一. 理想直流變換器應有的參數性能

 

1. 輸入輸出端的電壓均為平滑的直流電壓
，無交流諧波的分量

2. 輸出阻抗為零

3. 快速動態響應，抑製能力強

4. 高效率，小型化

 

二. 常用的DC/DC電源方案

 

1. 線性電源。主要應用於對發熱和效率要求不高的應用場合，線性電源的效率通常在35% to 50%之間

2. 脈寬調製（PWM）開關電源。在使用時具有比線性電源更高的效率和靈活性

3. 高效率的諧振開關電源。由基本的PWM開關電源演變而來
，主要應用於高效率和對電磁幹擾有特別要求的場合

 

 

輸入電壓

 

Vin(nom)：產品的正常輸入電壓

Vin(max)：產品的最高輸入電壓

Vin(min)：產品的最低輸入電壓

頻率：直流，50，60，400Hz等

浪湧電壓：輸入電壓超出Vin(max)的時間段，電源必須能夠承受這個浪湧電壓，正常工作

瞬態電壓：具有很高的電壓尖峰（包括正與負尖峰），這是輸入電源係統的特征

 

輸入電流

 

Iin(max)：最大平均輸入電流。它的最大極限值可以由安全管理機構來定義。

 

輸出電壓

 

Vout(rated)：額定輸出電壓（理想輸出電壓）

Vout(min)：保證負載不被切斷的最小輸出電壓。

Vout(max)：保證負載線路正常運行的最大輸出電壓。

Vout(abs)：負載遭到破壞時的極限電壓。

電壓紋波：這是峰-峰值電壓，它的頻率和大小應該能被負載所接受

 

輸出電流

 

Iout(retad)：額定輸出電流。

Iout(min)：在正常運行情況下
，最小的輸出電流。

Iout(max)：負載的瞬態承受的輸出電流。

Isc：負載短路時的最大極限電流。

 

動態負載響應時間

 

當加上階躍負載時，電源係統響應需要的時間

 

電壓調整率

 

輸入電壓變化時，輸出電壓的變化率
，即：

電壓調整率=（最高輸出電壓-最低輸出電壓）/額定輸出電壓X100%

 

負載調整率

 

負載電流從半載到額定負載時，輸出電壓的變化率，即：

負載調整率=（滿載時輸出電壓-半載時輸出電壓）/額定負載時輸出電壓X100%

 

總效率

 

這將決定係統有多少熱量產生
，以及在結構設計時是否應考慮采用散熱片。

總效率=輸出功率/輸入功率X100%

 

 

開關電源的基本元件：

 

 

電容的基本方程

 

 

1. 當一電流流經電容, 電容兩端的電壓逐漸增加, 並且電容量越大電壓增加越慢。

 

 

2. 在穩態工作的開關電源中流經電容的電流對時間的積分為零。

 

 

電感的基本方程

 

 

1. 當一電感突然加上一個電壓時, 其中的電流逐漸增加, 並且電感量越大電流增加越慢。

 

 

2. 當一電感上的電流突然中斷, 在其兩端會產生一瞬時高壓, 並且電感量越大該電壓越高。

 

 

電感的伏秒平衡原則：

 

 

伏秒平衡原則：在穩態工作的開關電源中電感兩端的正伏秒值等於負伏秒值。

 

 

分析開關電源中電容和電感的幾條原則：

 

1. 電容兩端的電壓不能突變(當電容足夠大時,可認為其電壓不變)。

2. 電感中的電流不能突變(當電感足夠大時,可認為其電流恒定不變)。

3. 流經電容的電流平均值在一個開關周期內為零。

4. 電感兩端的伏秒積在一個開關周期內必須平衡。

 

兩個有用的公式：

 

 

 

三種基本的非隔離開關電源

 

 

BUCK電路工作原理分析

 

 

根據L的伏秒平衡原則：

 

 

根據L在1-D時間的基本方程：

 

 

 

 

BUCK電路的工作可以看作是一個機械飛輪和單活塞發動機。電路的LC濾波器就是飛輪，存儲從驅動器輸出的脈衝功率。LC濾波器（扼流輸入濾波器）的輸入就是經過斬波以後的電壓。LC濾波器平均了占空比調製的脈衝電壓。LC濾波器的作用可用以下公式表示：

 

Vout=Vin*D

 

通過控製電路改變占空比
，即可保持輸出電壓的恒定。BUCK變換器之所以被稱為降壓式變換器，是因為它的輸出電壓必定低於輸入電壓。

 

我們可以把BUCK電路的工作過程分成兩個階段，當開關導通時
，輸入電壓加到LC濾波器的輸入端，電感上的電流以固定斜率線性上升。電感上的電流用下麵公式描述：

IL(on)=((Vin-Vout)/Lo)*Ton + Imin

 

在這個階段，存儲在電感上的能量為：

 

 

輸入的能量就存儲在電感鐵心材料的磁通中。

 

 

當開關斷開時
，由於電感上的電流不能突變，電感電流就通過二極管D續(xu)流(liu)
，該(gai)二(er)極(ji)管(guan)稱(cheng)為(wei)續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)
，這(zhe)樣(yang)就(jiu)實(shi)現(xian)了(le)對(dui)原(yuan)先(xian)流(liu)過(guo)開(kai)關(guan)管(guan)電(dian)流(liu)的(de)續(xu)流(liu)
，同(tong)時(shi)電(dian)感(gan)中(zhong)存(cun)儲(chu)的(de)一(yi)部(bu)份(fen)能(neng)量(liang)向(xiang)負(fu)載(zai)釋(shi)放(fang)。續(xu)流(liu)電(dian)流(liu)環(huan)包(bao)括(kuo)：二極管

，電感，負載。在這階段流過電感上的電流用下式描述：

 

IL(off)=Ipk-(VoutToff/Lo)

 

在這階段
，電流波形是一條斜率為負的斜線，斜率為-Vout/Lo。當開關再次導通時，二極管迅速關斷
，電流從輸入電源和開關管流過。在開關導通前瞬間
，電感上的電流Imin就是開關管通過的初始電流。

 

BUCK電路的輸入輸出關係

 

 

 

BOOST電路的輸入輸出關係
 

BUCK-BOOST電路的工作原理分析

 

 

BUCK-BOOST輸入輸出關係

 

 

功率半導體器件重要參數的最小值

 

 

 

開關電源功率電路的五個基本元件：開關，二極管
，電容
，電感，變壓器

 

開關電源功率電路分析要點

 

1. 電容的電壓不能突變, 電感的電流不能突變

2. 流經電容的電流平均值為零, 電感兩端電壓的平均值為零

3. 理想變壓器電壓與匝數成比且同名同極性, 電流與匝數成反比且點進點出

4. 電容恒流充電的公式為C * ΔU = I *T, 電感恒壓儲能的公式為L * ΔI = U *T

5. 變壓器與電感的伏秒積必須平衡