开关电源学习总结
开关电源简介
开关电源顾名思义就是通过控制晶体管的导通截止来转换电压，由于部分时间工作在截止状态，功耗比较小，发热也比较小。所以相较与线性电源模块而言，效率比较高，发热也没有那么厉害。
- 1分类
根据驱动电压可以分为自激式和他激式。
自激式：利用调整管，开关变压器辅助绕组构成正反馈，实现自激振荡，实现稳压
他激式：使用专设振荡器产生脉冲控制调整管。
根据转换器电路结构方式分为非隔离型和隔离型。
非隔离型：输入和输出共地，适合低压直流转换的场合，包括降压式，升压式，升降压式。
隔离型：输入输出隔离，包括反激式，正激式，推挽式，半桥式，全桥式。
根据开关管的脉冲调制方式分为脉宽调制型，频率调制型，混合调制型。
脉宽调制型：通过改变开关管的导通时间来控制占空比，从而调节和稳定输出电压。
频率调制型：开关管的导通时间不变，通过改变开关管的脉冲频率来调节和稳定输出电压。
混合调制型：开关管的导通时间和脉冲频率都改变，从而来调节和稳定输出电压。
- 2 开关稳压器效率
开关电源的效率：
功率的损耗：
由此可见开关电源具有低功耗，高效率的特点。
1.3 BUCK拓扑结构
BUCK(降压转换器)：
在开关管导通时，二极管D负极电压高于正极反偏截止，此时电流经过电感L向电容和负载供电，同时电感L中储存了能量。在开关管关断时，电感L中储存的能量不能立即释放，产生的感应电流通过负载、二极管D形成续流通路，继续给负载供电。该二极管也因此称为续流二极管。同时，由于负载和晶体管串联，输出电压小于输入电压，所以达到降压目的。
1.4 BUCK工作模型
目的：降压
输入电容的水桶大于输出电容的水桶，通过控制传送的时间间隔t和水杯里的水量从而实现控制输出电容里水量的稳定，开关稳压器起反馈作用，当输出的水量少了，就增加水杯里的水，或者更加频繁的送水，反则反之。
1.5 BOOST拓扑结构
BOOST(升压转换器):
当开关管导通时，二极管正极电压低于负极电压反偏关断，电源和电感形成通路，电感L流过电流储存能量，此时负载由电容提供能量。当开关管断开时，此时二极管正向导通，电源和电感L储存的能量同时向电容、负载供电。由于开关管并联，电感产生的感应电动势与电压相叠加后作用于负载，所以输出电压会高于输入电压。
1.6 BOOST工作模型
目的：升压
输入电容的水桶小于输出电容的水桶，通过控制传送的时间间隔t和水杯里的水量从而实现控制输出电容里水量的稳定，开关稳压器起反馈作用，当输出的水量少了，就增加水杯里的水，或者更加频繁的送水，反则反之。
1.7 BUCK-BOOST拓扑结构
其中的器件和Buck电路完全一致，只是二极管和电感的位置发生了改变。Buck-Boost变换器输出的是相对地的负压。
在接通后，电流从Vin流经开关，再过电感L到地（实际上就是L的充能过程），由于二极管右边的输出是伏电压，左边是正电压，二极管被反相截止（此时的右端输出电压由电容C放电维持）
在断开后，电流从地流经滤波电容C和负载RL，经过二极管D，再到电感L到地（实际上就是电感L的放能过程和C的充能过程）
正确的拓扑结构必须满足ΔION = ΔIOFF = ΔI
电流在一个周期内的的变化共有三种情况：
连续导通模式(CCM):
开关断开后，电感电流尚未下降到零的时候，开关又被接通,CCM是最常见的。
断续道统模式(DCM):
开关断开后，电感电流下降到零之后，过了一段时间，开关才被接通
临界连续模式(BCM):
开关断开后，电感电流刚好下降到零的时候，开关又被接通
1.8 控制器与稳压器
稳压器是使输出电压稳定的设备。稳压器由调压电路、控制电路、及伺服电机等组成。当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。
集成开关管的 IC我们一般称之为稳压器，需要外置开关管的 IC 我们称之为控制器。
1.9 效率与Vout的关系
占空比越高，效率越高。
1.10 隔离式拓扑结构
1）正激式变换器
正激时变换器因电路设计简单、经济便捷，在50W~400W的场合应用很广。但是由于变压器上所有线圈电流在开关管关断的时候，全部断开，为了保证变压器的磁芯不发生磁饱和现象，附加绕组的加入起到磁芯复位的功能。
- 反激式变换器
在Buck-Boost型变换器中将高频变压器放在电感的位置就有了反激式的电路。反激式变换器设计非常容易，价格低廉，常常用在多路输出的小功率开关电源场合。
正激式和反激式对比：
1.11 相关知识点
开关电源保护：
- 过、欠压
- 过载
- 温升
- 反馈回路失效
在产生以上四种情况时会自动断开，保护电路，在排查时考虑这几种情况。
工频变压器的工作频率一般是指50HZ或60HZ;
高频变压器的工作频率一般都在1KHZ以上，甚至上百KHZ）
整个开关电源模块的逻辑：
IC模块通过负载反馈的信息产生对应的PWM波，控制MOSFET管导通母线，初级线圈进行充能，次级线圈产生感应电动势，次级模块有反馈回路反馈给IC模块，构成闭环系统，IC模块根据负载上的电压调节PWM，从而达到控制次级模块上产生稳电压的目的。
注意：次级线圈的电感会对初级线圈的电感有一个反馈，会产生叠加，所以MOSFET两端的电压有可能会比母线的大，在选型时要注意考虑加上这个增益。
电感的瞬时电流和刺心中的磁场强度成比例。所以当电感电流达到最大值时，磁场强度也达到了最大值。当磁场强度超过一定值时，电感就会饱和（电感量开始下降）。一旦饱和，电感的限流能力随之下降，会有很大的电流通过开关管。所以不能让电感有瞬时的饱和。