初學者對於開關電源到底該怎麼學習？怎麼入行？小編在此做個小小的總結！

關於學習開關電源，大家都很清楚，要學好電路，模數電，自控，工程電磁場這些大學專業課，甚至還要看一些開關電源設計之類的專業書籍，如果能學好以上書籍，電路一類的基本知識就算了解了，但是要學好開關電源，單單有以上理論是不夠的，還要深入實踐，並且還要有一套行之有效的學習研發方式，也就是說拼命苦幹是不會起很大作用的，最重要的是高效的方法。在文章裡不能帶大家實踐。

在此給初學者奉獻一些基礎的學習知識：

1、開關電源的基本原理。

2、開關電源中的各種元器件。

3、變壓器的計算。

4、例項電源分析。

5、EMI整改經驗。

6、開關電源經典書籍推薦

最後還有全國各地電源工程師的工資行情檢視哦。

1、開關電源的各部分基本原理介紹

下面總結了開關電源基本原理介紹及引數設計參考：一、 開關電源的電路組成開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。開關電源的電路組成方框圖如下：

 

二、 輸入電路的原理及常見電路1AC輸入整流濾波電路原理：

 

① 防雷電路：當有雷擊，產生高壓經電網匯入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F1、F2、F3會燒燬保護後級電路。② 輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網路主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波訊號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。當電源開啟瞬間，要對C5充電，由於瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪湧電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間後溫度升高後RT1阻值減小（RT1是負溫係數元件），這時它消耗的能量非常小，後級電路可正常工作。③ 整流濾波電路：交流電壓經BRG1整流後，經C5濾波後得到較為純淨的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。2DC輸入濾波電路原理圖：

 

① 輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙π型濾波網路主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波訊號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。C3、C4為安規電容，L2、L3為差模電感。② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪湧電路。在起機的瞬間，由於C6的存在Q2不導通，電流經RT1構成迴路。當C6上的電壓充至Z1的穩壓值時Q2導通。如果C8漏電或後級電路短路現象，在起機的瞬間電流在RT1上產生的壓降增大，Q1導通使Q2沒有柵極電壓不導通，RT1將會在很短的時間燒燬，以保護後級電路。三、 功率變換電路1、MOS管的工作原理：目前應用最廣泛的絕緣柵場效電晶體是MOSFET（MOS管），是利用半導體表面的電聲效應進行工作的。也稱為表面場效應器件。由於它的柵極處於不導電狀態，所以輸入電阻可以大大提高，最高可達105歐姆，MOS管是利用柵源電壓的大小，來改變半導體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。2.常見MOS管的工作原理圖：

 

3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩衝器，和開關MOS管並接，使開關管電壓應力減少，EMI減少，不發生二次擊穿。在開關管Q1關斷時，變壓器的原邊線圈易產生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測得的電流峰值訊號參與當前工作周波的佔空比控制，因此是當前工作周波的電流限制。當R5上的電壓達到1V時，UC3842停止工作，開關管Q1立即關斷。 R1和Q1中的結電容CGS、CGD一起組成RC網路，電容的充放電直接影響著開關管的開關速度。R1過小，易引起振盪，電磁干擾也會很大；R1過大，會降低開關管的開關速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護了MOS管。 Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當其佔空比越大時，Q1導通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多；當Q1截止時，變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時也達到了磁場復位的目的，為變壓器的下一次儲存、傳遞能量做好了準備。IC根據輸出電壓和電流時刻調整著⑥腳鋸形波佔空比的大小，從而穩定了整機的輸出電流和電壓。 C4和R6為尖峰電壓吸收回路。4、推輓式功率變換電路：Q1和Q2將輪流導通

 

5、有驅動變壓器的功率變換電路：T2為驅動變壓器，T1為開關變壓器，TR1為電流環。

 

四、 穩壓環路原理1、反饋電路原理圖：

 

2、工作原理：當輸出U0升高，經取樣電阻R7、R8、R10、VR1分壓後，U1③腳電壓升高，當其超過U1②腳基準電壓後U1①腳輸出高電平，使Q1導通，光耦OT1發光二極體發光，光電三極體導通，UC3842①腳電位相應變低，從而改變U1⑥腳輸出佔空比減小，U0降低。當輸出U0降低時，U1③腳電壓降低，當其低過U1②腳基準電壓後U1①腳輸出低電平，Q1不導通，光耦OT1發光二極體不發光，光電三極體不導通，UC3842①腳電位升高，從而改變U1⑥腳輸出佔空比增大，U0降低。周而復始，從而使輸出電壓保持穩定。調節VR1可改變輸出電壓值。 反饋環路是影響開關電源穩定性的重要電路。如反饋電阻電容錯、漏、虛焊等，會產生自激振盪，故障現象為：波形異常，空、滿載振盪，輸出電壓不穩定等。五、短路保護電路1、在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個安全範圍內，它可以用多種方法來實現限流電路，當功率限流在短路時不起作用時，只有另增設一部分電路。 2、短路保護電路通常有兩種，下圖是小功率短路保護電路，其原理簡述如下：

 

當輸出電路短路，輸出電壓消失，光耦OT1不導通，UC3842①腳電壓上升至5V左右，R1與R2的分壓超過TL431基準，使之導通，UC3842⑦腳VCC電位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作後①腳電位消失，TL431不導通UC3842⑦腳電位上升，UC3842重新啟動，周而復始。當短路現象消失後，電路可以自動恢復成正常工作狀態。3、下圖是中功率短路保護電路，其原理簡述如下：

 

當輸出短路，UC3842①腳電壓上升,U1 ③腳 電位高於②腳時，比較器翻轉①腳輸出高電位，給 C1充電，當C1兩端電壓超過⑤腳基準電壓時 U1⑦腳輸出低電位，UC3842①腳低於1V，UCC3842 停止工作，輸出電壓為0V，周而復始，當短路 消失後電路正常工作。R2、C1是充放電時間常數， 阻值不對時短路保護不起作用。 4、下圖是常見的限流、短路保護電路。其工作原理簡述如下：

 

當輸出電路短路或過流，變壓器原邊電流增大，R3 兩端電壓降增大，③腳電壓升高，UC3842⑥腳輸出佔空 比逐漸增大，③腳電壓超過1V時，UC3842關閉無輸出。5、下圖是用電流互感器取樣電流的保護電路：

 

有著功耗小，但成本高和電路較為複雜，其工作原 理簡述如下： 輸出電路短路或電流過大，TR1次級線圈感 應的電壓就越高，當UC3842③腳超過1伏，UC3842 停止工作，周而復始，當短路或過載消失，電路自行恢復。六、輸出端限流保護

 

上圖是常見的輸出端限流保護電路，其工作原理簡述如上圖：當輸出電流過大時，RS（錳銅絲）兩端電壓上升，U1③腳電壓高於②腳基準電壓，U1①腳輸出高電壓，Q1導通，光耦發生光電效應，UC3842①腳電壓降低，輸出電壓降低，從而達到輸出過載限流的目的。七、輸出過壓保護電路的原理輸出過壓保護電路的作用是：當輸出電壓超過設計值時，把輸出電壓限定在一安全值的範圍內。當開關電源內部穩壓環路出現故障或者由於使用者操作不當引起輸出過壓現象時，過壓保護電路進行保護以防止損壞後級用電裝置。應用最為普遍的過壓保護電路有如下幾種：1、可控矽觸發保護電路：

 

如上圖，當Uo1輸出升高，穩壓管（Z3）擊穿導通，可控矽（SCR1）的控制端得到觸發電壓，因此可控矽導通。Uo2電壓對地短路，過流保護電路或短路保護電路就會工作，停止整個電源電路的工作。當輸出過壓現象排除，可控矽的控制端觸發電壓通過R對地洩放，可控矽恢復斷開狀態。 2、光電耦合保護電路：

 

如上圖，當Uo有過壓現象時，穩壓管擊穿導通，經光耦（OT2）R6到地產生電流流過，光電耦合器的發光二極體發光，從而使光電耦合器的光敏三極體導通。Q1基極得電導通， 3842的③腳電降低，使IC關閉，停止整個電源的工作，Uo為零，周而復始。3、輸出限壓保護電路： 輸出限壓保護電路如下圖，當輸出電壓升高，穩壓管導通光耦導通，Q1基極有驅動電壓而道通，UC3842③電壓升高，輸出降低，穩壓管不導通，UC3842③電壓降低，輸出電壓升高。周而復始，輸出電壓將穩定在一範圍內（取決於穩壓管的穩壓值）。

 

4、輸出過壓鎖死電路：

 

圖A的工作原理是： 當輸出電壓Uo升高，穩壓管導通，光耦導通，Q2基極得電導通，由於Q2的導通Q1基極電壓降低也導通，Vcc電壓經R1、Q1、R2使Q2始終導通，UC3842③腳始終是高電平而停止工作。在圖B中，UO升高U1③腳電壓升高，①腳輸出高電平，由於D1、R1的存在，U1①腳始終輸出高電平Q1始終導通，UC3842①腳始終是低電平而停止工作。八、功率因數校正電路（PFC）1、原理示意圖：

 

2、工作原理：輸入電壓經L1、L2、L3等組成的EMI濾波器，BRG1整流一路送PFC電感，另一路經R1、R2分壓後送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣，用以調整控制訊號的佔空比，即改變Q1的導通和關斷時間，穩定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導通時儲存能量，在Q1關斷時施放能量。D1是啟動二極體。D2是PFC整流二極體，C6、C7濾波。PFC電壓一路送後級電路，另一路經R3、R4分壓後送入PFC控制器作為PFC輸出電壓的取樣，用以調整控制訊號的佔空比，穩定PFC輸出電壓。九、輸入過欠壓保護1、 原理圖：

 

2、 工作原理：AC輸入和DC輸入的開關電源的輸入過欠壓保護原理大致相同。保護電路的取樣電壓均來自輸入濾波後的電壓。 取樣電壓分為兩路，一路經R1、R2、R3、R4分壓後輸入比較器3腳，如取樣電壓高於2腳基準電壓，比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關斷，電源無輸出。另一路經R7、R8、R9、R10分壓後輸入比較器6腳，如取樣電壓低於5腳基準電壓，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關斷，電源無輸出。

 

 

2、開關電源中的各種元器件

設計開關電源並不是如想象中那麼簡單，特別是對剛接觸開關電源研發的童鞋來說，他的外圍電路就很負責，其中使用的元器件種類繁多，效能各異。要想設計出效能高的開關電源就必須弄懂弄通開關電源中各元器件的型別及主要功能。本文將總結出這部分知識。開關電源外圍電路中使用的元器件種類繁多，效能各異，大致可分為通用元器件、特種元器件兩大類。開關電源中通用元器件的型別及主要功能如下：▍電阻器1. 取樣電阻—構成輸出電壓的取樣電路，將取樣電壓送至反饋電路。2. 均壓電阻—在開關電源的對稱直流輸入電路中起到均壓作用，亦稱平衡電阻。3. 分壓電阻—構成電阻分壓器。4. 洩放電阻—斷電時可將電磁干擾(EMI)濾波器中電容器儲存的電荷洩放掉。5. 限流電阻—起限流保護作用，如用作穩壓管、光耦合器及輸入濾波電容的限流電阻。6. 電流檢測電阻—與過電流保護電路配套使用，用於限制開關電源的輸出電流極限。7. 分流電阻—給電流提供旁路。8. 負載電阻—開關電源的負載電阻(含等效負載電阻)。9. 最小負載電阻—為維持開關電源正常工作所需要的最小負載電阻，可避免因負載開路而導致輸出電壓過高。 10. 假負載—在測試開關電源效能指標時臨時接的負載(如電阻絲、水泥電阻)。11. 濾波電阻—用作LC型濾波器、RC型濾波器、π型濾波器中的濾波電阻。12. 偏置電阻—給開關電源的控制端提供偏壓，或用來穩定電晶體的工作點。13. 保護電阻—常用於RC型吸收回路或VD、R、C型鉗位保護電路中。14. 頻率補償電阻—例如構成誤差放大器的RC型頻率補償網路。15. 阻尼電阻—防止電路中出現諧振。▍電容器1. 濾波電容—構成輸入濾波器、輸出濾波器等。2. 耦合電容—亦稱隔直電容，其作用時隔斷直流訊號，只讓交流訊號通過。3. 退藕電容—例如電源退藕電容，可防止產生自激振盪。4. 軟啟動電容—構成軟啟動電路，在軟啟動過程中使輸出電壓和輸出電流緩慢地建立起來。5. 補償電容—構成RC型頻率補償網路。6. 加速電容—用於提高電晶體的開關速度。7. 振盪電容—可構成RC型、LC型振盪器。8. 微分電容—構成微分電路，獲得尖脈衝。9. 自舉電容—用於提升輸入級的電源電壓，亦可構成電壓前饋電路。10. 延時電容—與電阻構成RC型延時電路。11. 儲能電容—例如極性反轉式DC/DC變換器中的泵電容。12. 移相電容—構成移相電路。13. 倍壓電容—與二極體構成倍壓整流電路。14. 消噪電容—用於濾除電路中的噪聲干擾。15. 中和電容—消除放大器的自激振盪。16. 抑制干擾的電容器—在EMI濾波器中，可分別濾除串模和共模干擾。17. 安全電容—含X電容和Y電容。18. X電容—能濾除由一次繞組、二次繞組耦合電容器產生的共模干擾，可為從一次側耦合到二次側的干擾電流提供迴流路徑，防止該電流通過二次側耦合到大地。19. Y電容—能濾除電網之間串模干擾，常用於EMI濾波器中。▍電感器1. 濾波電感—構成LC型濾波器。2. 儲能電感—常用於降壓式或升壓式DC/DC變換器電路中。3. 振盪電感—構成LC型振盪器。4. 共模電感—亦稱共模扼流圈，常用於EMI濾波器中，對共模干擾起到抑制作用。5. 串模電感—亦稱串模扼流圈，它採用單繞組結構，一般串聯在開關電源的輸入電路中。6. 頻率補償電感—構成LC型、LCR型頻率補償網路。▍變壓器1. 工頻變壓器—對交流電源進行變壓與隔離，再經過整流濾波後給DC/DC變換器(即開關穩壓器)供電。2. 高頻變壓器—對高頻電源進行儲能、變壓和隔離，適用於無工頻變壓器的開關電源中。▍二極體1. 整流二極體—低頻整流、高頻整流。2. 續流二極體—常用於降壓式DC/DC變換器中；若在繼電器、電機等的繞組兩端並聯續流二極體，即可為反電動勢提供洩放回路，避免損壞驅動管。3. 鉗位二極體—構成VD、R、C型鉗位電路，吸收尖峰電壓，對MOSFET功率場效電晶體起保護作用。4. 阻塞二極體—鉗位保護電路中的二極體，亦稱為阻尼二極體。5. 保護二極體—用於半波整流電路中，在負半周時給交流電提供迴路。6. 隔離二極體—可實現訊號隔離。7. 抗飽和二極體—將二極體串聯在功率開關管的基極上，可降低功率開關管的飽和深度，提高關斷速度。▍整流橋將交流電壓變為脈動直流電壓，送至濾波器。整流橋可由四隻整流二極體構成，亦可採用成品整流橋。▍穩壓管構成簡易穩壓電路；接在開關電源的輸出端，用來穩定空載時的輸出電壓；由穩壓管、快恢復二極體和阻容元件構成一次側鉗位保護電路；構成過電壓保護電路。▍電晶體用作PWM調製器的功率開關管；構成恆壓/恆流輸出式開關電源的電壓控制和電流控制環路；構成截劉輸出型開關電源的截流控制環；構成開關穩壓器的通/斷控制、欠電壓、過電壓保護、過電流保護等電路。▍場效應電晶體MOSFET用作PWM調製器或開關穩壓控制器的功率開關管。▍運算放大器構成外部誤差放大器、電壓控制環和電流控制環等。

 

3、變壓器的計算

變壓器CCM設計介紹（DCM更簡單就不在這裡介紹了）CCM是電感電流連續模式的簡稱，目前採用這種模式的反激變壓器正在逐漸流行起來。無論哪種型別的變壓器，計算方面的問題永遠是最複雜的，網路上關於電路設計和硬體方面的資料很多，但是對計算部分進行詳解的文章卻比較少，小編特意將達人的經驗總計為文章，幫助大家掌握CCM模式反激變壓器的計算。所以在這篇文章當中我們將主講CCM模式反激變換器的各類計算公式，以及波形。 基本引數最小直流電壓Vdcmin：100V；開關頻率F：65KHZ；最大直流電壓Vdcmax：375V；反射電壓VOR：120V；輸出電壓Vo：12V；原邊開關管壓降Vdson：0.5V；輸出功率Po：100W(8.33A)；輸出整流管壓降Vd1：0.5V；變換效率η：0.9；VCC整流管壓降Vd2：0.5V；次級匝數Ns：7T；磁芯：EER35/40。注：1、非實際產品，僅做舉例。2、因為HVDC電壓的大小與Cin、溫度密切相關，故不定義Vacmin;3、原邊電流的計算，其實是參考了《開關電源手冊》，見p156--p180，110W反激變壓器設計，原文中定義的原邊電流，IP2=3*IP1，即KRP=0.66。本文中用X、Y、Z來描述原邊電流，即固定X=10，Y為任意值，KRP也就為任意值。4、損耗的計算參考了《開關電源模擬》p542，90W反激變壓器設計。5、各種公式再陸續補充、修正。6、計算結果利用了PI的電子資料計算表格核算，代入相關關鍵引數即可。

 

圖1

 

 

注：因為VDS的峰值電壓與漏感有密切關係，故計算式中沒有包括尖峰電壓；原邊有效電流的計算公式取自於《開關電源模擬》。需要注意的是，這裡TON、TOFF標反了，由於影響不大所以暫時就不改了，下一步是原邊的各種損耗計算。注意第7步之後，有兩種計算方法：第一種方法是先計算出峰值電流、紋波電流，再通過紋波電流來計算出原邊電感量，公式：LP=V*TON/Ip。第二種計算方法是，先計算出原邊電感量，然後通過紋波電流計算出峰值電流，公式：Ip=Ia/Dmax+△i/2。(第二種方法見《變壓器電感器設計手冊》p293----連續模式隔離BUCK-BOOST變換器設計)

 

第14--17步說明：1、這一部分內容，選自《開關電源模擬》，深入研究請參考原文。2、不同的資料計算方法稍有不同，需要再查資料分析分析。(關於開關損耗和導通損耗，上面的計算方法應該是正確的，參考《精通開關電源》第5章。最有可能會出現的問題是，測量的準確性如何，因為這會導致計算值與實際值相差2--5倍。)磁性元器件計算或者是次級引數計算。RCD緩衝電路有兩個作用，第一個是限制半導體兩端電壓的上升速率或者是減小EMC干擾，第二個是鉗位，要明白安裝RCD緩衝的目的是什麼。如果僅僅是鉗位，問題就簡單了，只需要把“多餘”的能量儲存在足夠大的電容中，然後通過合適電阻的去消耗它，這裡面沒有太多的學問。普通的中小功率ACDC變換器，鉗位電容選擇2200PF--0.1UF都是可以的。漏感中儲存的能量越大，開關頻率越低，鉗位電容的容量肯定會越大。另外，鉗位電容對材質、體積有一些要求，因為會發熱。電阻的計算也很簡單，繞組或者半導體兩端會有一個平臺電壓，直接計算就可以了。電阻的阻值決定了功耗，電阻上到底要消耗多少功率，取決於漏感中儲存的能量以及鉗位電壓的幅值。例：100W的反激變換器，1%漏感，理論上你至少要消耗掉1W的功率，採用3W的電阻；100W的反激變換器，2%漏感，理論上至少要消耗掉2W的功率，採用6W的電阻；儘管有一部分能量會通過MOS、二極體的開關損耗消耗掉，但R上的損耗大概就是這個比例，不會相差太大。需要注意，鉗位電壓和二極體的開關速度、MOS管的驅動能力等等都有很大的關係。如果RCD消耗的功率特別大，應該是別地地方出了問題。控制環路的問題很難說明白，建議參考《開關電源手冊》第三部分，第八章，特別是P435頁提到的方法三(最後兩行文章)。這裡多說一句，在分析了眾多大師的作品之後，發現他們似乎非常喜歡這麼幹。另外一點，就是關於電容的計算方法，一般來說有三種：第一種方法，根據期望獲得的輸出紋波電壓來計算。詳見《開關電源設計》第二版，王志強譯，P76；採用這種方法，可以獲得最小的電容量，通常情況下，如果採用普通的電解電容，其紋波電流一般滿足不了(這種方法似乎比較適合於超高紋波電流電容、固態電容、瓷片電容)。第二種方法，根據實際計算的輸出紋波電流(有效電流)，來選擇輸出電容，不考慮頻率、溫度係數。這種方法最可靠、也會最簡單，但其結果會導致最高物料成本，此方法也是電容供應商比較推崇的方法。第三種方法，根據產品所需的壽命，綜合考慮開關頻率、環境溫度、電容溫升等各種綜合因素來計算輸出電容。該計算方法很多教材和各種電容應用手冊中均有提及。計算過程一般較為複雜，但可以獲得最低的物料成本。另外採用這種方法，對測量技術也是一個很大的考驗。本文對引數的計算講的非常細緻，按照每一步的計算過程來進行講解，並指出其中的問題，與此同時還不忘為大家提供一些難得的經驗技巧，是一篇非常有指導性的文章，有很大的閱讀價值。

 

4、例項分析一個LED驅動電源

一，先從一個完整的LED驅動電路原理圖講起。本文所用這張圖是從網上獲取，並不代表具體某個產品，主要是想從這個圖中，跟大家分享目前典型的恆流驅動電源原理，同時跟大家一起分享大牛對它的理解，希望可以幫到大家。那麼本文只做定性分析，只討論訊號的過程，對具體電壓電流的引數量在這裡不作討論。如圖1某LED驅動電路原理圖，這是一款可AC/DC輸入方式的LED驅動電路，使用無電解電容。是比較典型的LED驅動電路。

 

圖1：某款LED驅動電路原理圖二，原理分析：為了方便分析，把圖1分成幾個部分來講，1：輸入過壓保護---主要是雷擊或者市衝擊帶來的浪湧)輸入過壓保護電路如圖2：

 

圖2輸入過壓保護電路如果是DC電壓從“+48V、GNG”兩端進來通過R1的電阻，此電阻的作用是限流，若後面的線路出現短路時，R1流過的電流就會增大，隨之兩端壓降跟著增大，當超過1W時就會自動斷開，阻值增加至無窮大，從而達到保護輸入電路+48V不受到負載的影響)限流後進入整流橋， R1與RV構成了一個簡單過壓保護電路，RV是一個壓敏元件，是利用具有非線性的半導體材料製作的而成，其伏安特性與穩壓二極體差不多，正常情況顯高阻抗狀態，流過的電流很少，當電壓高到一定的時候(主要是指尖峰浪湧，如打雷的時候高脈衝串通過市電串入進來)，壓敏RV會顯現短路狀態，直接擷取整個輸入總電流，使後面的電路停止工作，此時，由於所有電流將流過R1和RV，因R1只有1W的功率，所以瞬間可以開路，從而保護了整個電路不被損壞。2、整流濾波電路：當交流AC輸入時，則橋式整流器是利用二極體的單向導通性進行整流的最常用的電路，將交流電轉變為直流電。當直流DC(+48V)電壓直接進入整流橋BD時，輸出一個上正下負的直流電壓，如果+48V電源本身也是直流的，那整流橋的作用就是對輸入起到的是極性保護作用，無論輸入是上正下負還是上負下正都不會損壞驅動電源，通過C1C2L1進行濾波，圖3是一個LCΠ型濾波電路，目的是將整流後的電壓波形平滑的直流電。

 

圖3LCΠ型濾波電路3、箝位吸收電路：圖4紅框內為箝位吸收電路。箝路電路存在的理由其實就是保護IC裡面的MOS管，其過程為--整流濾波以後的電壓分成2路，一路通過變壓器繞組後進入U1的TK5401的第7、8腳，下文會介紹U1，先看箝位這一路，這路是通過R1、C3、D2然後也連到7、8腳，這個R1、C3、D2就組成了一個簡單的箝位電路，主要功能就是用來吸收尖峰和浪湧的，和RV壓敏電阻作用不同的是，RV主要是防止打雷或者市電衝擊起到保護作用，箝位功能是吸收變壓器TRANS2-2繞組兩端的反向電動勢，消除自激振盪，起到快速復位作用，為變壓器一個週期做準備，如果變壓器得不到復位就會飽和，會失去感抗， R1和C3組成了一個RC充放電迴路，用來反向積累的電動勢，D2主要是隔離作用，變壓器在正半周的時，感應電動勢為上正下負時，使整過環路處於斷開狀態，而變壓器進入負半周時，給箝位電路提供通路，快速將電動勢環路處於斷開狀態，而等變壓器進入負半周時，給箝位電路提供通路，快速將電動勢釋放，從而達到保護IC裡頭的MOS管不被尖峰擊穿而損壞。

 

圖4：箝位吸收電路4、 U1工作原理：這款LED驅動IC--TK5401驅動器，主要的特點是為無需在應用電路上使用電解電容器而設計的。該IC的主要特點是高低電壓過流保護補償，不需要電解電容的高PF值。內建高電壓功率MOS管650/1.9歐姆，支援通用交流輸入電壓AC85V--265V,該IC的驅動電路通過脈衝檢測漏電流峰值，在D/ST(7腳，8腳)端電壓高於OCP電壓時關閉功率MOS管，漏電流保護連線在s/ocp(1腳)和GND(3腳)間的電流取樣電阻。當取樣電阻的壓降達到OCP電壓閥值，就關閉功率MSG管。通俗一點說，該電路的變壓器採用反激式工作方式，如圖5：即變壓器的初級和次級的相位是相反的，在同一時間，兩者相關180度。

 

圖5：變壓器採用反激工作方式整流濾波後通過變壓器繞組然後進到IC的7、8腳，這個7、8腳就是IC裡面MOS管的“D極”也叫漏極，接地的是“S極”也叫源極，整過電源電壓的變換都由D極”和S極兩個引腳的接通和斷開來實現，就是它們工作時會一直處在接通和不接通狀態，反覆的接通和斷開使變壓器實現在電--磁-電的變換，至於它是怎麼進行接通和不接通的?這個頻率又是多少?下面分析一下工作過程：①第一次變換的建立：當U1上電，通過7、8腳連通的內部啟動電路給供電，使用U1開始工作，此時U1將輸出方波脈衝傳遞給U1內部MOS管的“G極”也叫柵極，使D極和S極接通，這時D極和S級等電位，而S極又是接地的，等於把變壓器的一端瞬間接地，從而產生迴路，變壓器是感性元件，電流不能突變，所以它自身會產生感抗來阻止電流突變。按照線性的曲線進行變化，慢慢上升，為了能夠阻止它突然，它會產生一個與它相反的感應電壓勢來抑制它，這樣一來，下面的繞組和次組繞組就會跟著產生電動勢，從而產生電壓，電—磁—電轉換的機理也在於此，當然這是變壓器和磁性材料本身具有的特性。②第二次變換的建立：當變壓器下面的繞組產生電動勢以後(我們通常把它叫著正反饋供電繞組)，通過D3整流，R3限流，再經C4濾波後分成二路進行供電，一路給U1的第2腳供電，另一路給光電耦合器件PC817供電，當第2腳開始供電時，U1內部的整個PWM供電控制系統將自動轉到由正反饋繞組供電，使內部振盪電路繼續工作，從而輸出第2個脈衝控制資訊，使MOS管開次開通，如此周而復始的使用MOS不斷的處理開和關狀態進而讓變壓器工作在電-磁-電的轉換狀態。圖6是TK5401工作時序。圖7為TK5401內部框圖。

 

圖6：TK5401工作時序 圖7：TK5401內部框圖

 

5：輸出整流電路：如圖8為輸出整流電路。變壓器工作以後，次級就會輸出一個電壓通過D4整流，C8和L1進行濾波，然後給LED燈進行供電，這裡的L1除了能夠濾波，還有續流的作用，就是保持輸出電流的一致性，正是利用電感中的電流不能突然這一特性。

 

圖8：輸出整流電路6：恆流電路：恆流電路是整個電路原理圖的實質，如圖8，是恆流電路的幾個組成部分。為了更清楚的說明恆流的工作，有必要重新認識這個U1。

 

圖9：U1引腳說明U1的每個引腳功能，8腳為MOS輸入端，6腳是空腳，5腳外接的電容是振盪電容，直接決定了RC時間常數，就是充放電時間，一般充電MOS管是接通時間，放電是斷開時間，4腳是電壓檢測腳，通過對4腳的電壓值控制輸出脈衝的佔空比，3腳接地端，2腳是U1供電腳，第1腳外接的電阻和第5腳的電容組成了RC電路，給U1內部提供振盪源，脈衝的充放電時間常直接由這個電阻和電容決定。4腳外接的光耦PC817,另一端PC817和輸出電路R4兩端相併聯， R7在這裡是起到檢測電流的作用，根據電壓=電流*電阻的原理，電流越大，R4兩端的電壓就會越大，電壓越大，那麼並連到R4兩端的PC817也會有電壓並且開始導通，導通後副邊的RV也會跟著導通，就是它內阻下降，這樣一來第4腳的電壓就會上升，上升以後與U1裡面的基礎電壓相對比，然後會直接輸出一個訊號使MOS管提成關斷，從而達到恆流目的。

 

圖10：恆流電路三，總結：LED驅動電源電路圖和其他用電器電源電路一樣，不同的是led驅動電源可能設計圖會不一樣，但它的輸出電流是恆定的,理想的電路是無論LED的特性曲線怎麼變化,驅動電源的電流保持不變. 這是LED的伏安特性決定。作為電源工程師,我們知道LED的特性需要恆流驅動,才能保證其亮度的均勻,長期可靠的發光。LED是節能產品，驅動電源也要符合節能的要求。今天給大家分析的這個僅僅是LED的一個典型可以AC/DC輸入，且可採用無電解電容驅動電路的一個案例原理，只是做了一些定性分析

 

5、EMI整改經驗小結

開關電源EMI 整改中，關於不同頻段干擾原因及抑制辦法：1MHZ 以內----以差模干擾為主1.增大X 電容量；2.新增差模電感；3.小功率電源可採用PI 型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。1MHZ---5MHZ---差模共模混合，採用輸入端並聯一系列X 電容來濾除差摸干擾並分析出是哪種干擾超標並以解決，1.對於差模干擾超標可調整X 電容量,新增差模電感器，調差模電感量;2.對於共模干擾超標可新增共模電感,選用合理的電感量來抑制；3.也可改變整流二極體特性來處理一對快速二極體如FR107 一對普通整流二極體1N4007。5M---以上以共摸干擾為主，採用抑制共摸的方法。對於外殼接地的，在地線上用一個磁環串繞2-3 圈會對10MHZ 以上干擾有較大的衰減作用;可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔, 銅箔閉環.處理後端輸出整流管的吸收電路和初級大電路並聯電容的大小。對於20--30MHZ，1.對於一類產品可以採用調整對地Y2 電容量或改變Y2 電容位置；2.調整一二次側間的Y1 電容位置及引數值；3.在變壓器外面包銅箔；變壓器最裡層加遮蔽層；調整變壓器的各繞組的排布。4.改變PCB LAYOUT；5.輸出線前面接一個雙線並繞的小共模電感；6.在輸出整流管兩端並聯RC 濾波器且調整合理的引數；7.在變壓器與MOSFET 之間加BEAD CORE；8.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容。9. 可以用增大MOS 驅動電阻.30---50MHZ 普遍是MOS 管高速開通關斷引起，1.可以用增大MOS 驅動電阻；2.RCD 緩衝電路採用1N4007 慢管；3.VCC 供電電壓用1N4007 慢管來解決；4.或者輸出線前端串接一個雙線並繞的小共模電感；5.在MOSFET 的D-S 腳並聯一個小吸收電路；6.在變壓器與MOSFET 之間加BEAD CORE；7.在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容；8.PCB 心LAYOUT 時大電解電容，變壓器，MOS 構成的電路環儘可能的小；9.變壓器，輸出二極體，輸出平波電解電容構成的電路環儘可能的小。50---100MHZ 普遍是輸出整流管反向恢復電流引起，1.可以在整流管上串磁珠；2.調整輸出整流管的吸收電路引數；3.可改變一二次側跨接Y電容支路的阻抗,如PIN腳處加BEAD CORE或串接適當的電阻；4.也可改變MOSFET，輸出整流二極體的本體向空間的輻射（如鐵夾卡MOSFET; 鐵夾卡DIODE，改變散熱器的接地點）。5.增加遮蔽銅箔抑制向空間輻射.200MHZ 以上開關電源已基本輻射量很小，一般可過EMI 標準。補充說明:開關電源高頻變壓器初次間一般是遮蔽層的,以上未加綴述.開關電源是高頻產品,PCB 的元器件佈局對EMI.,請密切注意此點.開關電源若有機械外殼,外殼的結構對輻射有很大的影響.請密切注意此點.主開關管,主二極體不同的生產廠家引數有一定的差異,對EMC 有一定的影響.請密切注意此點.

 

6、開關電源經典書籍推薦

經常有人問我，有什麼好資料發我一下，或者有什麼書籍推薦下。精靈整理了下，向各位推薦以下書籍，每本都是經典：1、當然是Sanjaya Maniktala 寫的三本書，我是Sanjaya 的鐵桿粉絲，也是“圖靈電子與電氣工程叢書”的鐵桿粉絲：《精通開關電源設計》《開關電源設計與優化》《開關電源故障診斷與排除》不光是我，很多老工程師都推薦Sanjaya的這三本書。

 

精通開關電源設計，可不要被書名中的“精通”二字嚇到了，其實他是非常適合入門的一本書。本書基於作者多年從事開關電源設計的經驗，從分析開關變換器最基本器件：電感的原理入手，由淺入深系統地論述了寬輸入電壓DC-DC變換器（含離線式正、反激電源）及其磁件設計、MOSFET導通和開關損耗、PCB佈線技術、三種主要拓撲電壓/電流模式下控制環穩定性以及開關電源電磁干擾(EMI)控制及測量的理論和實踐等。看完這本書，你可以看他的其餘兩本了：

 

 

看完這兩本，可以避免不少設計上的不足和麻煩。給解決問題帶來思路。2、其他幾本同樣優秀的開關電源書籍：《開關電源設計》:書籍很厚實，看完1/4-1/3的內容，就可以理解LED驅動原理了。

 

《實用開關電源設計》，同樣是圖靈電子與電氣工程叢書，

 

《開關電源設計指南》，非常不錯的一本書，布朗著。。

 

3、單獨推薦一本小日本寫的書：

 

不管怎麼說，日本的電子、電源起步非常早，經典的RCC，就是在日本人手上玩得那麼嫻熟。本書內容非常接近實踐。4、推薦一本變壓器方面的書籍：《變壓器與電感器設計手冊》

 

以上書籍的作者，個個都非常有名，部分還非常具有傳奇色彩。書籍上的知識是基礎理論，具體還是得聯絡實際。這些書都是開關電源書籍，更加接近恆壓電源，跟LED驅動電源其實有部分不同，但影響不大，理解了就行。夥伴們也不要憤，為什麼沒有國人寫的書？書是有的，但是大部分確實是亂寫的，特別容易誤導人。一大推公式，卻沒有說明出處，沒有任何作者自己的解釋，並且還有不少錯誤，看完這些書，我保證你雲裡霧裡，越繞越遠。