法标准CISPR16线电干扰抗干扰度测量设备规范
电磁兼容性测量接收机辅助设备性校准方法出详细
求CISPR17线电干扰滤波器抑制元件抑制特性测量制订
滤波器测量方法CISPR22信息技术设备线电干扰限值测量方
法规定信息技术设备 015~1000MHz 频率范围产生电磁干扰
限值CISPR24信息技术设备抗扰度限值测量方法规定信息技
85术设备外部干扰信号时域频域抗干扰性求中 CISPR16
CISPR22 CISPR24 构成信息技术设备包括通信开关电源设备电磁
兼容性测试容测试方法求目前通信开关电源电磁兼容性设计
基求
IEC 出版量基础性电磁兼容性标准中代表性
IEC61000 系列标准规定电子电气设备雷击浪涌（SURGE）
静电放电（ESD）电快速瞬变脉群（EFT）电流谐波电压跌落
电压瞬变短时中断电压起伏闪烁辐射电磁场射频电磁场引
起传导干扰抗扰度传导干扰辐射干扰等电磁兼容性求
外美国联邦委员会制定 FCC15德国电气工程师协会制订
VDE08712A1VDE08712A2VDE0878通信设备电磁兼容性
提出求
国电磁兼容性标准研究较晚采取办法引
进消化吸收洋中国电磁兼容性标准制订方法
1998 年信息产业部根 CISPR22IEC61000 系列标准 ITUT041
标准制定 YDT9831998通信电源设备电磁兼容性限值测量方
法详规定通信电源设备包括通信开关电源电磁兼容性具体
测试项目求测试方法通信电源电磁兼容性检验达标通
入网检测明确设计目标
国标等采相应国际标准 GBT176261~12 系列标准
等采 IEC61000 系列标准GB92541998信息技术设备线电
干扰限值测量方法等采 CISPR22GBT176181998信息技术
设备抗扰度限值测量方法等采 CISPR24
三．开关电源电磁兼容性问题
电磁兼容产生三素：干扰源传播途径受干扰体
开关电源工作开关状态引起电磁兼容性问题相复
杂整机电磁兼容性讲阻抗耦合线间耦合电场耦
合磁场耦合电磁波耦合种
1．阻抗耦合干扰源受干扰体电气存阻抗
通该阻抗干扰信号进入受干扰象
2．线间耦合产生干扰电压干扰电流导线 PCB 线
行布线产生相互耦合
863．电场耦合电位差存产生感应电场受干扰
体产生耦合
4．磁场耦合电流脉电源线附产生低频磁场干
扰象产生耦合
5．电磁波耦合脉动电压电流产生高频电磁
波通空间外辐射相应受干扰体产生耦合
实际种耦合方式严格区分侧重点已
开关电源中功率开关高电压高频开关方式工
作开关电压开关电流均方波该方波含高次谐波频谱达
方波频率 1000 次时电源变压器漏电感分布电容
功率开关器件工作状态非理想高频开关时常常产生
高频高压尖峰谐波振荡该谐波振荡产生高次谐波通开关
散热器间分布电容传入部电路通散热器变压器空间辐射
整流续流开关二极产生高频干扰重原
整流续流二极工作高频开关状态二极引线寄生电感
结电容存反恢复电流影响工作高电压电流
变化率产生高频振荡整流续流二极般离电源输出线较
产生高频干扰容易通直流输出线传出
开关电源提高功率数均采源功率数校正电路
时提高电路效率性减功率器件电应力量采
软开关技术中零电压零电流零电压零电流开关技术应
广泛该技术极降低开关器件产生电磁干扰软开关
损吸收电路利 LC 进行量转移利二极单导电性
实现量单转换该谐振电路中二极成电磁干扰
干扰源
开关电源中般利储电感电容器组成 LC 滤波电路实
现差模模干扰信号滤波交流方波信号转换滑直流
信号电感线圈分布电容导致电感线圈谐振频率降低
量高频干扰信号穿电感线圈交流电源线直流输出线
外传播滤波电容器着干扰信号频率升引线电感作
导致电容量滤波效果断降直达谐振频率时完全失
87电容器作变感性正确滤波电容引线长产
生电磁干扰原
开关电源 PCB 布线合理结构设计合理电源线输入滤波合
理输入输出电源线布线合理检测电路设计合理均会导致系
统工作稳定降低静电放电电快速瞬变脉群雷击浪涌
传导干扰辐射干扰辐射电磁场等抗扰性力
四．电磁兼容性研究解决方法
电磁兼容性研究般运 CISPR16 IEC61000 中规定电磁
场检测仪器种干扰信号模拟器附助设备标准测试场实验
室部通详测试分析结合电路性理解进行分析研究
电磁兼容性三素讲解决开关电源电磁兼容性三
方面入手
1） 减干扰源产生干扰信号
2） 切断干扰信号传播途径
3） 增强受干扰体抗干扰力
解决开关电源部电磁兼容性时综合运述三方
法成效益实施难易性前提
开关电源产生外干扰电源线谐波电流电源线传导干扰
电磁场辐射干扰等减干扰源方法解决方面增
强输入输出滤波电路设计改善源功率数校正（APFC）电路性
减少开关整流续流二极电压电流变化率采种软开关
电路拓扑控制方式等方面加强机壳屏蔽效果改善机壳
缝隙泄漏进行良接处理
外部抗干扰力浪涌雷击应优化交流输入直流输出
端口防雷力通常 1250µs 开路电压 820µs 短路电流组
合雷击波形量较采氧化锌压敏电阻气体放电等组
合方法解决静电放电通常通信端口控制端口信号电
路中采 TVS 相应接保护加信号电路机壳等电距
离选具抗静电干扰器件解决快速瞬变信号含宽频
谱容易模方式传入控制电路采防静电相方法减
模电感分布电容加强输入电路模信号滤波（加模电容
插入损耗型铁氧体磁环等）提高系统抗扰性
88减开关电源部干扰实现身电磁兼容性提高开关电
源稳定性性应方面入手：注意数字电路模拟电
路 PCB 布线正确区分数字电路模拟电路电源正确耦注意数
字电路模拟电路单点接电流电路电流特电流电压取样
电路单点接减阻干扰减环影响布线时注意相邻线
间间距信号性质避免产生串扰减线阻抗减高压电流
线路特变压器原边开关电源滤波电容电路包围面积减
输出整流电路续流二极电路直流滤波电路包围面积减
变压器漏电感滤波电感分布电容采谐振频率高滤波电容器
等
关传播途径问题值注意MCU液晶显示器数线
址线工作频率较高产生辐射干扰源信号电路抗外界
干扰薄弱环节适增加高抗干扰力 TVS 高频电容铁氧
体磁珠等元器件提高信号电路抗干扰力机壳距离较
信号电路应加适绝缘耐压处理等功率器件散热器变压
器电磁屏蔽层适接综合考虑种接措施助提高整机
电磁兼容性控制单元间面积接接板屏蔽改善开
关电源部工作稳定性整流器机架考虑整流器间电磁
耦合整机线布置交流输入中线线直流线防雷线间
正确关系电磁兼容量级正确分配等
第四节：功率素校正技术简述
开关电源讲功率素校正技术门新兴技术提高
开关电源效率发挥重作里简单介绍概念基原
理实际电路进行介绍感兴趣读者行查阅相关资料
．校正技术提出标准
传统开关电源功率素 045075效率极低高次谐
波含量高采功率素校正技术电源功率素提高
095099
开关电源校正概念起源 1980 年 80 年代末 90 年代获
重视推广欧洲日相继开关电源谐波提出控制标准目前
两标准：IEC5552 IEC100032
89电源效率品质电磁兼容性求日益提高开关电源功率
素校正技术成开关电源研究热点
二．功率素校正基原理
果输入整流电路直接接电阻性负载整流波形正弦
波功率素基 1高次谐波成分低
实际电路中 LC 滤波等作电流电压造成相差
电容充放电电流电感电压等会造成尖脉造成高次谐
波产生功率素明显降
假想——果整流电路变换器间插入级隔离电路
输入电路综合负载接电阻性功率素提高
三．功率素校正电路（PFC）
实际功率素校正电路两类：
源校正电路——源元件电路改善功率素减电流谐
波电路简单体积庞现少采
源校正电路——输入电路 DCDC 变换器间插入变换
器通特定控制电路电流电压反馈输出电压稳定
DCDC 变换器实现预稳方案电路复杂体积明显减
成 PFC 技术研究方
源 PFC 技术原采两级变换器第级专门作 PFC 前置
级第二级 DCDC 变换现开始研究单级变换器相关
合部分做级中形式雷级变换器电路
四．集成 PFC 控制器
针 PFC 技术研究日益成熟陆续开发系列 PFC 集成控
制电路
UC3854UC3858TDA16888FA5331PFA5332P 等类控制
芯片
说控制技术软开关技术PFC 技术提高电源品
质双刃剑关研究方兴未艾
<全文完>
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第节：功率电子器件应求
功率电子器件量应电源伺服驱动变频器电机保护器等功率电子设备
设备动化系统中必少解必
年着应日益高速发展需求推动功率电子器件制造工艺研究
发展功率电子器件飞跃性进步器件类型元化发展性越越改善
致讲功率器件发展体现方面：
1． 器件够快速恢复满足越越高速度需开关电源例采双极型
晶体时速度十千赫 MOSFET IGBT百千赫采
谐振技术开关电源达兆赫
2． 通态压降（正压降）降低减少器件损耗利提高速度减器件
体积
3． 电流控制力增电流力增速度提高矛盾目前电流控
制力特电力设备方面没器件完全代控硅
4． 额定电压：耐压高耐压电流体现驱动力重参数特电力系统
显非常重
5． 温度功耗综合性参数制约电流力开关速度等力提
高目前两方解决问题继续提高功率器件品质二改进控
制技术降低器件功耗谐振式开关电源
总体讲耐压电流力控硅目前然高某特定场合
然电流高耐压控硅般工业动化场合功率电子器件已越越
MOSFET IGBT特 IGBT 获更开始全面取代控硅做
新型功率控制器件
第二节：功率电子器件概览
． 整流二极：
二极功率电子系统中缺器件整流续流等目前较
三种选择：
1． 高效快速恢复二极压降 0812V适合功率12V 左右电源
2． 高效超快速二极0812V适合功率12V 左右电源
3． 肖特基势垒整流二极SBD04V适合 5V等低压电源缺点电阻耐压
方成正耐压低（200V）反漏电流较易热击穿速度
较快通态压降低
目前 SBD 研究前已超 1 万伏
二．功率晶体GTR
分：
单形式电流系数：1030
双形式——达林顿电流倍数：
1001000饱压降速度慢图虚线部
分达林顿
图 11：达林顿应
1实际较常达林顿模块 GTR续流二极辅助电路做
模块较早期功率电子设备中较种器件图12
种器件部典型结构
`
图 12：达林顿模块电路典型结构
两二极左侧加速二极右侧续流二极加速二极原理引进电
流串联正反馈达加速目
种器件制造水 1800V800A2KHz600V3A100KHz 左右（参考）
三． 控硅 SCR
控硅电流高耐压场合必须常规工业控制低压中电流控
制中已逐步新型器件取代
目前研制水 12KV8000A 左右（参考）
控硅换流电路复杂逐步开发门极关断晶闸GTO制造水达8KV8KA
频率 1KHz左右
SCR GTO控制电路复杂特需庞吸收电路
速度低限制应范围拓宽
集成门极换流晶闸IGCTMOS关断晶闸类器件控制门极前MOS栅
达硬关断力
四． 功率 MOSFET
功率场效应者功率场控晶体
特点驱动功率速度高安全工作区宽高压时导通电阻电压方
成正提高耐压降低高压阻抗困难
适合低压 100V 较理想器件
目前研制水 1000V65A 左右（参考）商业化产品达 60V200A2MHz
500V50A100KHz目前速度快功率器件
五． IGBT
绝缘栅双极型晶体
种器件特点集 MOSFET GTR 优点身输入阻抗高速度快热稳定性
通态电压低耐压高电流
目前种器件两方：功率二高速度发展功率 IGBT 模块达
12001800A18003300V 水（参考）速度中等电压区域（370600V）达
150180KHz
电流密度 MOSFET 芯片面积 MOSFET 40速度 MOSFET 低
电力电子器件发展程远现描述复杂 MOSFET IGBT特
IGBT 已成现代功率电子器件流面重点两种器件
第三节：功率场效应 MOSFET
功率场效应功率场控晶体
2．原理：
半导体结构分析略讲义附加相关资料供感兴趣事查阅
实际功率场效应分结型绝缘栅型通常指者中 MOS MOSFET
（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）
分 N 沟道P 沟道两种器件符号：
N 沟道 P 沟道
图 13：MOSFET 图形符号
MOS 器件电极分栅极 G漏极 D源极 S
普通 MOS 样：
耗型：栅极电压零时存导电沟道VGS正负起控制作
增强型：需正偏置栅极电压生成导电沟道达饱前VGS正偏越IDS越
般功率MOSFET数N沟道增强型般功率MOS横导
电结构垂直导电结构提高耐压电流力VMOSFET
二．特点：
种器件特点输入绝缘电阻（1 万兆欧）栅极电流基零
驱动功率速度高安全工作区宽高压时导通电阻电压方成正
提高耐压降低高压阻抗困难
适合低压 100V 较理想器件
目前研制水 1000V65A 左右（参考）
速度达百 KHz谐振技术达兆级
三．参数器件特性：
载流子注入速度取决器件电容充放电时间工作温度关系热稳
定性
（1） 转移特性：
IDUGS变化曲线成转移特性图着UGS升跨导越越
高
ID
UGS
图 14：MOSFET 转移特性
3（2） 输出特性（漏极特性）：
输出特性反应漏极电流VDS变化规律
特性VGS关联图反映种规律
图中爬坡段非饱区水段饱区横轴附截止区
点GTR区
ID
VDS
VGS
图 15：MOSFET 输出特性
VGS0 时饱电流称饱漏电流IDSS
（3）通态电阻 Ron：
通态电阻器件重参数决定电路输出电压幅度损耗
该参数温度升线性增加VGS增加通态电阻减
（4）跨导：
MOSFET 增益特性称跨导定义：
GfsΔIDΔVGS
显然数值越越反映子栅极控制力
（5）栅极阈值电压
栅极阈值电压VGS指开始规定漏极电流（1mA）时低栅极电压
具负温度系数结温增加 45 度阈值电压降 10
（6）电容
MOSFET 明显特点三极间存较明显寄生电容电容
开关速度定影响偏置电压高时电容效应加高压电子
系统会定影响
资料出栅极电荷特性图估算电容影响栅源极
例特性：
：器件开通延迟时间电
荷积聚较慢着电压增加电荷快速
升应着子开通时间电压
增加定程度电荷增加次变慢
时子已导通
VGS
QG
4图 16：栅极电荷特性
（8）正偏置安全工作区参数
MOSFET 双极型晶体样安全工作区安
全工作区四根线围成
漏极电流IDM：参数反应器件电流驱动力
漏源极电压VDSM：器件反击穿电压决定
漏极功耗PDM：子允许温升决定
漏源通态电阻Ron：MOSFET必须考虑参数通态电阻高
会影响输出效率增加损耗根求加限制
图 17：正偏置安全工作区
ID
VDS
VDSM
IDM
PCMRON
第四节：绝缘栅双极晶体 IGBT
绝缘栅双极型晶体
．原理：
半导体结构分析略讲义附加相关资料供感兴趣事查阅
该器件符号：
C C
E
G G
E
N 沟道 P 沟道
图 18：IGBT 图形符号
注意三电极分门极 G集电极 C发射极 E
5图 19：IGBT 等效电路图
面出该器件等效电路图实际相 MOS 达林顿晶体做
起时具备 MOS GTR 优点
二．特点：
种器件特点集 MOSFET GTR 优点身输入阻抗高速度快热稳定性
通态电压低耐压高电流
电流密度 MOSFET 芯片面积 MOSFET 40速度 MOSFET 略低
功率 IGBT 模块达 12001800A18003300V 水（参考）速度中等电压
区域（370600V）达 150180KHz
三．参数特性：
（1）转移特性
图 110：IGBT 转移特性
IC
UGE
特性 MOSFET 极类似反映子控制力
（2）输出特性
VCE
VGE
IC
图 111：IGBT 输出特性
三区分：
横轴：正阻断区子处截止状态
爬坡区：饱区着负载电流Ic变化UCE基变谓饱状态
水段：源区
（3）通态电压 Von：
图 112：IGBT 通态电压 MOSFET 较
6
I
VON
IGBT
MOSFET 谓通态电压指IGBT进入导通状态压降VDS电压VGS升降
图IGBT 通态电压电流较时Von MOSFET
MOSFET Von 正温度系数IGBT 电流负温度系数电流范围正温度
系数
（4）开关损耗：
常温IGBT MOSFET 关断损耗差MOSFET 开关损耗温度关系
IGBT 增加 100 度损耗增加 2 倍
开通损耗 IGBT 均 MOSFET 略二者温度较敏感呈正温度系数
两种器件开关损耗电流相关电流越损耗越高
（5）安全工作区参数ICMUCEMPCM：
IGBT安全工作区电流ICM电压UCEM功耗PCM包围区域
IC
UCE
安全工作区
ICM
UCEM
图 113：IGBT 功耗特性
集射极间电压UCEM：取决反击穿电压
集电极功耗PCM：取决允许结温
集电极电流ICM：受元件擎住效应限制
谓擎住效应问题：IGBT存寄生晶体IC定程度寄生晶
体导通栅极失控制作时漏电流增造成功耗急剧增加器件损坏
安全工作区着开关速度增加减
（6）栅极偏置电压电阻
IGBT 特性受栅极偏置控制受浪涌电压影响didt 明显栅极偏置电
压电阻 Rg 相关电压越高didt 越电阻越didt 越
栅极电压短路损坏时间关系栅极偏置电压越高短路损坏时间越
短
第二部分：开关电源基础
第节：开关电源基控制原理
．开关电源控制结构：
般开关电源致输入电路变换器控制电路输出电路四体组成
果细致划分包括：输入滤波输入整流开关电路采样基准电源较
放震荡器VF 转换基极驱动输出整流输出滤波电路等
实际开关电源保护电路功率素校正电路步整流驱动电路
辅助电路等
面典型开关电源原理框图掌握理解开关电源重意义
7
采样电路 较放
基准电源
VF 转换震荡器
基极驱动
开关器件 变压器 整流滤波
保护电路
功率素校正
滤波 整流 浪涌抑制
输入电路 变换电路 输出电路
控制电路
PM 电路（类型 PFM）
图 21：开关电源基结构框图
根控制类型PM（脉调制）电路种形式里典型 PFM 结构
二．开关电源构成原理：
（）输入电路：
线性滤波电路浪涌电流抑制电路整流电路
作：输入电网交流电源转化符合求开关电源直流输入电源
1．线性滤波电路：
抑制谐波噪声
2．浪涌滤波电路：
抑制电网浪涌电流
3．整流电路：
交流变直流
电容输入型扼流圈输入型两种开关电源数前者
（二）．变换电路：
含开关电路输出隔离（变压器）电路等开关电源电源变换通道完成
带功率电源波形进行斩波调制输出
级开关功率核心器件
1．开关电路
驱动方式：激式激式
变换电路：隔离型非隔离型谐振型
功率器件：常 GTRMOSFETIGBT
调制方式：PWMPFM混合型三种PWM 常
2．变压器输出
分抽头带抽头半波整流倍流整流时须抽头全波时必须抽头
（三）．控制电路：
驱动电路提供调制矩形脉达调节输出电压目
基准电路：提供电压基准联型基准 LM358AD589串联型基准 AD581REF192
等
采样电路：采取输出电压全部部分
8较放：采样信号基准信号较产生误差信号控制电源 PM 电路
VF 变换：误差电压信号转换频率信号
振荡器：产生高频振荡波
基极驱动电路：调制振荡信号转换成合适控制信号驱动开关基极
（四）．输出电路：
整流滤波
输出电压整流成脉动直流滑成低纹波直流电压输出整流技术现半
波全波恒功率倍流步等整流方式
第二节：类拓补结构电源分析
．非隔离型开关变换器
（）．降压变换器
Buck 电路：降压斩波器入出极性相
稳态时电感充放电伏秒积相等：
（UiUo）*tonUo*toff
Ui*tonUo*tonUo*toff
Ui*tonUo(ton+toff)
UoUiton(ton+toff) Δ
输入输出电压关系：
UoUiΔ(占空)
Uo
S
VD
L
C
图 22：Buck 电路拓补结构
开关 S 通时输入电源通L 波 C 滤波负载端提供电流S 关断
L 通二极续流保持负载电流连续输出电压占空作会超输入电源电
压
（二）．升压变换器
Boost 电路：升压斩波器入出极性相
利样方法根稳态时电感 L 充放电伏秒积相等原理推导出电压
关系：
UoUi1（1Δ）
Ui Uo S
VD L
C
图 23：Boost 电路拓补结构
9电路开关负载构成联 S 通时电流通 L 波
电源L充电S断时L负载电源放电输出电压输入电压Ui+UL升压
作
（三）．逆变换器
BuckBoost 电路：升降压斩波器入出极性相反电感传输
电压关系：UoUiΔ（1Δ）
Uo
S VD
I
L Ui C
图 24：BuckBoost 电路拓补结构
S 通时输入电源仅电感充电S 断时通电感负载放电实现电源传输
里 L 传输量器件
（四）．丘克变换器
Cuk 电路：升降压斩波器入出极性相反电容传输
电压关系：UoUiΔ（1Δ）
N2
C1
T
C2
L2
R Uo
VD
L1
S Ui
图 25：Cuk 变换器电路拓补结构
开关 S 闭合时Ui L1 充电 S 断开时Ui+EL1 通 VD C1 进行充电
S 闭合时VD 关断C1 通 L2C2 滤波负载放电L1 继续充电
里 C1 传递量输出极性输入相反
二．隔离型开关变换器
1．推挽型变换器
面推挽型变换器电路
S2
S1
L
C R
N1
N1
N2
N2
Ui
Uo
T
10图 26：推挽型变换电路
S1 S2 轮流导通二次侧产生交变脉动电流全波整流转换直流信
号 LC 滤波送负载
电感 L 开关变 1 时实际类似降压变换器
2．半桥型变换器
图 26 出半桥型变换器电路图
S1 S2 轮流导通时次侧通电源S1TC2电源电源C1TS2电源产
生交变电流二次侧产生交变脉动电流全波整流转换直流信号L
C 滤波送负载
样电路相降压式拓补结构
C 2Ui
S2
S1
L
R N1
N2
N2
Uo
T C1
C2
图 27：半桥式变换电路
3．全桥型变换器
图全桥变换器电路
C Ui
S3
S2
L
R N1
N2
N2 Uo
T
S4
S1
图 28：全桥式变换电路
S1S3 S2S4 两两轮流导通时次侧通电源S2TS4电源电源
S1TS3电源产生交变电流二次侧产生交变脉动电流全波整流转换
直流信号 LC 滤波送负载
电路相降压式拓补结构
4．正激型变换器
图正激式变换器
11
T
N3 C
L
R N2 Uo
S
N1
VD1
VD2
VD3
Ui 图 29：正激型变换器电路
S 导通时原边输入电源N1S输入电源产生电流 S 断开时N1 量
转移 N3 N3电源VD3 输入端释放量避免变压器饱VD1 整流VD2
S 断开期间续流
5．隔离型 Cuk 变换器
隔离型 Cuk 变换器电路示：
图 210：隔离型 Cuk 变换器
S导通时UiL1 充电S断开时Ui+EL1C11 变压器原边放电时C11
充电电流方附边感应出脉动直流信号通VDC12 反充电S导通
期间C12 反压VD关断通L2C2 滤波负载放电
里 C12 明显传递量 Cuk 电路电容传输变换电路
6．电流变换器
量回馈型电流变换器电路图示
图 211：量回馈型电流变换器电路
该电路推挽电路类似通路串联电感作 S1
S2 断开期间变压器量转移 N3 绕组通 VD3 回馈输入端
（图怀疑 N3 名端反）
面升压型变换器电路图：
图 212：升压型电流变换器电路
N2
C12
T
C2
L2
R UoS N1
VD
Ui
L1 C11
S2
S1
C R
N1
N1
N2
N2
Ui
Uo
T
N4
N3
VD1
VD2
VD3
S2
S1
C R
N1
N1
N2
N2
Ui
Uo
T
L
VD1
VD2
12该电路推挽电路类似通路串联电感开关导通期间L 积
蓄量侧开关断开时电感电动势 Ui 叠加起侧放电L
升压作
三．准谐振型变换器
脉调制电路中加入 RL 谐振电路流开关电流子两端压降
准正弦波种开关电源成谐振式开关电源
利定控制技术实现开关电流电压波形零时切换样缩
电源体积增电源控制力提高开关速度改善纹波极处谐振开关
电源前开关电源发展流技术分：
1．ZCS——零电流开关开关零电流时关断
2．ZVS——零电压开关开关零电压时关断
具体关技术简单介绍见面相关容
四．开关电源分类总结
开关电源分类
（）．控制方式：
脉调制变换器：驱动波形方波PWMPFM混合式
谐振式变换器：驱动波形正弦波分 ZCS（零电流谐振开关）ZVS（零电压谐
振开关）两种
（二）．电压转换形式：
1．ACDC：次电源
整流电源
2．DCDC：二次电源
1)Buck 电路：降压斩波器入出极性相
2)Boost：升压斩波器入出极性相
3)BuckBoost：升降压斩波器入出极性相反电感传输
4)Cuk：升降压斩波器入出极性相反电容传输
（三）．拓补结构：
1．隔离型：变压器
2．非隔离型：变压器
第三节：谐振式电源软开关技术
节讨谐振式开关电源关知识
§231．电路谐振现象
更理解谐振式电源里回忆电路谐振条件特点
串联电路谐振
RLC 串联电路正弦电压作复阻抗：
ZR+j(ωL1ωC)
定条件XLXCωL1ωC ZR时电路状态称串联谐振
明显串联谐振特点：
1．阻抗角等零电路呈纯电阻性电路端电压U电流I相
2．时阻抗电路电流效值达
3．谐振频率：ωo1√LC
4．谐振系数品质素：
QωoLR1ωoCR（√LC）R
串联谐振时LC电压彼抵消称电压谐振外部LC部分
类似短路
13时 UcUL 输入电压UQ倍Q值越振荡越强
里 Z0√LC称特性阻抗决定谐振强度
5．谐振发生时CL 中量断互相转换二者间反复进行充放电程形
成正弦波振荡
二联电路谐振
RLC 联电路正弦电压作复导纳：
Y1Rj(1ωLωC)
定条件YLYC 1ωLωC Y1R时电路状态称联谐振
明显串谐振特点：
1．导纳角等零电路呈纯电阻性电路端电压U电流I相
2．时导纳电路电流效值达
3．谐振频率：ωo1√LC
4．联谐振时LC电流彼抵消称电流谐振外部LC
部分类似开路LC效电流达
5．谐振发生时CL 中量断互相转换二者间反复进行充放电程形
成正弦波振荡
§232．谐振式电源基原理
谐振式电源新型开关电源发展方利谐振电路产生正弦波正弦波
零时切换开关提高开关控制力减电源体积时
电源谐波成分降低外电源频率幅度提高PWM 般达百 K
谐振开关电源达 1M
普通传统开关电源功率素 0407谐振式电源结合功率素校正技术功率
素达 095 甚接 1抑制电网污染
种开关电源分：
1．ZCS——零电流开关开关零电流时关断
2．ZVS——零电压开关开关零电压时关断
脉调制电路中加入 LC 谐振电路流开关电流子两端压降
准正弦波面两种开关简单原理图
IcUi
S Lr
Cr
VD IcUi
S
Lr Cr
VD
S
图 213：电流谐振式开关电路 电压谐振式开关电路
Is
Ts
Ton Toff
S
Us
Ts
on
off
14ZCS 电流谐振开关中LrCr 构成谐振电路通 Lr 谐振电流通 S
控制开关电流零时进行切换谐振电路电流正弦波 Us 矩形波电压
ZVS 电压谐振开关中LrCr 构成谐振电路 Cr 端谐振电压联 S
控制开关电压零时进行切换谐振电路电压正弦波 Is 接矩形波
两种电路开关切换时电流电压重叠区切换功率
开关电源半波然设计成全波半波谐振开关全波
谐振开关区分
§233．谐振开关动态程分析
实际谐振开关中谓谐振真正理谐振 LC 电路送
电瞬间产生阻尼振荡程面程做分析解谐振开关
工作原理
零电流开关
实际零电流开关谐振部分拓补分 L 型 M 型面两组图形示：
图 214：L 型零电流谐振开关（中半波右全波）
图 215：M 型零电流谐振开关（中半波右全波）
里 L1 限制 didtC1 传输量开关导通时构成串联谐振
零电流开关代 PWM 电路半导体开关组成谐振式变换器电路 Buck 电路
拓补结果电路：
S L1
C1
S L1
C1
VD1
S
L1
C1
VD1
S L1
C1
S L1
C1
VD1
S
L1
C1
VD1
Vi
VD2
VD1
L1
L2
C2 RL
S
C1
V0
i1
图 216：Buck 型准谐振 ZCS 变换器（L 型）
15
图 217：Buck 型准谐振 ZCS 变换器（M 型）
里分析 L 型电路工作程
假定理想器件组成电源L2 远L1L2 左侧认流L2
C2RL输出电流恒流源电流I0谐振角频率：
ω01√L1C1
特性阻抗：
Z0 √L1C1）
Vi
VD2
VD1
L1
L2
C2 RL
S
C1 V0
动态程：
1．线性阶段（t0t1）：
S导通前VD2 处续流阶段时VVD2VC10S导通时L1 电流 0 开始升
续流没结束时初始VL1Vi
VL1ViL1didtL1 初始电流 0：
i1Vi(tt0)L1式 1
t1 时刻达负载电流I0：
阶段持续时间：
T1t1t0L1I0Vi
式 1出阶段i1时间线性函数
2．谐振阶段（t1t2）：
电流i1升期间i1I0时i1法供应恒流I0续流程维持i1I0
时i1I0C1 充电VD2 开始承受正压VD2 电流降截止L1C1 开始串联谐
振i1 谐振继续升
iC1C1dVC1dti1I0
VL1L1di1dtViVC1
：
i1I0+ iC1I0+ViZ0*sinω0 (tt1)式 2
中iC1谐振电流
VC1ViVL1 Vi Vicosω0 (tt1) Vi [1icosω0 (tt1)]式 3
谐振ta时刻谐振电流零半波开关开关行关断果全波开关
开关关断通VD1 进行阻尼振荡电容量馈送回电源时刻tb电流第二次
0阶段结束时时刻t2
VC1i1谐振半周期i1I0时达值i1第次零（ta）时S断开半
波开关谐振阶段结束全波开关C1半周期阻尼振荡电流 0（tb）时
放电较值
式 23出谐振阶段ta前i1VC1时间正弦函数全波开关
段时间阻尼振荡波
163．恢复阶段（t2t3）：
VC1 滞 14 谐振周期t2 L2 作继续负载放电直
VC10阶段考虑电流方性：
I0C1dVC1dt
：VC1 VC1（t2）I0（tt2）C1式 4
阶段VC1时间线性函数电压VC1（t2）逐步降零半波开
关开关分压线性升输入电源值
4．续流阶段（t3t4）：
电容放电零VD2反压消失导通L2负载进行续流保持电流I0连
续
时根电路求选择适时间次开通 S重新开始线性阶段
根导出公式波形图：
t
t
t
t
t
t
t
t
S
iL
VS
ON
图 218：半波 ZCS 开关波形 全波 ZCS 开关波形
分析出ZCS 谐振开关变换器开关总电流 0 时进行切换
实际情况理想分析VC1超前
M 型电路分析方法类似赘述
二零电压开关
ZCS S 导通时谐振 ZVS S 截止时谐振二者形成偶关系分析程
体类似处略
综合分析程出该拓补谐振结构实现 PFM 调节法实
现 PWM原脉宽度仅受谐振参数控制实现 PWM需增加辅助开关
节四软开关技术常见拓补简介中予介绍
§234．软开关技术常见软开关拓补简介
软开关技术实际利电容电感谐振开关器件中电流电压正弦
准正弦规律变化电流零时器件关断电压零时器件开通实现开关
似零损耗时助提高频率提高开关容量减噪声
相软开关普通开关电源转换器硬开关
控制方式软开关分：脉宽度脉频率调制式（PFM）脉频率调制
式（PWM）脉移相式（PS）三种
VC1
ONS
iL
VS
VC1
t0 t1 t3 t4 t0 t1 t3 t4t2
t2
I0
17PWM 变换器
PWM 控制方式指开关工作频率恒定前期通调节脉宽度方法实
现稳定输出应方式适中功率开关电源
1．零电流开关 PWM 变换器
图 219：Buck 型 ZCSPWM 变换器
图增加辅助开关控制 Buck 型零电流开关变换器工作程前面程略
差异：
1）线性阶段（S1S2 导通）：开始时LR作S1 零电流导通Uin
作ILR线性升达ILRIo
2）正谐振阶段（S1S2 导通关断）：ILRIo时CR开始产生电压VD零
电流然关断LRCR开始谐振半谐振周期ILR次谐振IoUCR升
值ICR 零S2 关断UCRILR保持法继续谐振
3）保持阶段（S1 导通S2 关断）：状态保持时间PWM电路求定保持期
间Uin正常负载I0供电
4）反谐振阶段（S1 导通关断S2 导通）：需关断S1 时控制重新
开S2时LR作S2 电流 0谐振次开始ILR反谐振 0 时 S1 零
电流零电压完成关断
5）恢复阶段（S1 关断S2 导通）：UCR Io作衰减 0
6）续流阶段（S1 关断S2 导通关断）：UCR衰减 0 VD然导通开始续流
VD短路作S2 周期前零压零电流方式完成关断
见S1 前四阶段（线性谐振保持）均导通恢复续流时关断S2
作隔断谐振产生保持阶段S1S2 效控制产生 PWM 效果利谐振
实现身软开关
该电路开关二极均零电压零电流条件通断开关电压应力低
电流应力（谐振作）续流二极电压应力谐振电感通路负
载输入等影响 ZCS 工作状态
2．零电压开关 PWM 变换器
VDS
I0ILR
LR LLS1
VD1 Uin CS R0S2 VD
CR
Uos CR
VD1
VD4
LL
CS R0
S1
S2
LR
I0VD2
VD3
18图 220：Boost 型 ZVSPWM 变换器
面Boost型零电压谐振变换器次S1 导通前首先辅助开关S2 导通
谐振电路起振S1 两端电压谐振 0 开通S1S1 导通迅速关断S2谐振停止
时电路常规PWM方式运行样利谐振次关断S1CR开关
实现零关断S1S2 配合控制实现软开关PWM调节
该电路实现开关零压导通保持恒频率运行较宽输入电压负载
电流范围满足 ZVS 条件二极零电流关断期缺点辅助开关软件开关
条件运行开关相处理少量谐振量
3．源钳位零电压开关 PWM 变换器
图源钳位ZVS开关PWM变换器隔离型降压变换器中LR变压器
漏电感LM变压器激磁电感CRS1S2 结电容电路巧妙利电路寄
生LRCR产生谐振达ZVS条件时CR电压钳位作防止S1 关断时压
里辅助开关 S2 样通控制谐振时刻配合 S1 进行软开关该电路具体
工作程略
图 221：源钳位 ZVSPWM 正激变换器
（开关课堂讲解略）
二PFM 变换器
PFM 指通调节脉频率（开关工作频率）实现稳压输出控制电路
相简单工作频率稳定般负载输入电压相稳定场合
1．Buck 零电流开关变换器
图 222：Buck 型 ZCS 准谐振变换器
该电路前面动态程分析讲典型 ZCS 降压型拓补结构利谐振电流
零实现 S1 通断脉宽事实受谐振电路参数控制控制S1 开通时刻（
频率）实现 PFM
2．Buck 零电压开关变换器
R0
I0
Uos
CR VD
VDS
LR
L1
C1
S1
Uos
LMCC
R0
S2
CS
LR
S1
CR
19
Uin
CBRB VD
VDS
LBRB
CBRB RB0B
S
CBSB
IB0B
图 223：Buck 型 ZVS 准谐振变换器
电路Buck型电路结构利直接利输出电感作谐振电感CR产生谐振
程：
1）线性阶段（S导通）：S导通时输入电压UinCR充电提供输出恒流I0开始时
续流程没结束VD维持段时间LR提供电流
2）谐振阶段 1（S导通关断）：着CR电压升VD逐步承受反压关断LRCR开始谐振
输入电源提供负载恒定电流提供谐振电流电源钳位作VD法恢复续流谐振中
选择某时刻关断S关断时两端电压 0
3）谐振阶段 2（S关断）：LRCRCS谐振CR电压谐振零时VD重新导通续
流
4）谐振阶段 3（S关断导通）：续流期间LRC S继续谐振CS电压零时重新开通S
电路利 S 关断时刻达 PFM 调节
三PS 软开关变换器
脉移相软开关变换器桥式变换器桥式变换器必须角开关时导通时输出功
率通调整角开关重合角度达调节电压目中功率电源中常
种变换器
1．移相全桥零电压零电流变换器
图移相式 PSFBZVZCSPWM（移相全桥零电压零电流脉宽调制）变换器电路拓补结构图
C1CC 2C开关结电容联电容LR变压器漏电感LS串联饱电感Cb阻断电容
VD1VD4做续流二极
原理简述：全波桥软开关变换器S3S4移相时滞S1S2称
超前桥臂S3S4称滞桥臂S1S2LRLSC1CC2C副边耦合电感等谐振作实
现零电压开关电流零时阻断电容饱电感作零电流定保持时间期
间S3S4实现零开关
果LSCb掉S3S4两端联两谐振电容构成移相全桥零电压变换器
图 224：移相全桥零电压零电流变换器
Uos
R0
S1
S2
S3
S4
C1C
C2C
VD1
VD2
VD3
VD4
Cb LS
LR
Lr
Cr
2．称移相全桥零电压零电流变换器
20图中超前臂外接旁路电容反二极滞臂没称称
移相全桥变换器电路样通谐振零压时开关 S1S3零电流开关 S2
S4
电路称全桥区称全桥滞桥臂续流二极电容
电流零形成反流通渠道较电感维持电流零时间
完成滞桥臂开关称全桥滞桥臂没通路零保
持零电流便完成滞臂开关
时称全桥电路原边串联较电感电源效率会定损失
称电路串较电感损耗降低电源效率提高
面该电路工作程点分析：
Vi
R0
S1
S3
S2
S4
C1
C2
VD1
VD2
LK
L0
C0
C3
SC
CC
图 225：称移相全桥零电压零电流变换器
1） 先角导通 S1S4 开通时原边量正常副边传输C2Cc 充电
2） S1 关断时C1 充电C2 放电原边电流方变C1 升渐进
S1 属零压关断
3） C2 放电零VD2 开始反导通时控制S3 导通S3 零压导
通
4） S3 导通升触发单稳态脉控制辅 Sc 导通时Cc 电压瞬间
接变压器副边原边产生瞬间高压较高电压加快原边电流
迅速复位零
5） 电流回零辅关断时副边钳制似短路低电压原边电
压迅速降低C3 电压反加S4 促S4 零电流关断
6） 时Lk作时零电流开通S2电流换成功进入半周
期
7） 副边原边换时完成换 Cc 存抑制整流
反尖峰电压
第四节：软开关技术应发展概况
实提高输入电压负载变化适应力降低开关电压电流应力
减少开关损耗等目改进型软开关类型许问题需讨远
远篇幅探讨里简单浏览相关典型软开关电路感兴趣者查阅相
关专业资料
21． 半桥称 PWM 变换器
全桥变换器合适控制方案半桥电路组成称 ZVS 变换器
法构成 ZVZCS 电路实现开关零压切换宽负载输入电压范围实
现恒频 PWM 调节
二． 源源软开关
般软开关分源源两种传统软开关附加源器件（开关）
控制电路年逐步开始开发源软开关促进电路简化开关电源成
降低
项技术关键简单电路结构实现 dvdtdidt 降低效完成
ZVSZCS 控制消电路中源部分
三． DCDC 变换器
DCDC 变换器实际前面讲类变换器掉开关电源输入电路部
分输出整流器件形成简单 DCDC 转换模块类器件目前取较范围应
户简单构件电源系统
种器件研发成开关电源重分支
四． 软开关逆变器
软开关概念全桥电路适改进构成软开关全桥源逆变器电路
软开关技术应仅仅限开关电源身类似功率变换电路
技术实现功率器件软开关降低损耗提高效率典型变频器电
机保护器
五． 三电电路
功率高电压变换电路中子电压应力必须量降低研发谓三
电电路通增加变换电感电容器件达降低电压应力目方案
开关电压应力降低输入直流电压半
六． 电路发展方
变换器电路实际问题需讨限时间完全涉
变换器目前发展体两趋势：
1 高功率密度电流发展满足高功率电源需
2 低压发展满足低损耗系统需目前1VDC电源方展开系列
研究
第三部分：二越开关电源
第节：二越开关电源集成控制芯片
目前集成开关电源控制芯片技术已十分成熟开关电源制造带极便利
促进成降
类芯片含：MOS 智开关电源理电路半桥全桥逆变器PWM 专 SPIC
线性集成稳压器开关集成稳压器等
二越电源电源控制芯片：M51995AFP面介绍种芯片
§311．芯片脚排列说明
芯片 M51995AP 扩
展 M51995AP 脚排列见图 19
引脚定义：
22
图 31：M51995AP 脚排列图
COLLECTOR：图腾柱输出集电极
Vout：图腾柱输出
EMITTER：图腾柱输出发射极
VF：VF 控制端
ONOFF：工作端
OVP：压保护端
DET：检测端
FB：电压反馈端
T－ON：计时电阻 ON 端
CF：计时电容端
T－OFF：计时电阻 OFF 端
CT：断续方式工作检测电容端
GND：芯片
CLM－：负压流检测端
CLM＋：正压流检测端
图 32：M51995APF 脚排列图
出 561516 四脚提供两热沉控制端外余相
§312．芯片基特性：
芯片特性：
M51995A MITSUBISHI 公司推出专门 ACDC 变换设计离线式开关电源初级
PWM 控制芯片该芯片置容量图腾柱电路直接驱动 MOSFETM51995A 仅具
高频振荡快速输出力具快速响应电流限制功特点流
时采断续方式工作具备流短路保护功
芯片特征：
500kHz 工作频率
23输出电流达 2A输出升时间 60μs降时间 40μs
起动电流典型值 90μA
起动关闭电压间压差：起动电压 16V关闭电压 10V
改进图腾柱输出方法穿透电流
流保护采断续方式工作
逐脉方法快速限制电流
具备欠压压锁存电路
二推荐条件：
电源：1236V
工作频率： 500KHz
振荡频率设置电阻：Ron：1075KRoff：230K
三特性图简介：
里选择介绍该器件特性
图 33：功率温度曲线 图 34：IccVcc 曲线（正常工作）
1．功率温度特性：
功率限温度限负温度特性斜线组成低温区（25 度）
受功耗限制高温区（85 度）受高允许温度限制2585 度区域呈负温度
特性芯片应控制范围
2．IccVcc 特性：
IccVcc 指电源电流电压关系该特性具滞回特性开启电压关闭电压
高前者 16V者 10V频 率越
高芯片电流相越
24
图 35：振荡频率温度曲线 图 36：占空温度曲线
3．振荡频率温度特性
该芯片置振荡元件需外接振荡电路 该电路频率温度变化呈
现负温度特性
4．占空温度特性
占空温度变化略成负温度特性
实际温度会影响器件特性精密电路种影响必须考虑
图 37：输出高电拉电流曲线 图 38：输出低电灌电流曲线
5．输出高电拉电流特性
芯片工作灌电流低电状态特性该器件额定电流 2A
6．输出低电灌电流特性
芯片工作拉电流高电状态特性
25
图 39：占空FB 输入电流曲线
7．占空FB 输入电流特性
特性反应电源反馈电流占空关系电流区占空基受反馈
电流影响 05mA 二者呈线性关系反馈信号越强占空越低利
特性效实现反馈调节程
§313．芯片工作原理分析
．芯片原理图：
M51995A 原理框图图 310 示振荡器反馈电压检测变换PWM
较PWM 锁存压锁存欠压锁存断续工作电路断续方式振荡控制电路驱动输
出部基准电压等部分组成
图 310：
M51995A 原理
框图
二芯片应原
理分析：
（）振荡器
1．振荡器原理：
振荡电路
等效电路图 22
示CF 电压
恒流源充放
电呈三角波
26
图 311：振荡器等效电路
Ron：充电电阻Roff：放电电阻Cf：计时电容
图 311开关 S1 闭合时 CF 进行充电充电电流 Ron 控制调整程
：Ron 电阻增时——输入级基极电流减——造成 V1 基极电流减——减
V1 集电极电流（充电电流）反Ron 减时CF 充电电流增
开关 S1 断开S2接通电容 CF 时CF V2 放电放电电流取决V2 导通深度
V2 导通深度决定基极电位基极电位受集电极控制程：放电
电阻 Roff 增时——较晶体集电极电流减电位升—— V3 基极电流减
——V3 集电极电流减V3两端压降增——时V2集电极电位降——
V2 基极电位降——V2 集电极电流放电电流减反Roff 减时CF 放电电
流增加
图中V2V3 集电极连接基极实际变成二极V4 V2
源负载 V3 提供 V2 基极偏置电流
振荡器开关 S1S2 部充放电控制信号控制
2．振荡器相关计算分析：
断续方式振荡器控制电路工作时关数核算关系：
占空时间
死区时间
实际振荡 周期二者
中VTON≈45VVTOFF≈35VVOSCH≈44VVOSCL≈20V
芯片输出脉宽三角波升时
间输出关断时间（死区时间）
三角波降时间
27 图 312：振荡器波形图
发生流时断续方式振荡控制电路开始工作时 T－off 端电压赖 VF
控制端电压振荡器死区时间延长
占空时间
死区时间
实际振荡周期二者
中VTON≈45VVOSCH≈44VVOSCL≈20V VVFO≈04V
VVFVVF0<0取VVFVVF00VVFVVF0>VOFF35V取VVFVVF035V 035V范围
取实际值UVF>35V时振荡器工作没发生流时样
时振荡波形启动时三角波零开始外稳态时图 312 类似
面出振荡频率CF占空Roff 曲线关系
图 313：振荡频率CF 曲线 图 314：占空Roff 曲线
3．VF 端应方法：
28图 315：正激式变换器中 VF 端应
通常 VF 端电压正变换器输出电压样发生流输出电压变低时
VF 变低 Cf 放电电流减死区时间（放电时间）相应变长进步降低
占空
然 VF 端反馈电压通隔离变压器相关绕组分压获
（二）PWM 较锁存部分
图 316 PWM 较锁存部分电路图：
图 316：PWM 较锁存
FB：电压反馈端E点OSC应该振荡电路产生矩形波高电时应充电低电
应放电
图出A点电位FB波动规律相A点电位振荡三角波较锁存
振荡器输出控制信号逻辑组合输出点波形图 317 示BCDE
点逻辑关系：
D点三角波高出A点反馈时高电低A点时低电
BD·E*B点波形
CB*·E*C点输出波形
图 317：PWM 较锁存部分点波形
29 图中出电源输出越低反馈电压VFB越高（IFB）C点波形脉越宽
该信号反送芯片输出开关基极样电源输出开关基极激励信号
正电源输出构成负反馈关系实现电源输出调节
（三）输出电路
芯片输出电路应该优良灌电流拉电流力便驱动MOSFET图腾柱电路恰
满足点穿透电流较样引起 IC 电流增增加芯片损耗
增加噪声电压该芯片通改进图腾柱电路穿透电流常规 1A 左右降低
100mA
C
VC
VOUT
图 318：输出电路
逻辑关系输出电路较锁存电路C点输出高电期间开通（芯片输出
高电电源开关导通）触发电源电路输出电源电压变低时FB
反馈电压越高（IFB）C脉越宽输出时间越长电源电压回升反然
（四）电流限制电路
图 317 中果A点波形三角波升相交前电流限制端CLM＋CLM－
电压超阈值（＋200mV－200mV）流信号输出截止截止状态持续
周期实际该信号控制状态接死区时间里复位电流限制电路
周期起作称逐脉电流限制
实际应电路消寄生电容引起噪声电压影响需 RC 组成低通
滤波器图 319 示
具体电流极限电路波形见图 320
图 319： CLM＋(pin14)CLM－(pin15)
30连接
建议RNF电阻采范围 10100 欧保证CLM端合适输入电流
图 320：电流限制电路波形图
（五）断续方式振荡控制电路
CLM 端达阈值时电流限制电路脉形式发出电流限制信号 Vout 输出
高电期间电流限制锁存电路输出高电控制级电路时断续方式振
荡控制电路开始工作输出高电图 321 时序图
种情况 VF 端反馈电压低 3VDC 时该电路启动工作
图 322 出非断续时时序图两图形出该电路工作方式
图 321：断续方式振荡控制电路时序
31
图 322：非断续方式电路点信号时序
（六）断续方式工作电路
图 323：断续方式工作电路图
断续方式振荡控制电路输出高电 VF 端电压（间接反映Vout）降低
约 3V 界值时断续方式电路开始工作
图 323 断续方式电路原理图VF端电压高UTHTIME（断续方式振荡控制
电路）时晶体V导通CT端电位接GNDVF端电压低UTHTIME（载断续情况）
时晶体V截止CT充放电SWA闭合SWB断开时CT 120μA电流充电SWB
闭合SBA断开时CT 15μA电流放电CT端呈三角波CT端电压升期
会产生输出脉CT端三角波频率远远低开
关振荡频率样功率电路中包括次级整流二极
元器件效保护防流引起热
图 324：断续方式VccIcc 特性图
断续图 324 出断续时 VccIcc 特性图
方式时
保护
电路作
Icc
非常
仅正常
工作 110 左右 图
325 CT 端断续工作时波 形图
断续方式时CT 接
图 325：CT 端断续时波形图
32（七）电压检测电路
图 327：ONOFF 电路
图 328 建议外部连接方法图
中开关晶体光耦代
果须控制芯片工作时ONOFF 端
直接接
图
328：
择偏置电阻 R1适降低芯片电 压 Vcc
DET 端控制输出电压DET 端
FB 端间电路联型调电压基
准芯片 431 非常相似DET 端电压高 25V
时运放具吸收电流力低 25V 时输
出高阻DET FB 端具反相特性
间应接串接电阻电容利相位
补偿两点电位绝接电阻
加电容电容隔直力
图 326：检测电路等效图
DET 端时接
（八）ONOFF 电路部分
ONOFF 端子开关芯片工作
Q4 基极接恒流源具迟滞特性
外电路信号变化缓慢会出
现误动作压保护（OVP） OFF 状态
芯片工作电流均起动电路提供
ONOFF 端低电时芯片工作阈值电
压 24V
ONOFF 外部电路
图 329 芯片关断期间
VccIcc 特性图时通 适选
33图 329：OFF 时 VccIcc 特性
（九）压保护（OVP）电路
OVP 端子实现压保护具迟滞特性Q2Q3构成正反馈电路
OVP 端高 750mV 阈值电压时芯片进入压保护状态（OVP）芯片
停止
必须输入 I2 约 800 微安 8mA 电流触发 OVP 工作 OVP 作
期
电容
结合机器具体
电路讨
复位须 OVP 端电压低阈值 VCC 低 OVP 复位供电电压
（典型值 9V）
图 330：OVP 电路 图 331：OVP 作时 VccIcc 特性
恒流源 I2 OVP 操作时约 150 微安操作时减少 2 微安
间Icc 应该少提供 20 微安电流适设置R1 偏置实现
图 331 OVP 作时 VccIcc 特性
OVP 电流作时 I2作时约等 I2+Ic2果需
OVP 电位直保持 OVP 间接
该芯片具体应许需注意问题
34§314．典型应实例
M51995AP 正激反激变换器中应
正激式变换器中交流输入全波整流滑滤波进行开关变换
次级 压
通道反馈通道增益决定
输出幅度OVP 压保护反馈保护点取决稳压流检测电
流互
图
333
M519
P
反
激式
图 332 333 分
组输出稳压控制输出（Vout1）进行隔离变
器原边半绕组开关通时提供泄放通路采样误差放采
431 基准芯片光耦提高输出精度隔离初级次级电压Ron 推荐 10k
75kRoff 推荐 2k 30k电源电压推荐 12V 17V流 R1 起动
电阻起动电流推荐 300μA 稳定起动
图 332：M51995AP 正激式变换器中应
图中FB 电压反馈基准电源 431
感器 A电源右部外部信号进行开关
图反激型开关电源实例
：
95A
35 36
第二
该电路实际较简单普通 PWM 开关电源电路脉宽度
波较
沟道电压 600V
源器件时引入流保护电路等
似面具体分析单元电路
结构
变换器中应
节：二越电源电路分析
§321．二越电源电路原理图
动调节取决反馈电振荡器三角
正激式隔离开关电源电路隔离变压器包括三绕组原边
副边第三绕组第三绕组芯片提供启动电路电源
整电路结构简单单结构开关MOSFET
器件开关型号：2SK1939（2501）富士电机产品N
8A功率 100W
电路线性光电耦合器输出端引回 FB 电压 OVP 压反馈FB
电压基准基准电
出非谐振式变换器常规硬开关
图 334图 335 该电源原理图
电源输出电压 5VDC
控制环节设计前面芯片分析相
原理
G
C51
C54
S25SC6M
2
2
0
0
u
F
1
0
V
2
2
0
0
u
F
1
0
V
1
5
0
1
5
0
光电 2
光电 1
1
5
0
1
5
0
3
3
0
4
7
1
1
k
8
2
0
5
6
0
1
5
67
89
+
—
G
033uF
1
0
0
k
1
0
0
k
1
0
0
k
L
N
G J21
TH19Ω
400V180uF
C14 C15
C18
250V5A
CN1
C11
L11
SS11
C12 C13
Gnd
Vi
输入电路
输出电路
图 334：二越机器开关电源原理图（输入输出部分）
37 38
0
045nF 67
89
1
3
4
5
Vcc
39k 39k
39k 39k
39k
0
0
4R7
51
T11
TR32
2SD1457
Gnd
100V47u
C31
47k
18k 22k
22 22
22 22
045nF
图 335：二越机器开关电源原理图（控制电路变换器部分）
VBiB
Vcc
输出电路
Gnd
CF
Ton
Toff
VF
CLM+ CLM CT
E
C
Vout
DET FB
HeatSink
22k
47k
100
100
150
100
15k
ONOFF
OVP
0
150
Vcc
0
8 220
光电 2 光电 1
Vcc 0 0 0 0
§322．电路分解分析
输入电路
033uF
1
0
0
k
1
0
0
k
1
0
0
k
L
N
G J21
TH19Ω
400V180uF
C14 C15
C18
G
250V5A
CN1
C11
L11
SS11
C12 C13
Gnd
图 336：二越电源输入电路
该电路包含滤波浪涌抑制全波整流电路
输入电路电容 C11C12C13 滤波滤高频噪声电抗器
L11 浪涌抑制电容 C14C15C18 耦
输入 220VAC 电压全波整流产生变换器需直流电压
提供控制电路必须工作电源
J21 短路线TH 流电阻发生流时器件熔断
二起动电路
045nF
G
图 337：二越电源启动电路
J21
TH1
400V180uF
C18
6
7
1
3
4
5
MOSFETD极
反馈电路A
Vcc
39k 39k
39k 39k
39k
0 0
4R7
51
T11
TR32
22 22
22 22
045nF
2SD1457
Gnd
100V47u
C31
47k
18k
C电流极限电
22k
39启动电路输入整流电源提供芯片 Vcc 电源电路般
隔离变压器原边者第三边提供典型值 1217V输出电压般
Vcc2V
里隔离变压器 T11 13 绕组原边绕组45 辅助绕
组67 副边输出绕组D1457 NPN 硅三极电源耦电容建议
10—47uF启动电流少 300uA
该电路第三边（辅助绕组）供电常规芯片启动电路较
差C31 前面两二极获相稳定集电极直流偏压
基极偏置取输入电路直流电压AC点提供辅助控制
偏电源
图中发射极偏置 18K 电阻实际通 0 欧电阻接芯片 7 脚
通 7 脚联 0 欧电阻 5 脚（热沉端）接
推荐启动电路典型结构：
左图中样第三边提
供 VccR1R2 决定电路
启动电压关断电压第三
边变关
图 338：推荐典型启动电路
ICCL芯片启动电流（90μA）VCC（START）V CC（STOP）分芯片启动
关闭电压（16V10V）NPNB变（第三边原边）VINRIP（PP）输入
电压峰峰值
三振荡电路
图 339：芯片振荡器外电路
CF
Ron
22k
Rof
f
47k Gnd
40Ron：充电电阻Roff：放电电阻CF 充放电电容
原板电容值没标记法计算时间振荡频率否
利前面介绍公式致估算该频率值芯片限频率
500KHz电路原理前面已详细分析处赘述
四电源反馈较锁存电路
图电源反馈部分较锁存电路
0
光电 1
3
3
0
4
7
1
8
2
0
5
6
0
2
2
0
V+
图 340：电源反馈较锁存电路
该电路FB端电源实际输出反馈端输出电压Vo分压采样
控制基准电源基准电源高低决定线性光电耦合器输出电流
FB端IFBVOUT成线性关系样实现电路反馈调
节
综合前面芯片介绍调节操作程类似
五流压保护电路
面展示 OVP 压保护VF 振荡电路反馈检测端 DET电压反
馈端 FB 等外部接线方法
电源反馈较锁存电路四中已分析里展示电路关
联关系样出
1．VF 反馈端：
控制芯片输出 Vout 阻容滤波反馈回 VF 端流保护
作前面芯片分析中分析相时第三边引出反
馈整流送 VF 端作 Vout 端引出样
2．OVP 压保护端：
V
0
0
Vo
0
41OVP压检测端取决反馈电路中光电流直
接影响光电输出级导通程度（Uce）直接影响OVP电位
（VOVPVCCIRcRCUce）面输出电路出保护点取决
稳压稳压值输出电压高保护值时OVP点电位高门槛
电 750mV芯片进入保护状态
图 341：流压保护电路
3．检测端 DET：
该端直接接 FB 端受点控制
DET 检测输出电压果 DET 接超 25VDC
时FB 电位钳制 0VDC占空0电源处保护状态
低 25VDC 时电源正常工作
六电流极限保护电路
图电流极限保护电路
隔离变压器原边开关单驱动做正极限保护
变压器第三边绕组单脉动信号二极整流 RC 滤波送 CLM+
端做正极限流保护
5*
OVP 压保 Gnd
光电 1
Vcc
光电 2
输出+
输出
4
0Ω
0
0
22k
VF
15K
Vout
MOSFET 驱动
C电流极限电路
100k
0
A启动电路 第三绕组
47k
3
3
8
2
0
5
6
2
2DET
0
42负电流极限直接接起作
图 342：电流极限保护电路
常规情况CLM＋ CLM－电压超阈值（＋200mV－200mV）
时流信号输出截止截止状态持续周期
周期重新恢复形成谓逐脉电流控制
七通断控制电路热沉端
ONOFF 端（7 脚）低电时芯片工作阈值电压 24V电
路直接接进行控制
CLM+
CLM
100
C 22K 47K
5
4
100 150
1
5
6
7
10
15
16
20
ONOFF
0
11
图 343：通断控制热沉端电路
热沉端直接接获取较热稳定性芯片 5615
16 脚部短接四热沉端通 5 脚接
八断续检测控制电路
断续电路相关分析参见前面关容
电源 CT 端（14 脚）接断续电路起作
九芯片输出隔离电路
电源变换器部分简单单开关降压型隔离变换器开关规
格：2SK1939（2501）富士电机产品MOSN 沟道电压 600V 8A
功率 100W
43芯片图腾柱输出脚 2 驱动 MOSFET 栅极开关驱动隔离变压
器原边绕组 13绕组联 RC 电路提供泄放通路
+
1
3*
4
5*
2 8 220
1
3 0
17Gnd
Vi
150
6
7
反馈电路
22
22
22
22
045nF
045nF
15k
20Vcc Vcc
图 344：芯片输出隔离电路
第三边绕组提供启动电源前述
十．输出电路
C51
C54
S25SC6M
2
2
0
0
u
F
1
0
V
2
2
0
0
u
F
1
0
V
1
5
0
1
5
0
光电 2
光电 1
1
5
0
1
5
0
3
3
0
4
7
0
1
k
8
2
0
5
6
0
1
5
67
89
+
—
图 345：输出电路原理图
图中整流部分面两二极整流面两提供
开关关断期间（变压器没输出）提供滤波电感续流通路电感
44器电解电容滤波加两二极续流作获
连续电流
输出电路 Buck（降压）式开关电源实际输出
5VDC
电源输出电压光电 1基准电源器件电位器部分控制调节
电位器定范围调整输出电压具体电源基准方法
续课程予介绍
光电 2稳压部分获反馈 OVP 信号稳压稳压值决定
OVP 保护动作点
十二越电源等效变换器电路
综合面分析二越电源变换器等效电路：
T
N1 C4
Ui
R3
C3
N2
S
VD2 C2
C1
R1
VD1 L
R4
Uo
图 346：二越电源变换器等效电路
单隔离降压变换器传统硬开关电路
防止变压器磁饱快速恢复原边简单R1C1释放电路副边
VD1 整流VD2 续流C2耦LC4滤波R3C3R4辅助泄放通路
第三边芯片启动电路没画出
前面章节讲解容发现电源实际简单
普通通电源
45第四部分：电源控制芯片应电路
第三部分中结合二越机器分析 M51995 芯片应
电路实际目前流行开关电源控制芯片许厂商生
产系列芯片适解芯片应方法全面掌
握开关电源门技术必
第节：UC1864UC3842 芯片应
UC 系列开关电源芯片 Unitorde 公司产品
§411．UC1864 芯片
．脚排列
该芯片采 16 脚封装脚排列图 41 示
5V：部 5V 引出端
U
C
1
8
6
4
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
5V
+
Ur
SGnd
Ra
Rm
Cv
SVREF
FAULT
OUT2
Vcc
PGnd
OUT1
ZERO
RTCT
+：误差放器相输入端
：误差放器反相输入端
Ur：EA（误差放器）输出端
SGnd：信号
RaRmCv：压控振荡器外接阻容端
Cv 振荡电容Rm 决定频率Ra 决
定频率频率
图 41：UC1864 脚
RTCT：瞬时定时器外接阻容端
ZERO：零点较器零点检测信号输入端
OUT1：输出端 1
OUT2：输出端 2
PGnd：电源
Vcc：输入电源端通常取 1220VDC
FAULT：保护电路输入端
SVREF：软启动基准电压端
实UC1861UC1868 Unitorde 公司设计 ZVSZCS控制芯片
彼间差输出电压欠压锁定阈值等脚定义
致
二．性特点
1．脉宽度固定频率调（PFM）二输出端联
462．ZVS 型控制器
3．压控振荡器频率 10kHz1MHz般 50500kHz
4．压流欠压等保护保护时拉低两输出成低电
5．通电软启动功
6．精度 1
7．低启动电流典型值 150uA
8．双输出1AFET 驱动
三．工作原理
障锁存器
延时锁存
压控
振荡器
延时
定时器
控制
逻辑器
输出级
欠压锁
定电路
5VDC 电
压发生
障较器
零点较器
3V
05
FAULT
SVREF +
误差放器
5V
SGnd
Ur UccRa
RmCv
OUT1
ZERO OUT2
PGnd
RTCT
图 42：UC1864 部结构原理图
芯片部包括误差放器压控振荡器控制逻辑器输出级欠
压锁定器5VDC 电压发生器障较器障锁存器延迟锁存器
零点较器等
误差放器：相端接反馈电压信号反相端接SVREF软基准电源
（5VDC）误差放器输出Ur作压控振荡器控制电压调节振
荡频率
压控振荡器：振荡频率中心值Ur成负线性关系Ra决定
频率值Rm决定频率Cv振荡电容
零点较器：信号ZERO电压取开关压降降通
05VDC时控制关断输出级
47障较器：障较器障锁存器延迟锁存器构成障保护
电路外电路障信号超 3V时开始保护输出低电
时FAULT脚接
欠压锁定电路：芯片启动者障发生重新启动时软启动
操作欠压锁定门槛电压 8V（通）7V（断）具滞回特性启
动时果Vcc低阈值强制输出低电Vcc高阈值时5VDC
发生器开始工作电路开始进入工作状态
输出级：两输出级图腾柱输出1A两输出联
峰值电流达 2A
四．应实例
里出 UC1864 应实例原理图
图 43：UC1864 构成正激 ZVS 开关电源电路
U
C
1
8
6
4
5V
+
Ur
SGnd
Ra Rm Cv
SVREF
FAULT
OUT2
Vcc
PGnd
OUT1
ZERO
RTCT
Vi Vout
VD1
R2
Cr
Lr
TM C2 C3
L1
VD2
VD3
C1VD1
C4
R1
R3
R4
C5
Ra Rm Cv CT
RT
C6
R5 R6
R7
C7
T
谐振式 ZVS 正激隔离电源电路隔离变压器前 LrCr
元件谐振元件二者构成 M 型联谐振输出电路 VD2 半波整流
L1C3C2 滤波送负载输出 L1C3 滤波前二极 VD3 续
流二极
芯片两输出联驱动 MOSFET 开关
障端接没
48输出电压引回误差较器输入+端作反馈信号Vcc方二
极 VD1 限制反馈信号值超 Vcc+07VDCUr 联端
成电路端前面电容 C4 具微分作
MOS 开关 DS 间压降 R6R7分压取回做 ZERO 信号控制
开关零压关断谐振电感 Lr 作开关开通零电
流完成开关联电容 C7 钳位
晶体 T 压时（采样点超 5+07VDC）瞬时 ZERO 点
电位拉 03VDC开关关断
§412．UC3842 芯片
．脚排列
U
C
3
8
4
2
COMP
UFB
ISENSE
RTCT
OUTPUT
Gnd
REF
Vcc
1
2
3
4 5
6
7
8
图 44：UC3842 脚图
COMP：误差放器输出
UFB：反馈电压输入端部 25VDC 基准电源较产生误差
电压控制调节脉宽度
ISENSE：接电感电流传感器采样电压 1VDC 时缩脉
宽度电源处断续工作状态
RTCT：定时阻容端频率f18(CTRT)
Gnd：
OUTPUT：输出端
Vcc：电源1013VDC关闭电压 10VDC
REF：部基准电源输出5VDC+01VDC50mA
二．特性
2050W 功率开关电源脚少电路简单
1．单输出级驱动 MOS晶体
2．PWM 芯片
3．工作频率 500kHz
4．低启动工作电流启动电流 1mA工作电流 15mA
5．电流图腾柱输出1A
6．带欠压封锁保护
49三．芯片原理
部框图图 45
图 45：UC3842 电源控制芯片原理框图
5V 基准
部偏
S
R
电流取样
较器
PWM 锁存
误差放器
振荡器
Vref
T
Ucc
GND
CTRT
UFB
COMP
ISENSE
OUTPUT
UREF
UVLO
2R
R
25VDC
部包括振荡器误差放器电流较器PWM 锁存5VDC 基准
电源输出电路等
5VDC基准电源：部电源衰减 25VDC作误差较器
较基准该电源提供外部 5VDC50mA
振荡器：产生方波振荡RT接 48（REF）脚间CT接 45（GND）
间频率f18(CTRT) 500kHz
误差放器：UFB端输入反馈电压 25VDC做较误差电压
COMP调节脉宽度COMP端引出接外部RC网络改变增益频率
特性
输出电路：图腾柱输出结构电路 1A驱动MOS双极型晶体
电流取样较器：3 脚ISENSE检测开关电流电阻
电流互感器采样VISENSE>1VDC时关闭输出脉开关关断
实际流保护电路
欠压锁定电路UVLO：开通阈值 16VDC关闭阈值 10VDC具滞回
特性
PWM锁存电路：保证控制脉作超脉周期
谓逐脉控制
外UCCGND间稳压保护防止器件损坏
50四．应电路
图 46：UC3842 控制反激式开关电源
UC3842
Vi
R6
115VAC
R1
R3
C1 R2
C5
C2
C3 C4
CT
C6 C7
C8
C9 C10
C11 C12
C13 C14
R4
R5
R7
RT R8
R9
R10
R11
VD1 VD2
VD3
VD4
VD5
VD6
L1
L2
L3
+5VDC
Gnd
+12VDC
Gnd
12VDC
ISENSE
OUT
Gnd
VccVREF
RTCT
UFB
COMP
反激式开关电源原理图控制芯片 UC3842
电源输出电压等级三种：5VDC+12VDC12VDC
该电路变换器样降压型硬开关电路单驱动隔离变压
器绕组C2R3 提供变压器原边泄放通路输出整流滤波送
负载
Vcc 电源 R2 原边电压 Vi 提供Vcc 时作辅助反馈绕组
反馈电压
电路振荡器频率RTCT决定规定CT接RTCT间RT接RTCT
VREF间频率f18(CTRT)
反馈较电路信号辅助绕组 VD1VD2C3C4 等整流滤
波 Vcc 分压提取C6R7 构成信号源滤波
开关电流 R10 取样 R9C7 滤波送 ISENSE 端超
阈值 1VDC 时确认载关断电源输出
芯片输出部分 Vout 驱动单 MOSFET C8VD3 开关电压
钳位作
出电路极典型普通硬开关电路UC3842
M51995 属类控制芯片
51第二节：TL494 芯片计算机电源
§421．TL494 芯片
应极广泛控制器件 PC 电源中基
芯片 TI 公司生产
．芯片脚定义
TL494 16 脚芯片
图 47：TL494 脚排列
T
L
4
9
4
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
相输
反输
补偿PWM 较输入
死区时间控制
CT
RT
GND
C1
相输
反输
VREF
E1
输出控
Vcc
C2
E2
1 脚相输入：误差放器 1 相输入端
2 脚反相输入：误差放器 1 反相输入端
3 脚补偿PWM 较输入：接 RC 网络提高稳定性
4 脚死区时间控制：输入 04VDC 电压控制占空 045间
变化时该脚作软启动端脉宽启动时逐步升预
定值
5脚CT：振荡器外接定时电阻
6脚RT：振荡器外接定时电容振荡频率：f1RTCT
7 脚GND：电源
8 脚C1：输出 1 集电极
9 脚E1：输出 1 发射极
10 脚E2：输出 2 发射极
11 脚C2：输出 2 集电极
12 脚Vcc：芯片电源正740VDC
13 脚输出控制：输出方式控制该脚接时两输出步
驱动单端电路接高电时两输出交导通驱动桥
式推挽式电路两开关
14 脚VREF：5VDC 电压基准输出
15 脚反相输入：误差放器 2 反相输入端
16 脚相输入：误差放器 2 相输入端
52二．基特性
1．具两完整脉宽调制控制电路 PWM 芯片
2．两误差放器反馈控制定义流保护等
保护控制
3．带 5VDC 基准电源
4．死区时间调节
5．输出级电流 500mA
6．输出控制推挽半桥单端控制
7．具备欠压封锁功
三．结构原理
图 48 出 TL494 部原理框图
基准稳压
10E2
PWM
较器
振荡器
≥1
4 死区时间控
7GND
5CT
16 相输
14VREF
6RT
12Vcc
15 反相输
图 48：TL494 部原理框图
芯片部电路包括振荡器两误差较器5VDC 基准电源死区
时间较器欠压封锁电路PWM 较器输出电路等
1．振荡器：
提供开关电源必须振荡控制信号频率外部RTCT决定两
元件接应端间取值范围：RT：5100kCT：000101uF
振荡频率：f1RTCT
3 补偿PWM 较输入
35VDC
D Q
CK Q
死区时间较
≥1 ≥1
&
&
UV 封锁
49VDC
07mA
07V
012V
VT1
VT2
11C2
9E1
8C1
13 输出控
1 相输 2 反相输
53形成信号锯齿波频率达 500kHz
2．死区时间较器：
部分通 04VDC 电压调整占空 4 脚预加电压抬
高时振荡锯齿波较结果 D 触发器 CK 端保持高电
时间加宽该电时反相输出晶体基极低锁死输出
4 脚电位越高死区时间越宽占空越
预加 012VDC限制死区时间 4
单工作时占空 96推挽输出时占空 48
t
t
t
4 脚电位
振荡器 5 脚信号
图 49：死区时间较器单独起作时波形
图 49 出死区时间较器单独作时工作相关波形
3．PWM较器调节程：
两误差放器输出 3 脚（PWM 较输入）控制
3 端电压加 35VDC 时基占空达 0作 4
脚类似脚真正作外接 RC 网络做误差放器相位补
偿
常规情况误差放器输出抬高时增加死区时间缩占空
反占空增加作程 4 脚死区控制相实现反
馈 PWM 调节07VDC电压垫高锯齿波PWM 调节死区时
间相变窄
果 3 脚做 4 脚 PWM 较器作波形图 49 类似然
该较器占空调节死区时间较器限制范围起作
单工作方式时VCK直接控制输出输出开关频率振荡器相
13 脚电位高时封锁取消触发器QQ非端分控制两输出
轮流导通频率单方式半
VCK
死区封锁时间
VQ
54*手册里出芯片原理示意图中逻辑完整特输
出控制电路双轮流工作逻辑占空调节没准确表述分析时
注意
4．5VDC基准电源：
5VDC 基准电源提供芯片需偏置电流 13 脚接高电
时误差放器等基准电源精度 5电流力 10mA
温度范围 070 度
5．误差放器：
两误差放器电源电压反馈流保护
两放器关系时接 PWM 较器相输入端反馈
信号较输出送 PWM 较器锯齿波较进行 PWM 调节
放器开环增益达 95dB加输出点 3 引出
时设计者根需灵活
6．UC封锁电路：
欠压封锁Vcc 低 49VDC者部电源低35VDC 时
CK 端钳位高电输出封锁达保护作
7．输出电路：
输出电路两输出晶体单电流 500mA工作状态 13
脚（输出控制）决定
13 脚接低电时通门封锁 D 触发器翻转信号输出
时两晶体状态 PWM 较器死区时间较器直接控制二者完全
步控制单开关电源然时两输出允许联
获较驱动电流
13 脚接高电时D 触发器起作两晶体轮流导通
驱动推挽桥式变换器
§422．计算机电源电路
般开关电源相计算机电源分输入电路变换器
输出电路控制电路四体部分
传统计算机电源电路两 GTR 作功率开关器件构成半
桥电路拓补控制电路变换器变换器输出电路采变压器隔
离
图 410 典型计算机电源原理图
55
56
图
4
1
0
计算机电源电路原理．输入电路
计算机电源输入电路
C1R1T1C4T6C2C3
电阻温度补偿压敏电阻 Z1流
115V 进口电源转换
图 411：
输入电路 220VAC 电源接入
等滤环节抑制高频谐波干扰浪涌T1T6 降压作
4 全波桥进行整流输出直流电压 T 波送变换器电路
C5C6 中间引出线变换器半桥开关电路公通路C5
C6R2R3 时提供半桥开关交工作时必须电流通道部分实
际属面变换器电路
NTCR1 负温度系数热敏
电阻 Z2 分压流保护
部开关 230115V 230V
二．变换器电路
T22
Ui
T23T21
图 412：计算机电源变换器电路
57 图电源变换器部分参原介绍半桥式拓补结构
图
Q1—T23—T3—C7—C6—Ui半周 2
极偏置脉变压器 T21T22 分提供两
脉
二极损坏D1D2
电源输出电路
（）输出通路+5V5V+12V12V
（图 413）发现实际半桥式隔离变换器
413：半桥式隔离开关变换器
轮换程：半周 1 Ui—
Ui—C5—C7—T3—T23—Q2—Ui程知C5C6C7 两
半周中轮流处充放电状态R2R3 作 C5C6 联电阻
参换流程
两子基
变压器控制电路控制脉变压器电压脉整流
R6R7R10R11 分压送晶体基极
C9C10 二极两侧电压钳位保护
两时关断期间续流防止损坏晶体C8R4 变压器泄
放通路防止子全部关断时压
三．输出电路
图 414 出
控制变压器中心抽
流虚线波电抗器L1C30
压反馈信号送回控制电路
构成
该电路 T3 变压器原边受半桥变换器电路
头接ABCD 次提供+12V+5V5V12V 等交流输入
电源通变隔离变压器付边抽头产生+5V5V+12V
12V33V 等等级电源输出
电源全部采双全波整
L2C37L3C38L4C39C36 等滤波
C25R49 变压器副边耦
+12VDC+5VDC 输出引回作电
负反馈实现 PWM 调节
（二）+33V电路
+33VDC 电源独立反馈调节电路实现稳压
C 2Ui
S2
S1
L
R N1
N2
N2
Uo
T C1
C2
58 L6 绕组反激整流桥前端交流输入电压：
Ui33UBCUL6Uf33
中 集电极反馈信号隔离二极D32 获
Uf33Q13
33V 输出信号 953RR76 分压控制TL431 基准电源输入TL431
输出基极电阻 R74 前电钳位作较基准R72 提供基准电
源基极偏置电流R73C33 431 芯片相位补偿Q13 集电极电
位耦电容（10nF）隔离二极 D32送回整流桥前端正形
成负反馈达稳压目
图 414：计算机电源输出电路
电压反馈信号
A
B
Gnd
C
D
59四．控制电路
电路（图 415）两集成芯片TL494 LM393TL494
电源控制芯片LM393双较器芯片面分解分析单元原理
12V 反馈
5V 反馈
图 415：计算机电源控制电路
（）启动电路
变压器 T6 输入电源输入电路输出直流 Ui变压中心
抽头
偏置旦开始工作电源
+1
引出 D30 整流送 12 脚 Vcc时+12VDC 输出隔离二极
D电容 C21 耦送回 12 脚 Vcc
T6D30 仅提供电源启动时芯片
2VDCDC21 供电激型电源电路
（二）振荡电路
通芯片 TL494 5 脚外接电容 C11（15nF） 6 脚外接电阻 R16
（12
Hz
k）确定该电源振荡频率：
f1RTCT1(12x103x15x109)≈556K
60（三）电压反馈电路
图
理面电压反馈电路出
系统
相端 2 间外接 R18C1构成 PI 调节器
死区
越宽
416：电压反馈电路
根局部电路加整
+12V+5V 分引回反馈信号做加法运算送较器 1 相
端作反馈
补偿端 3 反
输出反馈电压越高面电路 3 脚输出越高芯片输出
降低占空进降低电源电压反然样实现
电源电压负反馈调节程
（四）输出控制电路
制直接接芯片+5VDC 参考电源输出电路
输出集电极接外部晶体 Q3Q4 基极
R13
图 417：电压反馈电路
TL494 13 脚输出控
工作双驱动方式
811 脚芯片两
R14 作 Q3Q4 基极偏置芯片输出晶体拉电阻
R26
R25
R20 R21
+12VDC 反馈
+5VDC 反馈 1
2 3
R18 C1TL494+5VDC 基
R24
R19
A
9
10
8
11
Vcc
R45
D14
C
T2 R14 R13
C11
Q3 Q4
D7
D8
61Q3Q4 分驱动脉变压器 T2 两原边绕组应两副边绕组
T21T22 驱动变换器两半桥晶体
Q3Q4两联二极电路断电时续流防止高压损坏晶
体
D7D8 构成直流通路偏置电路部分电移动作
发射极垫高 Q3Q4 关断C11 构成交流通路
提高交流增益时二极两端电压钳位作避免损坏二极
（五）压保护电路
TL494 死区时
间控制（4 脚）
5VTL494
+12V 电路
PSON 电路
图 418：压保护电路
图中+5V5V+33V12V 左侧构成加法电路结构 D9
D27 隔离送三极 Q6 基极ZD1ZD3 设置较门槛果出
现压Q6 饱导通 Q5 基极拉电位Q5 饱导通时
高电（约 4VDC）通 Q5 送 TL494 死区时间控制端（4 脚）
TL494 输出死接 100封锁
+12V DD15R45D14 送 Q7 基极前端压时Q7
饱导通促 Q5 基极低电Q5 饱导通样+5V 电源
通 Q5 送 TL494 死区时间控制端（4 脚）芯片输出封锁
D12R30 Q5 集电极电位引回 Q6 基极正反馈作加快
晶体翻转速度电源压时快速反应
D13 PSON 电路提供偏置
62（六）第二电源电路
TL494Vcc
POWERGOOD 电路
PSON 电路 Vi
图 419：第二电源电路
第二电源整电源否开启市电输入处工作状
态T6原边电路实际振荡器振荡T6 变压器变压输出
送电时Q12 集电极通 T6 原边基极通 R55R56 获偏置
进入导通状态T6 辅助绕组电动势正负电流（）逐步增
加 C3R56Q12 基极 C3 反充电Q12 进入饱状态着
T6 电流达值开始减数开始反时T6 电动
势负正电容反充电负正电压叠加加 Q12 基极
截止接着C3 开始 T6 辅助绕组放电T6 电流减逐步零
电动势变成正负Q12 基极电位重新抬高直饱导通
D28C19R57 D31C32R58 变压器绕组释放回路稳
压抬高 Q12 基极翻转电压调节翻转周期
输出分两路：路D30 整流送 TL494 做 Vcc 电源旦T494
启动身 5VDC 开始工作作芯片需 5V 偏置路 D29
送面三端电源器件 78L05生成 5VDC 电源
C36 保护二极 D29标准三端电源电路
辅助电源果丢失计算机休眠板法唤醒电源重新启动
（七）PSON电路
部分计算机唤醒板休眠时PSON 36V板
唤醒时该点板继电器接
63
+5VTL494
死区时间控制
TL494
4
R23 R31
R36
R
3
2
R
1
7
R
5
4
R
1
5
C
1
5
C
1
3
压保护电
压保护电路
压保护信号
辅助电源 5VDC
PSON 信号
Q10
Q1
D13
图 420：PSON 电路
计算机休眠时PSON 信号 36VQ10Q1 饱导通TL494
4 脚电位约 47V时占空接零输出禁止
计算机唤醒时PSON 接Q10Q1 截止TL494 死区时间
控制端（4 脚）电位允许占空接值电源输出开放
（八）POWERGOOD电路
LM393 双较器电路脚排列：
1：较器 1 输出 2：较器 1 反相端 3：较器 1 相端
4：接 Gnd 5：较器 2 相端 6：较器 2 反相端
7：较器 2 输出 8：电源 Vcc
R37R23
R40 R39
PSOK 板
TL494+5VDC
2
3
1
R41
C18
+5V
R42
5
6
7第二电源+5V
A
PSON
LM393
R19
R24
TL494+5VDC
1
2
图 421：POWERGOOD 电路
64常规情况PSON接开环运放2输出7置高电该高
电R40引回例放器1相输入端输出PSOK高电
高电送板表示电源系统正常
系统机时板PSON断开+5V信号放器2输出低电
该低电送放器1相端放器1输出低电PSOK低
机停止工作进入命状态
果刚唤醒计算机系统C18作PSOK建立滞电源
系统百毫秒样保证计算机系统电源系统先工作正常接收
PSOK信号恢复工作
（九）辅助控制电路
误差放器 2 相输入端接反相输入端接 VREF（+5VDC）
样 TL494 误差放器 2 强制输出低电片误差放器输出
端二极隔离作误差放器 2 实际起作
第三节：单片开关电源应
TOPSwitch 单片电源电路美国动力（PI）公司产品仪器仪
表笔记电脑移动电话音设备等系统中获广泛应
器件集成功率开关（MOSFET）控制电路振荡器等
体仅采三端器件简单接线方式构成电源系统极
简化 150W 电源系统设计
§431．TOPSwitchITOPSwitchII 系列单片电源
．TOPSwitchITOPSwitchII 系列单片电源器件
单片开关电源具单片集成化简外围电路佳性指标
构成工频变压器开关电源等显著优点美国动力公司世界率先研
制成功三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路誉顶级开
关电源
TOPSwitchI 系列美国动力公司 1994 年推出第代产品包
括：TOP100TOP104TOP200TOP204TOP214TOP209TOP210
65TOPSwitchII 1997 年推出第二代产品第二代产品电
路性特输出功率获幅度提高
两系列封装致实际
三端器件三脚分 DSC
漏极源极控制极封装形式 TO220
三端器件式 DIP8SMD8 八脚双列
式两种基形式左图八脚封装13
68 通常联作 S相三端
器件
三脚含义：
（a）TO－220 封装（b）DIP－8 封装 SMD－8 封装
图 422：TOPSwitch 封装
源极 S：连接部MOSFET 源极时TOP 开关开关电源初
级电路公接点基准点
漏极 D：部 MOSFET 漏极部电流检测点该点部
电流源提供芯片偏置电流
控制极 C：误差放电路反馈电流输入端作：1）提供
动重启电容连接点决定重启频率2）通调节输入电流调
整占空3）芯片提供正常工作偏置电流4）提供旁路补偿功
电容连接点
面介绍中 TOPSwitchII
二．TOPSwitchII 产品分类特点
（）产品分类
TOPSwitch－Ⅱ第代产品相仅性进步改进
输出功率显著提高现已成国际开发中功率开关电源
电源模块优选集成电路产品分类见表 1
表 1：TOPSwitch－Ⅱ产品分类输出功率POM（单位：W）
66TO－220 封装（Y） DIP－8 封装（P）SMD－8 封装（G）
产品型
号
固定输入
（110115230VAC±15
％）
宽范围输入
（85V～
265VAC）
产品型号
固定输入
（110115230VAC±15
％）
宽范围输入
（85V～
265VAC）
TOP221Y 12 7 TOP221P221G 9 6
TOP222Y 25 15 TOP222P222G 15 10
TOP223Y 50 30 TOP223P223G 25 15
TOP224Y 75 45 TOP224P224G 30 20
TOP225Y 100 60
TOP226Y 125 75
TOP227Y 150 90
（二）性特点
1．脉宽调制（PWM）控制系统全部功集成三端芯片中
含脉宽调制器功率开关场效应（MOSFET）动偏置电路保护电
路高压启动电路环路补偿电路通高频变压器输出端电网完
全隔离真正实现工频变压器隔离式开关电源单片集成化
安全
2．输入交流电压频率范围极宽作固定电压输入时选 110V
／115V／230V交流电允许变化±15％宽电压范围输入时适配
85V～265V交流电POM值前者降低 40％
3．典型频率100KHz允许值 90110KHz占空调节范围：1767
4．TOPSwitch－Ⅱ 3 引出端三端线性集成稳压器相
媲美简方式构成工频变压器反激式普通型精密型开关电
源开关频率典型值 100kHz允许范围 90kHz～110kHz占空
调节范围 17％～67％
5．外围电路简单成低廉芯片身功耗低温度范围 070
摄氏度高结温 135 摄氏度电源效率达 80％左右线性集成稳
压电源提高倍
三．TOPSwitchII 工作原理
TOPSwitch－Ⅱ部框图图 423 示包括 10 部分：
1．控制电压源
控制电压 UC 联调整器门驱动级提供偏压控制端电流
IC 调节占空
67 图 423：TOPSwitchII 部原理框图
2．带隙基准电压源
部提供种基准电压
3．振荡器
产生锯齿波（SAW）占空信号（Dmax）时钟信号（CLOCK））
4．联调整器／误差放器
5．脉宽调制器
通改变控制端电流IC连续调节脉占空实现脉宽调
制滤掉开关噪声电压
6．门驱动级输出级
含耐压 700V 功率开关 MOSFET
7．流保护电路
利MOSFET漏－源通态电阻RDS（ON）检测电流ID时令
MOSFET关断起流保护作
8．热保护电复位电路
芯片结温 Tj>135℃关断输出级
9．关断／动重启动电路
68调节失控时立芯片低占空工作障已排
动重新启动电源恢复正常工作
10．高压电流源
提供偏流
事实TOPSwitchI 包括样十部分
TOPSwitch－Ⅱ工作原理利反馈电流IC调节占空D达
稳压目：输出电压UO↑时光耦反馈电路
IC↑→D↓→UO↓终UO变
四．TOPSwitchII 单片电源应
面图显示单片开关电源典型应方法
图 424：15WTOPSwitchII 单片电源应
该电路交流输入电压范围 Ui85V～265VAC输入电网频率
f47Hz～440Hz电压调整率 SV±05％负载调整率 SI±1％电源
效率达 80％输出纹波电压值±50mV
该电源采带稳压（VDZ2）光耦反馈工作方式电路中
两片集成电路IC1 TOP202Y 型单片开关电源IC2日产 NEC2501
69－H 型线性光耦合器C6 L2 构成交流输入端电磁干扰（EMI）滤波
器C6 滤初级脉动电流产生串模干扰L2 抑制初级绕组中
产生模干扰C7 C8 安全电容滤初次级绕组间耦
合电容产生模干扰宽范围电压输入时85V～265V 交流电
整流器 BRC1 整流滤波获直流输入电压 Ui VDZ1 VD1 构成
漏极钳位保护电路高频变压器漏感产生尖峰电压钳位安
全值减振铃电压VDZ1 选 P6KE150 型瞬态电压抑制器
（TVS）钳位电压 150V钳位时间仅 1ns峰值功率 5WVD1
需采 UF4005 型 1A600V 超快恢复二极（FRD）反恢复时间
trr30ns
次级电压VD2C2L1C3 整流滤波产生＋75V输出电压
R2 VDZ2 输出端联构成开关电源假负载提高空载轻载
时负载调整率反馈绕组电压VD3 整流C4 滤波反馈电
压光敏三极TOP202Y提供偏置电压VD2 选择UGB8BT
型超快恢复二极降低功耗选肖特基二极光耦合器IC2
稳压VDZ2 构成TOP202Y外部误差放器提高稳压性
输出电压UO发生变化时VDZ2 具稳压作光耦中LED
工作电流IF发生变化进改变TOP202Y控制端电流IC通调节输
出占空UO保持稳定稳压原理R1 LED限流电阻
决定控制环路增益C5 控制端旁路电容环路进行补偿
外决定着动重启动频率高频变压器选EE22 型铁氧体磁芯初
级电感量LP620μH±10％漏感量LP0≤11μH
§432．TOPSwitchFX 系列单片电源
．芯片简介
Power Integrations（PI）公司 2000 年 3 月发布新
TOPSwitchFX 开关电源 IC 系列设计高度集成电源提供更
灵活性采 EcoSmart 节技术帮助工程师生产出符合环保
求更加绿色电子产品器件输出功率高达 75W广泛应
手机充电器PC 机电源机顶盒DVD LCD 显示器等领域
70二．引脚：
TOPSwitchFX TOPSwitchII 三引脚基础增加二引
脚中功引脚（M）频率引脚（F）
（）功引脚(MultiFunction)：
TOPSwitchFX 功通单编程引脚
(MultiFunction)实现
1．引脚利电阻时设置欠压压前馈保
护功整流 DC 电压值超设置压阈值时强迫
TOPSwitchFX 功率 MOSFET 关断增加浪涌电压防护力欠
压检测防止关闭电源时出现瞬变电压尖峰执行电压前馈减
少输出电压纹波
2．引脚允许种方式进行 TOPSwitchFX 远程
ONOFF 控制
3．外引脚外部编程设置精确电流限值
（二）频率引脚（FREQUENCY）：
TO220 封装提供控制脚（CONTROL）短接时正
常开关频率 130kHz 缩半65kHz噪声敏感视频应
高效率机工作模式利
三．器件新功
TOPSwitchFX 集成新功中：
1．新增功引脚保护功加强
2．新增频率引脚利控制噪声提高机效率
3．软启动（SoftStart）降低启动时元器件峰值电流
电压负荷
4．频率抖动（Frequency Jitter）降低电磁干扰
5．滞热保护
716．采方面 EcoSmart 节技术源更效利
实现环保设计例遥控开关省略周期（Cycle Skipping）
频率减半等功显著降低耗特机空载条件
种特性电子产品达甚超 Energy StarBlue
AngelEnergy 2000 类通节标准
芯片增加许新功仅仅 8 月新版
TOPSwitchGX 代该芯片做课程重点里重点介绍
TOPSwitchGX 芯片
§433．TOPSwitchGX 系列单片开关电源
芯片存足：纹波电压较空载轻载损耗高温
工作时输出功率受限启动时元件承受较尖峰电压电流设计
够灵活等针足处Power Integrations 公司优化芯片
部布局改进电路功 2000 年 11 月新推出 TOPSwitch 家
族第四代芯片TOPSwitchGX 系列
TOPSwitchGX 系列增加许新功效降低电源系统
成提高电源性改善设计灵活性扩展电源输出功率
中 TOP250 型芯片输出功率达 290W该芯片极扩展
开关电源芯片功率领域应范围
．TOPSwitchGX 系列功特点
TOPSwitchGX 系列新增功优点：
1．更宽输出功率范围达 290W
2．减少外围器件损耗
3．极低压压时实现完全软启动进步减器件启
动时电压电流应力
4．外部编程精确设定限制电流减变压器铁芯体积提
高电源效率
725．更占空提供更输出功率减输入电容
6． YRF 型式封装中电压检测脚限流脚分开封装
提高设计灵活性
7．欠压保护会造成误关断
8．压保护限制浪涌电流
9．采线电压前馈减低压时输出电压纹波限制高压时
占空（Dmax）
10．±3％频率抖动减电磁干扰（EMI）降低 EMI
滤波器损耗
11．空载轻载时降低工作频率输出电路需加假负载
显著减少量损耗
12．高达 132kHz 工作频率减变压器电源体积
13．视频应时选择半频（66kHz）运行（限 YRF 封
装）利控制噪声
14．温度范围更宽滞热关断允许电源高温输出更功
率效防止装置热
TOPSwitchGX 系列优点广泛应手提电脑PDA
集线器交换器路器台式电脑型服务器机顶盒数码电视
印机DVDUPS电视游戏机音频放器等装置中
二．器件脚功描述
（）脚排列
TOPSwitchGX 系列 TOP242—TOP250 9 种容量型号分
YPGRF 等 5 种封装形式根封装形式TOPSwitchGX
系列芯片新增脚数PG 型封装第三代芯片 TOPSwitchFX
系列样 DSCM 四脚 YRF 型封装六脚：
DSCFXL图 425 YRF 型封装芯片引脚图YRF 型封
装脚功
73
M
S
S
C D
S
S
1
2
3
4 5
6
7
8 7D
5F
4S
3X
2L
1C
图 425：TOPSwitchGX 引脚图
（二）脚功说明
器件六引脚说明：
1．漏极脚（D）：高压功率 MOSFET 漏极输出通脚高压
开关电流源输入部启动偏置电流
2．控制脚（C）：调节占空误差放器电流输入脚
正常操作期间通连接部分流调节器提供部偏置电流
作电源旁路动重启补偿电容连接点
3．源极脚（S）：部 MOSFET 源极连接输出 MOSFET
源极时高压功率回馈
4．电压检测脚（L）：作欠压保护（UV）压保护(OV)减
少 Dmax 线性前馈远程开关等 4 项功控制脚
1）脚 L 脚 S 短接时项功均起作
2） L 脚串联电阻接电源母线时实现 UVOV 母线电压
减少 Dmax 3 项功
3）脚 L 通电阻脚 C 相连外接级开关信号放电路时
实现远程控制开关作
5．外部限流脚（X）：外部电流限制值设置输入脚
1）串联电阻接线时外部编程精确设定限流值
2）串电阻接电源母线时母线电压调节限流值
6．频率脚（F）：选择开关频率输入脚数应场合
脚 F 连接源极脚 S时开关频率 132kHz特殊应
74场合噪音敏感音频设备中脚 F 连接控制脚 C 时开关频率
降 66kHz 减干扰
三．器件类型参数
表 GX 系列器件类型相关数
输出功率表
固定输入 110115230 VAC ±15 宽范围输入 85265 VAC 产品
密封式 敞开式 密封式 敞开式
TOP242P G
TOP242R
TOP242Y F
9 W
21 W
10 W
15 W
22 W
22 W
65 W
11 W
7 W
10 W
14 W
14 W
TOP243P G
TOP243R
TOP243Y F
13 W
29 W
20 W
25 W
45 W
45 W
9 W
17 W
15 W
15 W
23 W
30 W
TOP244P G
TOP244R
TOP244Y F
16 W
34 W
30 W
28 W
50 W
65 W
11 W
20 W
20 W
20 W
28 W
45 W
TOP245P G
TOP245R
TOP245Y F
19 W
37 W
40 W
30 W
57 W
85 W
13 W
23 W
26 W
22 W
33 W
60 W
TOP246P G
TOP246R
TOP246Y F
21 W
40 W
60 W
34 W
64 W
125 W
15 W
26 W
40 W
26 W
38 W
90 W
TOP247R
TOP247Y F
45 W
85 W
70 W
165 W
28 W
55 W
43 W
125 W
TOP248R
TOP248Y F
43 W
105 W
75 W
205 W
30 W
70 W
48 W
155 W
TOP249R
TOP249Y F
44 W
120 W
79 W
250 W
31 W
80 W
53 W
180 W
TOP250R
TOP250Y F
45 W
135 W
82 W
290 W
32 W
90 W
55 W
210 W
出GX 系列 65W 290W较宽功率选择范围
总体分类：
输入：固定输入 110115230VAC宽输入：85265VAC
模块外形：密封式敞开式者功率相更高
封装形式： YPGRF 等 5 种封装形式
更具体模块特性应领需时查阅相关
手册
许新特性宽选择范围系列器件目前 PI 公
司推广流开关电源器件
75四．部功原理：
图器件部原理框图
高压电流源
流较器
前闭锁电路
轻载频率降低
联调整器
误差放器
热滞保护
8 分频
门驱动板
图 426：TOPSwitchGX 部原理框图
电路包含 18 部分：
1．控制电压源
2．带隙基准电压源
3．频率抖动振荡器
4．联调整器误差放器
5．脉宽调制器含 PWM 较器触发器
6．流保护电路
7．门极驱动输出极
8．具滞特性热保护电路
9．高压电流源
7610．软启动电路
11．关断动重启电路
12．欠压较器
13．电流极限较器
14．线路较器
15．线路检测端极限电流设定端部电路
16．轻载时动降低开关频率电路
17．停止逻辑
18．开启电压 1V 电压较器
五．TOPSwitchGX 典型应
图 427 出 GX 模块典型应实例
R9
R10
C4 R11
C1
C11
R8D3 R4
R5
R6
VR1
D1
U3
U2
C12
图 427：TOPSwitchGX 应电路
77示电路单端反激式开关电源利 TOPSwitch—GX 某特
性降低系统成减电源尺寸提高效率电路采通 85～
265V 交流输入输出 12V 直流电压功率 70W考虑密封适配器工
作环境选热损耗 TOP249Y
电阻 R9 R10 外部限流值设定仅略高低电压工作时满
载峰值电流允许更变压器磁芯时避免启动输
出负载瞬态磁芯饱电阻 R9 R10 限流值电压升高降
低限制高输入电压时载功率次级需保护电
路电阻 R11 实现欠压压检测 R112MΩ 时电源直流电压
达 100V 开始工作关断交流输入时欠压检测防止 C1 放电
时输出干扰输入直流电压降 40V 时关断 TOPSwitch—GX
压门限值设定 DC450V超值时例发生电涌时器件
电涌期间停止工作器件受 700V 高压击
电容 C11 VR1 联降低齐纳箝位损耗VR1D1 组成缓吸收
电路吸收功率器件关断程中变压器漏感产生电压尖峰
电路工作频率 132kHz PQ2620 磁芯提供 70W 功率
调节输出光耦（U2）次级基准起通电阻分压网络（U3R4
R5R6）检测输出电压D3 C12 偏置绕组输出进行整流滤波
R8 实现漏感尖峰滤波偏置电压输出负载变化时保持恒
定改善抵抗摸电涌力偏置绕组摸电路直接直流
电容（C1）相连
输入电容提供 TOPSwitchGX 需直流电压保证低
额定输入电压输出功率条件电压受控 GX DCmax
TOPSwitchⅡ高更输入电容 TOPSwitchGX
言通常输入电容 2μFW 选取
* * * * * * * * * *
典型开关电源芯片读者查阅相关资料
78第五部分：开关电源相关技术应
第节：开关电源电压基准器件
． 开关电源基准获方式
基准电源器件开关电源中重器件作反
馈较基准
开关电源较基准般三种获方式：
1） 芯片部基准电源
2） 稳压
3） 基准电源器件
第种方式较方便灵活性受限制第二种控制精度
较差达较精密控制调节效果建议采基准电源器件作
误差较基准
二．基准电源器件类型工作原理
种基准器件分串联型联型两种
联基准
IQ IL
RS
RL
串联基准
IQ IL
VREF VREFIF
RS
RL
IF
图 51：联基准串联基准
1．联基准
左图联基准负载联
UREFUinIFRSUin（IQ+IL）RS
负载电流发生变化时通调节IQ保持UREF稳定
类器件：LM358AD589 等
2．串联基准
右图串联基准负载串联
UREFUinIFRSUin（IQ+IL）RS
负载电流发生变化时通调节RS保持UREF稳定
类器件：AD581REF192TL431 等
79三．TL431 基准电源器件
器件电源中率高里简单介绍该器件
（）TL431 简介
图 52：TL431 结构原理
德州仪器公司（TI）生产 TL431 良热稳定性
三端调分流基准源输出电压两电阻意设置
Vref（25V） 36V 范围值（图 2）该器件典型动态
阻抗 02Ω
图 52 左图该器件符号3 引脚分：阴极（CATHODE）
阳极（ANODE）参考端（REF）
图VI 部 25V 基准源接运放反相输
入端运放特性知 REF 端（相端）电压非常接 VI
（25V）时三极中会稳定非饱电流通着 REF
端电压微变化通三极电流 1 100mA 变化然该
图绝 TL431 实际部结构简单种组合代
果设计分析应 TL431 电路时模块图开启思路理
解电路帮助
（二）TL431 应
前面提 TL431 部含 25V 基准电压 REF
端引入输出反馈时器件通阴极阳极宽范围分流控制
输出电压图 53 示电路 R1 R2 阻值确定时两者 Vo
分压引入反馈 V o 增反馈量增TL431 分流增加
导致 Vo 降显见深度负反馈电路必然 VI 等基准
电压处稳定时Vo(1+R1R2)Vref选择R1 R2 值
25V 36V 范围意电压输出特R1R2 时Vo5V
80需注意选择电阻时必须保证 TL431 工作必条件通
阴极电流 1 mA
然电路太实
清晰展示该器件应
中方法电路稍加改动
实电源电
路图 54
般阴极参考端间
引进 RC 串联网络做相位
补偿
图 53：推荐应电路电压输出
图 54 简单+5VDC 稳压电路
作基准器件TL431 恒
压源恒流源等电路中广泛采
前面讲开关电源广泛
器件作较基准
图 54：精密 5V 稳压器
第二节：光电耦合器数字开关电源中应
关光电耦合器
开关电源隔离技术抗干扰技术关重着电子元
器件迅速发展光电耦合器线性度越越高目前单片机开
关电源中隔离抗干扰器件
光耦合器称光电隔离器光电耦合器简称光耦光媒
介传输电信号器件通常发光器（红外线发光二极 LED）受
光器（光敏半导体）封装壳输入端加电信号时发光器
81发出光线受光器接受光线产生光电流输出端流出实
现电—光—电转换光媒介输入端信号耦合输出端光
电耦合器具体积寿命长触点抗干扰力强输出
输入间绝缘单传输信号等优点数字电路获广泛应
图 55：光电耦合器典型法
实际光电耦合器晶体达林顿控硅磁效应等种
输出形式
通常光电耦合器非线性模拟电路中应限
较高频率信号隔离传送普通光耦合器传输数字（开关）
信号适合传输模拟信号年问世线性光耦合器够传输连续
变化模拟电压模拟电流信号应领域拓宽
二．光耦合器性特点抗干扰作
光耦合器优点单传输信号输入端输出端完全实现
电气隔离抗干扰力强寿命长传输效率高广泛电
转换信号隔离级间隔离开关电路远距离信号传输脉放
固态继电器(SSR)仪器仪表通信设备微机接口中
光电耦合器输入阻抗般干扰源阻抗相较分
压光电耦合器输入端干扰电压较提供电流
易半导体二极发光光电耦合器外壳密封受外部光
影响光电耦合器隔离电阻隔离电容（约 pF）
阻止电路性耦合产生电磁干扰
线性方式工作光电耦合器光电耦合器输入端加控制电压
输出端会成例产生进步控制级电路电压
发光二极光敏三极组成发光二极接通发光光敏三级
导通光电耦合器电流驱动型需定电流发光二极
导通果输入信号太发光二极会导通输出信号失真
82开关电源中利线性光耦合器构成光耦反馈电路通调节控制
端电流改变占空达精密稳压目
开关电源中采电压环进行闭环调节实现输出电压稳
定输出光电耦合器作输入采样反馈信号输出驱动隔离器件
方面光电耦合器起隔离两系统线作两系统电
源相互独立消电位产生影响方面光电耦合器
发光二极电流驱动器件形成电流环路传送形式电流环路
低阻抗电路噪音敏感度低提高系统抗干扰力起
电磁兼容隔离抗干扰作会电路中高频电流电磁干扰
控制电路产生干扰
三．光耦合器技术参数
发光二极正压降VF正电流IF电流传输CTR输入
级输出级间绝缘电阻集电极发射极反击穿电压V(BR)CEO集电
极发射极饱压降VCE(sat)外传输数字信号时需考虑升时间
降时间延迟时间等参数
电流传输CTR光耦合器重参数通常直流电流传输
表示输出电压保持恒定时等直流输出电流IC直流输入电流
IF百分公式：
CTR（IOIF）X100
采光敏三极光耦合器CTR 范围 20～300（
4N35） PC817 80～160达林顿型光耦合器（ 4N30）达
100～5000表明欲获样输出电流者需较输入电
流CTR 参数晶体 hFE 某种相似处
普通光耦合器CTRIF特性曲线呈非线性IF较时非线性失
真尤严重适合传输模拟信号线性光耦合器CTRIF特性
曲线具良线性度特传输信号时交流电流传输
(ΔCTR＝ΔICΔIF)接直流电流传输CTR值适合传
输模拟电压电流信号输出输入间呈线性关系重
特性
四．线性光耦合器产品选取原
光电耦合器提供输入电路输出电路间隔离
设计电路时必须遵循列原：选光电耦合器件必须符合国
83国际关隔离击穿电压标准英国埃索柯姆(Isocom)公司美
国摩托罗拉公司生产 4N××系列( 4N254N264N35)光耦合器
目前国应十分普遍鉴类光耦合器呈现开关特性线性
度差适宜传输数字信号(高低电)单片机输出隔离
选光耦器件必须具较高耦合系数
开关电源应该选择线性光电耦合器表出常见线性光电
耦合器数
次必须正确选择线性光耦合器型号参数
第三必须遵循普通光耦选取原外必须考虑合理选择
CTR 值光耦合器电流传输(CTR)允许范围 50～200
CTR＜50时光耦中 LED 需较工作电流(IF＞50mA)
正常控制单片开关电源 IC 占空会增光耦功耗CTR
＞200启动电路者负载发生突变时单片开关电源误
触发影响正常输出
第三节：电磁兼容技术噪声
．开关电源电磁干扰
开关电源具体积重量轻效率高工作远程监控
等优点广泛应工业通讯军事民航空等领域
场合开关电源特通信开关电源强抗电磁干
扰力浪涌电网电压波动适应力静电干扰电场磁
84场电磁波等抗干扰力保证身够正常工作设备供电
稳定性
方面开关电源部功率开关整流续流二极功
率变压器高频开关方式工作电压电流波形方波
高压电流方波切换程中产生严重谐波电压电流谐
波电压电流方面通电源输入线开关电源输出线传出电
源电网供电设备电网产生干扰设备正常工
作方面严重谐波电压电流开关电源部产生电磁干扰
造成开关电源部工作稳定电源性降低部分电磁场
通开关电源机壳缝隙周围空间辐射通电源线直流输出
线产生辐射电磁场起通空间传播方式高频设备
电磁场较敏感设备造成干扰引起设备工作异常
开关电源限制负载线电源线产生传导干扰
辐射传播电磁场干扰处电磁环境中设备均够正常工
作互干扰
二．国外电磁兼容性标准
电磁兼容性指设备系统电磁环境中正常工作该
环境中设备构成承受电磁干扰力
彻底消设备电磁干扰外部切电磁干扰信号
通系统制定设备设备间相互允许产生电磁干扰
抵抗电磁干扰力标准电气设备系统间达电磁兼
容求国外量电磁兼容性标准系统设备相互达电
磁兼容性制订约束条件
国际线电干扰特委员会（CISPR）国际电工委员会(IEC)属
电磁兼容标准化组织设六分会早 1934 年开展 EMC 标
准研究中第六分会（SCC）负责制定关干扰测量接收机
测量方法标准CISPR16线电干扰抗干扰度测量设备规范
电磁兼容性测量接收机辅助设备性校准方法出详细
求CISPR17线电干扰滤波器抑制元件抑制特性测量制订
滤波器测量方法CISPR22信息技术设备线电干扰限值测量方
法规定信息技术设备 015~1000MHz 频率范围产生电磁干扰
限值CISPR24信息技术设备抗扰度限值测量方法规定信息技
85术设备外部干扰信号时域频域抗干扰性求中 CISPR16
CISPR22 CISPR24 构成信息技术设备包括通信开关电源设备电磁
兼容性测试容测试方法求目前通信开关电源电磁兼容性设计
基求
IEC 出版量基础性电磁兼容性标准中代表性
IEC61000 系列标准规定电子电气设备雷击浪涌（SURGE）
静电放电（ESD）电快速瞬变脉群（EFT）电流谐波电压跌落
电压瞬变短时中断电压起伏闪烁辐射电磁场射频电磁场引
起传导干扰抗扰度传导干扰辐射干扰等电磁兼容性求
外美国联邦委员会制定 FCC15德国电气工程师协会制订
VDE08712A1VDE08712A2VDE0878通信设备电磁兼容性
提出求
国电磁兼容性标准研究较晚采取办法引
进消化吸收洋中国电磁兼容性标准制订方法
1998 年信息产业部根 CISPR22IEC61000 系列标准 ITUT041
标准制定 YDT9831998通信电源设备电磁兼容性限值测量方
法详规定通信电源设备包括通信开关电源电磁兼容性具体
测试项目求测试方法通信电源电磁兼容性检验达标通
入网检测明确设计目标
国标等采相应国际标准 GBT176261~12 系列标准
等采 IEC61000 系列标准GB92541998信息技术设备线电
干扰限值测量方法等采 CISPR22GBT176181998信息技术
设备抗扰度限值测量方法等采 CISPR24
三．开关电源电磁兼容性问题
电磁兼容产生三素：干扰源传播途径受干扰体
开关电源工作开关状态引起电磁兼容性问题相复
杂整机电磁兼容性讲阻抗耦合线间耦合电场耦
合磁场耦合电磁波耦合种
1．阻抗耦合干扰源受干扰体电气存阻抗
通该阻抗干扰信号进入受干扰象
2．线间耦合产生干扰电压干扰电流导线 PCB 线
行布线产生相互耦合
863．电场耦合电位差存产生感应电场受干扰
体产生耦合
4．磁场耦合电流脉电源线附产生低频磁场干
扰象产生耦合
5．电磁波耦合脉动电压电流产生高频电磁
波通空间外辐射相应受干扰体产生耦合
实际种耦合方式严格区分侧重点已
开关电源中功率开关高电压高频开关方式工
作开关电压开关电流均方波该方波含高次谐波频谱达
方波频率 1000 次时电源变压器漏电感分布电容
功率开关器件工作状态非理想高频开关时常常产生
高频高压尖峰谐波振荡该谐波振荡产生高次谐波通开关
散热器间分布电容传入部电路通散热器变压器空间辐射
整流续流开关二极产生高频干扰重原
整流续流二极工作高频开关状态二极引线寄生电感
结电容存反恢复电流影响工作高电压电流
变化率产生高频振荡整流续流二极般离电源输出线较
产生高频干扰容易通直流输出线传出
开关电源提高功率数均采源功率数校正电路
时提高电路效率性减功率器件电应力量采
软开关技术中零电压零电流零电压零电流开关技术应
广泛该技术极降低开关器件产生电磁干扰软开关
损吸收电路利 LC 进行量转移利二极单导电性
实现量单转换该谐振电路中二极成电磁干扰
干扰源
开关电源中般利储电感电容器组成 LC 滤波电路实
现差模模干扰信号滤波交流方波信号转换滑直流
信号电感线圈分布电容导致电感线圈谐振频率降低
量高频干扰信号穿电感线圈交流电源线直流输出线
外传播滤波电容器着干扰信号频率升引线电感作
导致电容量滤波效果断降直达谐振频率时完全失
87电容器作变感性正确滤波电容引线长产
生电磁干扰原
开关电源 PCB 布线合理结构设计合理电源线输入滤波合
理输入输出电源线布线合理检测电路设计合理均会导致系
统工作稳定降低静电放电电快速瞬变脉群雷击浪涌
传导干扰辐射干扰辐射电磁场等抗扰性力
四．电磁兼容性研究解决方法
电磁兼容性研究般运 CISPR16 IEC61000 中规定电磁
场检测仪器种干扰信号模拟器附助设备标准测试场实验
室部通详测试分析结合电路性理解进行分析研究
电磁兼容性三素讲解决开关电源电磁兼容性三
方面入手
1） 减干扰源产生干扰信号
2） 切断干扰信号传播途径
3） 增强受干扰体抗干扰力
解决开关电源部电磁兼容性时综合运述三方
法成效益实施难易性前提
开关电源产生外干扰电源线谐波电流电源线传导干扰
电磁场辐射干扰等减干扰源方法解决方面增
强输入输出滤波电路设计改善源功率数校正（APFC）电路性
减少开关整流续流二极电压电流变化率采种软开关
电路拓扑控制方式等方面加强机壳屏蔽效果改善机壳
缝隙泄漏进行良接处理
外部抗干扰力浪涌雷击应优化交流输入直流输出
端口防雷力通常 1250µs 开路电压 820µs 短路电流组
合雷击波形量较采氧化锌压敏电阻气体放电等组
合方法解决静电放电通常通信端口控制端口信号电
路中采 TVS 相应接保护加信号电路机壳等电距
离选具抗静电干扰器件解决快速瞬变信号含宽频
谱容易模方式传入控制电路采防静电相方法减
模电感分布电容加强输入电路模信号滤波（加模电容
插入损耗型铁氧体磁环等）提高系统抗扰性
88减开关电源部干扰实现身电磁兼容性提高开关电
源稳定性性应方面入手：注意数字电路模拟电
路 PCB 布线正确区分数字电路模拟电路电源正确耦注意数
字电路模拟电路单点接电流电路电流特电流电压取样
电路单点接减阻干扰减环影响布线时注意相邻线
间间距信号性质避免产生串扰减线阻抗减高压电流
线路特变压器原边开关电源滤波电容电路包围面积减
输出整流电路续流二极电路直流滤波电路包围面积减
变压器漏电感滤波电感分布电容采谐振频率高滤波电容器
等
关传播途径问题值注意MCU液晶显示器数线
址线工作频率较高产生辐射干扰源信号电路抗外界
干扰薄弱环节适增加高抗干扰力 TVS 高频电容铁氧
体磁珠等元器件提高信号电路抗干扰力机壳距离较
信号电路应加适绝缘耐压处理等功率器件散热器变压
器电磁屏蔽层适接综合考虑种接措施助提高整机
电磁兼容性控制单元间面积接接板屏蔽改善开
关电源部工作稳定性整流器机架考虑整流器间电磁
耦合整机线布置交流输入中线线直流线防雷线间
正确关系电磁兼容量级正确分配等
第四节：功率素校正技术简述
开关电源讲功率素校正技术门新兴技术提高
开关电源效率发挥重作里简单介绍概念基原
理实际电路进行介绍感兴趣读者行查阅相关资料
．校正技术提出标准
传统开关电源功率素 045075效率极低高次谐
波含量高采功率素校正技术电源功率素提高
095099
开关电源校正概念起源 1980 年 80 年代末 90 年代获
重视推广欧洲日相继开关电源谐波提出控制标准目前
两标准：IEC5552 IEC100032
89电源效率品质电磁兼容性求日益提高开关电源功率
素校正技术成开关电源研究热点
二．功率素校正基原理
果输入整流电路直接接电阻性负载整流波形正弦
波功率素基 1高次谐波成分低
实际电路中 LC 滤波等作电流电压造成相差
电容充放电电流电感电压等会造成尖脉造成高次谐
波产生功率素明显降
假想——果整流电路变换器间插入级隔离电路
输入电路综合负载接电阻性功率素提高
三．功率素校正电路（PFC）
实际功率素校正电路两类：
源校正电路——源元件电路改善功率素减电流谐
波电路简单体积庞现少采
源校正电路——输入电路 DCDC 变换器间插入变换
器通特定控制电路电流电压反馈输出电压稳定
DCDC 变换器实现预稳方案电路复杂体积明显减
成 PFC 技术研究方
源 PFC 技术原采两级变换器第级专门作 PFC 前置
级第二级 DCDC 变换现开始研究单级变换器相关
合部分做级中形式雷级变换器电路
四．集成 PFC 控制器
针 PFC 技术研究日益成熟陆续开发系列 PFC 集成控
制电路
UC3854UC3858TDA16888FA5331PFA5332P 等类控制
芯片
说控制技术软开关技术PFC 技术提高电源品
质双刃剑关研究方兴未艾
<全文完>
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