试论开关电源的控制方式
摘要：开关电源作为电能转换装置，是用电设备顺利使用的根本保障。随着电
力电子技术的创新发展与普及应用，开关电源应用范围、应用要求不断提升，呈
现出高频化、数字化等发展态势。本文以开关电源控制方法为研究对象，在阐述
开关电源基本原理的基础上，就PWM控制、PFM控制等控制方法进行了简要分析，以供参考。
关键词：开关电源；电源控制；控制方式
引言：开关电源以其体积小、重量轻、灵活性强、能耗低、成本低、效率高
等特征，在众多领域的用电设备、用电系统中得到广泛应用，成为用电设备、系
统运行过程中，电能资源应用的重要转换与控制装置。因此，开关电源控制水平
的高低直接影响用电设备与系统应用质量。对此，有必要加强开关电源控制方式
的研究，提升开关电源控制能力，助力开关电源自动控制、智能控制的优化发展。
1开关电源
开关电源（Switching Mode Power Supply）又被称之为“开关变换器”、“交换
式电源”，是一种以电力电子技术为核心，通过不同架构形式，进行电能转换，以满足用户端用电需求的电器设备[1]。具有效力高、功耗低、体积小、重量轻、稳
压效果好、应用灵活性强等优势。目前已被广泛应用于军工设备、电子设备、医
疗卫生设备、数字仪表、数码产品、家用电器、照明系统、电力设备等众多领域，成为用电设备与系统动力供应不可或缺的装置。通常情况下，开关电源主要由主
电路、控制电路、辅助电源、检测电路等几部分构成（如图1所示）。
图1开关电源结构简图
其中主电路是交流电网输入与直流输出的重要路径，由开关管、滤波器、高
频变压器等组成；控制电路则是通过在输出端进行取样，对比设计值，通过脉宽
调整维护输出的稳定与安全，侧重于在开关电源电路的保护下，提升开关电源运
行的稳定、安全与可靠；辅助电源侧重于电路供电与电路保护，可实现开关电源
的远程操控；检测电路是开关电源实施电路保护的重要举措，能够在过热、过电压、过电流等检测中，进行开关电源电路的过热保护、过压保护、过电流保护，
与此同时具备自动重启功能与隔绝电路故障干扰能力。
2开关电源控制方法
随着开关电源技术的不断创新，以及开关电源应用要求的不断提升，开关电
源控制方式呈现出多样化发展态势。对现有开关电源控制方法进行归类，大致可
分为模拟控制与数字控制两种，具体分析如下。
2.1模拟控制
模拟控制是以模拟量为基础的控制方法。在开关电源控制中，模拟控制方法
应用更早，也更广泛，目前已经形成相对完善的控制体系。对开关电源模拟控制
方法进行细分，又可分PWM控制技术、PFM控制技术以及PWM与PFM混合控
制技术。
2.1.1 PWM控制
PWM控制（Pulse Width Modulation，一种脉冲宽度调制方式）主要是根据开关电源输入电压、开关电源参数等与开关电源相关的相应载荷变化，实现对脉冲
宽度的控制，进行开关电源输出电压的控制，达到稳压目的。PWM控制具有噪
音低、成本低、效率高、性能好等特征。以开关电源中PWM整流控制为例，在
实际运行过程中，PWM整流控制主要以开关电源电路输入电流与开关电源电路
输出电压为控制对象。在以电流为控制对象时，PWM整流器能够跟踪给定电流
信号，并通过计算，获得电流指令数值，在反馈电路作用下，实现指令电流的动
态跟踪，从而根据电流变化进行开关电源电流的直接控制[2]。与此同时，在对开
关电源动态响应要求不高的控制场景中，以开关电源工作频率的稳定性为基准，
利用PWM整流器实现对开关电源输入端电压的调控，使其始终保持在一定相位上，达到电流间接控制目标，提升开关电源运行稳定性。在以电压为控制对象时，PWM控制实现与输出端电压幅值相同脉冲的获取，并利用脉冲进行波形的替代。在此基础上，依据一定规则进行脉冲宽度调制，实现输出电压值的调整，以达到
稳压目的。
2.1.2 PFM控制
PFM控制是一种脉宽频率调制方法。开关电源PFM控制中，脉冲宽度为定值，通过调解开关电源脉宽频率进行控制，保证开关电源输出电压的稳定。开关电源PFM控制方法应用的典型代表是谐振变换器与准谐振变换器。以谐振变换器为例，开关网络进行信号转换，使直流信号变为方波形功率信号后，通过谐振变换器将
方波形功率信号转换为正弦信号，依据一定规则实现脉冲频率调制，并在整流电路、滤波电路作用下，保证输出电压的稳定。相对于PWM控制而言，PFM控制
的静态功率虽小，但不稳定性较强，且控制电路设计较为复杂，加之不具备限流
能力，因此PFM控制方法的应用存在一定局限性，推广度不高。
2.2.3 PWM与PFM混合控制
基于PWM控制优势与PFM控制优势的有机结合，进行了PWM—PFM混合
控制技术的研究。设计在开关电源控制过程中，根据输入电压情况，调整控制命令。即，如输入电压低进行PWM控制，反之执行PFM控制命令。
2.2数字控制
采用模拟控制法的开关电源，涉及到的元器件相对较多，且不同元器件具有
不同参数，在运行过程中元器件参数会随着温度、时间等变化发生改变，对开关
电源系统产生影响，增加系统控制相应参数获取难度。对此，设计将模拟信号转
变为数字信号，以数字信号为基准，进行开关电源控制，提升开关电源电路控制
响应能力，增强开关电源运行的稳定性、安全性、可靠性。在数字控制中，单片
机控制与数字芯片控制是较为常用的两种方法，具体分析如下。
2.2.1单片机控制
单片机控制时，需对开关电源系统输出信号进行采集，并在A/D转换下获得
数字信号，通过运算的形式，进行数字信号调整，最后将数字信号转换为模拟信号，实现开关电源控制系统中PWM控制芯片的驱动，达到开关电源数字控制要求。单片机控制方法具备成本低、控制技术成熟等优势。但数字转换过程中所需
要的时间相对较长，不利于开关电源系统动态性能的提升。因此，设计创新数字
控制算法，提升数字控制器运行能力，提高单片机控制效果。
2.2.3数字芯片控制
数字芯片控制方法的应用能够在一定程度上实现开关电源控制电路结构的简化，且运算能力、模数转化能力在一定程度高于单片机控制，是今后开关电源控
制方法理论与实践研究的主流趋势，在助力开关电源模块化、数字化、智能化、
高频化发展上发挥着重要作用。
结论：随着开关电源应用规模、数量的不断提升，各领域对开关电源性能、
质量、效率等提出更高要求。而要想实现开关电源高质、高效、高性能、高可靠
性发展，需以行之有效的控制技术为支撑。对此，相关企业以及工作人员应加强开关电源控制方法的研究力度，在研究中加强对开关电源控制方法的理解，提升控制方法应用质量，推动控制方法创新发展，以满足市场、社会对开关电源应用的需求。
参考文献：
[1]王明玥,温金鑫,于洪泽,等.一种高频开关电源系统的并联均流控制方法[J].电气传动,2019,49(01):68-71+82.
[2]王思聪.开关电源的基本原理与技术发展综述[J].价值工程,2018,37(14):269-271.
开关电源控制原理 开关电源是一种非常常见的电源类型，它通过开关管的开关控制来实 现电压或电流的调节。开关电源的控制原理涉及到多个方面，主要包 括以下几个方面： 一、开关管的控制 开关电源的基本原理就是通过开关管的开关来实现电压或电流的调节。因此控制开关管的开关是非常关键的一环。对于这方面，通常使用PWM 控制方式。PWM（Pulse Width Modulation）是一种脉冲宽度调制技术，它通过改变开关管的开合时间来控制电源输出的电压或电流。 二、参考电压的产生 在开关电源中，通常需要使用参考电压来作为基准电压，对电源输出 进行调节。参考电压的产生主要有两种方式：一种是通过基准电路产生，另一种是通过反馈电路产生。其中反馈电路产生的参考电压更为 常见。 三、反馈电路的设计 反馈电路是开关电源中一个非常重要的部分。它通过比较参考电压和 输出电压之间的差异来控制开关管的开合。反馈电路的设计需要考虑 很多因素，如误差、抗干扰能力、响应速度等。 四、过流保护 开关电源在使用过程中，可能会出现过流现象，导致电源损坏或电路 失效。因此在设计开关电源的控制原理时，需要考虑到过流保护机制
的设计。开关电源的过流保护通常采用限流或短路保护的方式，通过检测电流大小来实现。 五、过压保护 在开关电源输出电压过高时，可能会对电路产生损害，甚至可能对使用者造成危害。因此，需要在开关电源控制原理设计中，考虑到过压保护。过压保护可以通过输入过滤、过压保护电路等多种方式实现。 综上所述，开关电源的控制原理是一个涉及多个方面的复杂问题，需要进行全面的考虑和设计。在设计过程中，需要根据实际情况综合考虑各种因素，确保电源能够稳定可靠的工作。
开关电源的控制原理与应用 1. 引言 开关电源是一种高效、稳定的电源供应装置，广泛应用于各个领域。本文将探 讨开关电源的控制原理和应用。 2. 开关电源的基本原理 开关电源的基本原理是通过开关管的开关动作，使得输入电源的直流电转换为 高频脉冲信号，通过滤波电路和稳压电路得到稳定的直流输出。其基本组成部分包括输入滤波电路、开关管、变压器、输出稳压电路和反馈控制电路等。 3. 开关电源的工作模式 开关电源的工作模式分为连续导电模式和间断导电模式。连续导电模式下，开 关管在整个导通周期内都处于导通状态；间断导电模式下，开关管在一部分导通周期内处于截止状态。根据具体应用场景和需求，可以选择适合的工作模式。 4. 开关电源的控制方法 开关电源的控制方法包括电压模式控制和电流模式控制。电压模式控制是通过 对输出电压进行反馈控制，保持输出电压的稳定；电流模式控制是通过对输出电流进行反馈控制，保持输出电流的稳定。选择合适的控制方法可以提高开关电源的稳定性和效率。 5. 开关电源的应用领域 开关电源广泛应用于各个领域，包括工业自动化、通信设备、医疗器械、家电等。其高效、稳定的特性使其成为各个领域中不可或缺的电源供应装置。 以下是开关电源的一些应用领域： •工业自动化：用于驱动各种工业设备和机器人，提供稳定的电源供应。 •通信设备：用于无线基站、光纤传输设备等，保证通信设备的稳定工作。 •医疗器械：用于医院的各种医疗设备，如心电监护仪、X射线机等。 •家电：用于电视机、电脑、空调等家电产品，使其能够稳定工作。 6. 开关电源的优势和不足 开关电源相比传统的线性电源具有以下优势：
•高效率：开关电源的转换效率高，能够更好地利用电能。 •体积小：开关电源体积小，便于安装和布局。 •调整范围宽：开关电源的输出电压和电流可以根据需求进行调整。 •保护功能强：开关电源具有过载保护、过压保护等功能，能够保护负载和开关电源本身。 然而，开关电源也存在一些不足之处： •噪声较大：开关电源工作时会产生噪声干扰。 •成本较高：相比传统线性电源，开关电源的成本较高。 •对负载特性要求较高：开关电源对负载特性的要求较高，需要匹配合适的负载。 7. 开关电源的未来发展趋势 随着科技的进步和需求的增加，开关电源在未来的发展中具有以下趋势：•高功率密度：开关电源将朝着体积更小、功率密度更高的方向发展。 •高效率：提高开关电源的转换效率，减少能源浪费。 •多功能集成：将更多的功能集成到开关电源中，提高实用性和便利性。 •绿色环保：开关电源将更加注重环保和能源节约，减少对环境的影响。 8. 结论 开关电源作为一种高效、稳定的电源供应装置，在各个领域中得到广泛应用。 通过了解开关电源的控制原理和应用，可以更好地理解其工作原理和优势。随着科技的进步，开关电源在未来的发展中将呈现出更多的创新和发展。
单片机控制开关电源 单片机控制开关电源,单从对电源输出的控制来说,可以有几种控制方式.其 一是单片机输出一个电压(经DA芯片或PWM方式),用作电源的基准电压.这种 方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压,可以用按键输入电源的输出电压值,单片机并没有加入电源的反馈环,电源电路并没有什么改动.这种方式最简单.其二 是单片机扩展AD,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差, 调整DA的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作.这种方式单片机已加入 到电源的反馈环中,代替原来的比较放大环节,单片机的程序要采用比较复杂的PID算法.其三是单片机扩展AD,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与 设定值之差,输出PWM波,直接控制电源的工作.这种方式单片机介入电源工作 最多.第三种方式是最彻底的单片机控制开关电源,但对单片机的要求也最高.要 求单片机运算速度快,而且能够输出足够高频率的PWM波.这样的单片机显然价格也高.DSP类单片机速度够高,但目前价格也很高,从成本考虑,占电源成本的比例太大,不宜采用.廉价单片机中,AVR系列最快,具有PWM输出,可以考虑采用. 但AVR单片机的工作频率仍不够高,只能是勉强使用.下面我们具体计算一下AVR单片机直接控制开关电源工作可以达到什么水平.AVR单片机中,时钟频率 最高为16MHz.如果PWM分辨率为10位,那么PWM波的频率也就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625(Hz),开关电源工作在这个频率下显然不够(在音频范围内).那么取PWM分辨率为9位,这次开关电源的工作频率为16000000/512=32768(Hz),在音频范围外,可以用,但距离现代开关电源的工作频率还有一定距离.不过必须注意,9位分辨率是说功率管导通-关断这个周期中,可 以分成512份,单就导通而言,假定占空比为0.5,则只能分成256份.考虑到脉冲 宽度与电源的输出并非线性关系,需要至少再打个对折,也就是说,电源输出最多
开关电源电流控制原理 开关电源电流控制原理 1. 引言 在现代电子设备的设计和应用中，开关电源是一种常见的电源供应方案。相比传统的线性电源，开关电源具有高效率、小体积、低成本等优点，因此被广泛应用于各个领域。在开关电源中，电流控制是一个关键的技术，通过合理的电流控制手段可以实现电源的稳定工作和优化性能。本文将从开关电源电流控制的原理出发，深入探讨其深度和广度。 2. 开关电源的基本原理 开关电源主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等几个基本部分组成。其中，变压器起到了电压变换的作用，整流电路将交流电转换为直流电，滤波电路用于去除直流电中的纹波，稳压电路则确保输出电压的稳定。这些部分协同工作，实现了开关电源的正常运行。 3. 开关电源电流控制的基本原理
在开关电源中，电流控制的基本原理是通过控制开关管的导通和截止时间来实现的。电流控制的主要手段有三种：固定频率恒定占空比控制、固定占空比变频控制和边界控制。固定频率恒定占空比控制是最常用的一种方法，通过调节开关管的导通时间和截止时间来控制输出电流的大小。固定占空比变频控制则是在保持占空比不变的情况下改变开关频率来控制电流。而边界控制是根据输入电压和输出电流的边界条件来控制开关管的导通和截止时间。 4. 开关电源电流控制的影响因素 在进行开关电源电流控制时，有一些关键因素需要考虑。首先是开关管的导通电流和截止电流。导通电流的大小决定了输出电流的上限，而截止电流的大小决定了输出电流的下限。其次是开关管的导通和截止时间。导通时间的长短决定了输出电流的持续时间，截止时间的长短决定了输出电流的间断时间。输入电压和负载变化也会对电流控制产生影响。 5. 开关电源电流控制的优化策略 为了实现更好的电流控制效果，可以采取一些优化策略。首先是采用合适的控制算法来控制开关管的导通和截止时间。常见的控制算法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。其次是使用合适的电感和电容进行滤波，以减小输出电流的纹波。可以考虑借助外部反馈电路来
试论开关电源的控制方式 摘要：开关电源作为电能转换装置，是用电设备顺利使用的根本保障。随着电 力电子技术的创新发展与普及应用，开关电源应用范围、应用要求不断提升，呈 现出高频化、数字化等发展态势。本文以开关电源控制方法为研究对象，在阐述 开关电源基本原理的基础上，就PWM控制、PFM控制等控制方法进行了简要分析，以供参考。 关键词：开关电源；电源控制；控制方式 引言：开关电源以其体积小、重量轻、灵活性强、能耗低、成本低、效率高 等特征，在众多领域的用电设备、用电系统中得到广泛应用，成为用电设备、系 统运行过程中，电能资源应用的重要转换与控制装置。因此，开关电源控制水平 的高低直接影响用电设备与系统应用质量。对此，有必要加强开关电源控制方式 的研究，提升开关电源控制能力，助力开关电源自动控制、智能控制的优化发展。 1开关电源 开关电源（Switching Mode Power Supply）又被称之为“开关变换器”、“交换 式电源”，是一种以电力电子技术为核心，通过不同架构形式，进行电能转换，以满足用户端用电需求的电器设备[1]。具有效力高、功耗低、体积小、重量轻、稳 压效果好、应用灵活性强等优势。目前已被广泛应用于军工设备、电子设备、医 疗卫生设备、数字仪表、数码产品、家用电器、照明系统、电力设备等众多领域，成为用电设备与系统动力供应不可或缺的装置。通常情况下，开关电源主要由主 电路、控制电路、辅助电源、检测电路等几部分构成（如图1所示）。 图1开关电源结构简图 其中主电路是交流电网输入与直流输出的重要路径，由开关管、滤波器、高 频变压器等组成；控制电路则是通过在输出端进行取样，对比设计值，通过脉宽 调整维护输出的稳定与安全，侧重于在开关电源电路的保护下，提升开关电源运 行的稳定、安全与可靠；辅助电源侧重于电路供电与电路保护，可实现开关电源 的远程操控；检测电路是开关电源实施电路保护的重要举措，能够在过热、过电压、过电流等检测中，进行开关电源电路的过热保护、过压保护、过电流保护， 与此同时具备自动重启功能与隔绝电路故障干扰能力。 2开关电源控制方法 随着开关电源技术的不断创新，以及开关电源应用要求的不断提升，开关电 源控制方式呈现出多样化发展态势。对现有开关电源控制方法进行归类，大致可 分为模拟控制与数字控制两种，具体分析如下。 2.1模拟控制 模拟控制是以模拟量为基础的控制方法。在开关电源控制中，模拟控制方法 应用更早，也更广泛，目前已经形成相对完善的控制体系。对开关电源模拟控制 方法进行细分，又可分PWM控制技术、PFM控制技术以及PWM与PFM混合控 制技术。 2.1.1 PWM控制 PWM控制（Pulse Width Modulation，一种脉冲宽度调制方式）主要是根据开关电源输入电压、开关电源参数等与开关电源相关的相应载荷变化，实现对脉冲 宽度的控制，进行开关电源输出电压的控制，达到稳压目的。PWM控制具有噪 音低、成本低、效率高、性能好等特征。以开关电源中PWM整流控制为例，在
开关电源有哪两种控制类型 开关电源有两种控制类型，一种是电压控制（Voltage Mode Control），另一种是电流控制（Current Mode Control）。二者有各自的优缺点，很难讲某种控制类型对所有应用都是最优化的，应根 据实际情况加以选择。 电压控制型开关电源的基本原理是什么？ 电压控制是开关电源最常用的一种控制类型。以降压式开关稳压器（即Buck变换器）为例，电压控制型的基本原理及工作波形分别如图2-2-2（a）、（b）所示。电压控制型的特点是首先通过对 输出电压进行取样（必要时还可增加取样电阻分压器），所得到的 取样电压UQ就作为控制环路的输入信号；然后对取样电压UQ和 基准电压UREF进行比较，并将比较结果放大成误差电压Ur，再将 Ur送至PWM比较器与锯齿波电压UJ进行比较，获得脉冲宽度与误差电压成正比的调制信号。图中的振荡器有两路输出，一路输出为 时钟信号（方波或矩形波），另一路为锯齿波信号，CT为锯齿波振荡器的定时电容。T为高频变压器，VT为功率开关管。降压式输出电路由整流管VD1、续流二极管VD2、储能电感L和滤波电容CO 组成。PWM锁存器的R为复位端，S为置位端，Q为锁存器输出端，输出波形如图2-2-2（b）所示。
电压控制型开关电源有哪些优点？ 电压控制型开关电源具有以下优点： （1）它属于闭环控制系统，且只有一个电压反馈回路（即电压控制环），电路设计比较简单。 （2）在调制过程中工作稳定。 （3）输出阻抗低，可采用多路电源给同一个负载供电。 电压控制型开关电源有哪些缺点？ 电压控制型开关电源的主要缺点如下： （1）响应速度较慢。虽然在电压控制型电路中使用了电流检测电阻RS，但RS并未接入控制环路。因此，当输入电压发生变化时，必须等输出电压发生变化之后，才能对脉冲宽度进行调节。由于滤波
开关电源中的电流型控制模式 摘要：讨论了开关电源中电流反馈控制模式的工作原理、优缺点，以及与之有关的斜波补偿技术。 关键词：开关电源；电流型控制；斜波补偿 1引言 PWM型开关稳压电源是一个闭环控制系统,其基本工作原理就是在输入电压、内部元器件参数、外接负载等因素发生变化时，通过检测被控制信号与基准信号的差值，利用差值调节主电路功率开关器件的导通脉冲宽度，从而改变输出电压的平均值，使得开关电源的输出电压保持稳定。 以开关电源中的降压型变换为例（其它类型如正激型、推挽型等，均可由降压型派生得到），图1表示了该变换器的主电路的基本拓扑结构。 图1降压型开关电源 根据选用不同的PWM控制模式，图1电路中的输入电压Uin、输出电压Uo、开关功率器件电流(可从A点采样)、输出电感电流(可从B或C点采样)均可作为控制信号，用于完成稳压调节过程。目前在开关电源中广泛使用的控制方式是通过对输出电压或电流(功率开关器件或输出电感上流过的电流)进行采样，即形成2类控制方式：电压控制模式与电流控制模式。 2电流控制模式的工作原理 图2为检测输出电感电流的电流型控制的基本原理框图。它的主要特点是：将采样得到的电感电流直接反馈去控制功率开关的占空比，使功率开关的峰值电流直接跟随电压反馈电路中误差放大器输出的信号。从图2中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统，外环由输出电压反馈电路形成，内环由互感器采样输出电感电流形成。在该双环控制中，由电压外环控制电流内环，即内环电流在每一开关周期内上升，直至达到电压外环设定的误差电压阈值。电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的，并且监测输出电感电流的动态变化，电压外环只负责控制输出电压。因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽。
开关电源的基本控制原理 开关电源是一种能将直流电转换成高频交流电，再经过整流滤波、稳压调节变成稳定的直流输出电压的电源装置。它在现代电子设备中广泛应用，包括计算机、通信设备、家用电器等。其基本控制原理是通过开关管的开关动作，改变输入电源的工作周期和占空比，从而调节输出电压和电流。 第一步：输入整流滤波 开关电源的输入是交流电，首先需要通过整流滤波电路将交流电转换为直流电。这个过程包括整流器和滤波器两个部分。整流器通常采用整流桥，将交流电转换为脉冲直流电，滤波器则通过电容和电感元件对脉冲电流进行滤波，得到较为平稳的直流电压。 第二步：开关电路的开关动作 开关电源主要由开关管、变压器和输出整流滤波电路组成，其中开关管是关键的控制器件。开关管的控制信号通常由控制电路提供，通过改变控制信号的频率和占空比，可以控制开关管的导通和断开。当开关管导通时，输入电源通过变压器传递给输出端；当开关管断开时，则切断了输入电源的传输。 第三步：变压器的工作原理 开关电源中的变压器起到隔离输入和输出的作用。当开关管导通时，变压器的输入侧与输出侧短路，将输入电压降到合适的电压值；当开关管断开时，变压器的输出侧实际上是开路状态。通过变压器的工作原理，开关电源可以实现输入电压的降压、升压和隔离功能。
第四步：输出稳压调节 开关电源的最终目标是获得稳定的输出电压，所以需要进行稳压调节。稳定电压的调节通常通过反馈控制来实现。开关电源将输出端的电压与参 考电压进行比较，得到误差信号，通过调节控制信号的频率和占空比来控 制开关管的导通和断开，使得输出电压稳定在设定值。 综上所述，开关电源的基本控制原理是通过开关管的开关动作，改变 输入电源的工作周期和占空比，从而调节输出电压和电流。通过合理的开 关电路设计和稳压控制，开关电源可以实现高效、稳定和可靠的电源输出。
计算机论文：基于FPGA的Buck型开关电源数字控制方法计算机研究 本文是一篇计算机论文，本文主要以FPGA 芯片作为数字控制器作用于Buck 型开关电源，总结如下：（1）功率级Buck 变换器多工作模式、多变量、非线性的工作特点使其建模过程复杂，文章使用小信号模型完成建模。系统的整体设计还需考虑到ADC 与PWM 模块精度的配合。（2）基于FPGA 的设计需要对硬件编程语言进行学习，包括Verilog 语言的基本语法、编程架构以及程序中逻辑与时序的设计与验证。对DPID 算法编写时，为防止数据溢出现象增加限幅功能。编辑单独的特定模块相对容易，但实现整体系统的顶层模块设计具有一定难度。由于本文没有硬件实物支撑，使用代码逻辑实现模数转换功能。（3）本系统使用软件较多，从软件的安装、编程、调试等都极其复杂。ModelSim 作为常见的HDL 仿真工具，仿真功能强大，能与Debussy、MATLAB 等软件实现联合仿真。本本在熟悉Quartus、ModelSim 开发平台的基础上，使用HDL Verifier 实现ModelSim 与MATLAB/Simulink联合仿真。多软件的联合仿真能在同一软件下实现算法与验证，实验效率高且实验结果精准，在该研究领域具有广阔的发展前景。
第一章绪论 1.1 开关电源概述 日常生活生产中离不开电源。我们所说的电源分发出电能、变换电能两大类。前者由发电厂发出后送给公用电网，公用电力网给千家万户提供220V 交流电。然而，大部分的电子产品使用的是直流电，这就需要变换电能。作为变换电能的电源，从最初的线性稳压电源到相控电源，再到如今广泛应用在各个领域的开关电源，其发展经历了三个阶段。电源的发展主要来源于电力电子器件的更新换代[1]。 线性稳压电源结构图如图1-1 所示。其特点是电路中使用调整功率管V，并让其工作在线性放大区，同时保持一定的管压降。线性稳压电源的工作原理是将输出电压与参考电压进行比较，所得的误差电压值对调整管V 的基极电流做负反馈调节。线性稳压电源虽满足供电质量且结构简单，但输入电路由工频变压器组成，导致其体积庞大，在线性放大区工作必然损耗大、效率低，与高效节能的发展要求相违背，逐渐被淘汰。
开关电源三种控制技术全面解析开关电源的控制技术主要有三种：(1)脉冲宽度调制(PWM);(2)脉冲频率调制(PFM);(3)脉冲宽度频率调制(PWM-PFM). PWM：(pulse width modulation)脉冲宽度调制 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 PFM：(Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制 一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FMPWM是频率的宽和窄的变化,PFM是频率的有和无的变化, PWM是利用波脉冲宽度控制输出,PFM是利用脉冲的有无控制输出. 其中PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式，它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式，现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片，如UCl842/2842/3842、TDAl6846、TL494、SGl525/2525/3525等;PFM具有静态功耗小的优点，但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式，具有PFM功能的集成芯片有MAX641、TL497等;PWM-PFM兼有PWM和PFM的优点。 DC/DC变换器是通过与内部频率同步开关进行升压或降压，通过变化开关次数进行控制，从而得到与设定电压相同的输出电压。PFM控制时，当输出电压达到在设定电压以上时即会停止开关，在下降到设定电压前，DC/DC变换器不会进行任何操作。但如果输出电压下降到设定电压以下，DC/DC变换器会再次开始开关，使输出电压达到设定电压。PWM 控制也是与频率同步进行开关，但是它会在达到升压设定值时，尽量减少流入线圈的电流，调整升压使其与设定电压保持一致。 与PWM相比，PFM的输出电流小，但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作，所以消耗的电流就会变得很小。因此，消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色，但是因其纹波电压小，且开关频率固定，所以杂讯滤波器设计比较容易，消除杂讯也较简单。 若需同时具备PFM与PWM的优点的话，可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。此功能是在重负荷时由PWM控制，低负荷时自动切换到PFM控制，即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点。在备有待机模式的系统中，采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率。 就DC-DC变换器而言目前业界PFM只有Single Phase，且以Ripple Mode的模式来实现，故需求输出端的Ripple较大。没有负向电感电流，故可提高轻载效率。由於是看输出Ripple，所以Transient很好，在做Dynamic的时候没有under-shoot。PWM有Single Phase & Multi-phase，多以Voltage Mode or Current Mode来实现，对输出Ripple没有要求，轻载时存在电感负向电流，故轻载效率较差，Compensation较Ripple相比较慢。将PWM于PFM结合使用，当侦测到电感负电流的时候，变出现Pulse Skipping，而不再受内部Clock控制。此时，controller will turn off both h-mos & l-mos，Coss & L会出现阻尼振荡。
开关电源的使用方法 开关电源是一种常见的电力转换设备，用于将交流电转换为直流电供给电子设备使用。它具有使用方便、效率高、稳定性好等优点，被广泛应用于各种电子设备中，如电脑、手机、电视等。下面将介绍开关电源的使用方法。 一、开关电源的基本原理 开关电源主要由输入端、输出端和控制电路组成。当交流电输入时，控制电路通过开关管控制输入电流的通断，经过整流滤波、变压、稳压等处理后输出为稳定的直流电。开关电源的输出电压和电流可以根据需要进行调节，以满足不同电子设备的使用要求。 二、开关电源的连接方法 1. 将交流电源线插入开关电源的输入端，并将输入端与交流电源连接。 2. 将输出端与需要供电的电子设备连接，确保连接稳固。 3. 检查连接是否正确，确保输入端与输出端的极性正确，避免反接。 三、开关电源的使用注意事项 1. 使用前请仔细阅读开关电源的使用说明书，了解开关电源的工作原理和使用方法。 2. 请确保使用的电源符合开关电源的额定电压和电流要求，以免损坏设备。
3. 避免将开关电源暴露在潮湿、高温或有腐蚀性气体的环境中，以免影响其正常工作。 4. 在使用过程中，如发现开关电源有异常声音、异味或发热等情况，请立即停止使用并联系专业人员进行检修。 5. 定期检查开关电源的连接线是否松动，如有松动请及时拧紧，以确保连接的稳定性。 6. 不要将开关电源放置在易碰撞、易摔落的地方，以免造成损坏或触电的危险。 7. 在长期不使用开关电源时，请将其拔下插头，并存放在干燥、通风的地方，以延长其使用寿命。 四、开关电源的故障排除 1. 当开关电源无输出或输出电压异常时，请先检查输入端的电源线是否插紧，以及输出端是否与设备连接稳固。 2. 检查开关电源的输入端是否有电流输出，可以使用电压表进行测试。 3. 如发现开关电源有烧焦的气味或出现明显的烧焦现象，请立即停止使用，并联系专业人员进行维修。 总结：开关电源作为一种常见的电力转换设备，使用方便、效率高、稳定性好。在使用开关电源时，需要注意连接方法和使用注意事项，以确保其正常工作和安全使用。当出现故障时，及时进行排除和维修，以保障设备的正常运行。通过正确使用开关电源，我们可以为
开关电源的冲击电流控制方法 开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波，输入滤波器一般有电容和电感组成∏形滤波器，图1. 和图2. 分别为典型的AC/DC电源输入电路和DC/DC电源输入电路。 由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会产生非常大的冲击电流，冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。
图3.通信系统的最大冲击电流限值（AC/DC电源） 图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值（DC/DC电源） 欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定，图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4]，图4为通信系统在DC/DC电源供电，标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。图中It为冲击电流的瞬态值，Im为稳态工作电流。 冲击电流的大小由很多因素决定，如输入电压大小，输入电线阻抗，电源内部输入电感及等效阻抗，输入电容等效串连阻抗等。这些参数根据不同的电源系统和布局不同而不同，很难进行估算，最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。在测量冲击电流时，不能因引入传感器而改变冲击电流的大小，推荐用的传感器为霍尔传感器。
2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法 2.1 串连电阻法 对于小功率开关电源，可以用象图5的串连电阻法。如果电阻选得大，冲击电流就小，但在电阻上的功耗就大，所以必须选择折衷的电阻值，使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。 图5. 串连电阻法冲击电流控制电路（适用于桥式整流和倍压电路，其冲击电流相同）串连在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流，大额定电流的电阻在这种应用中比较适合，常用的为线绕电阻，但在高湿度的环境下，则不要用线绕电阻。因线绕电阻在高湿度环境下，瞬态热应力和绕线的膨胀会降低保护层的作用，会因湿气入侵而引起电阻损坏。 图5所示为冲击电流限制电阻的通常位置，对于110V、220V双电压输入电路，应该在R1和R2位置放两个电阻，这样在110V输入连接线连接时和220V输入连接线断开时的冲击电流一样大。对于单输入电压电路，应该在R3位置放电阻。 2.2 热敏电阻法 在小功率开关电源中，负温度系数热敏电阻（NTC）常用在图5中R1，R2，R3位置。在开关电源第一次启动时，NTC的电阻值很大，可限制冲击电流，随着NTC的自身发热，其电阻值变小，使其在工作状态时的功耗减小。 用热敏电阻法也由缺点，当第一次启动后，热敏电阻要过一会儿才到达其工作状态电阻值，如果这时的输入电压在电源可以工作的最小值附近，刚启动时由于热敏电阻阻值还较大，它的压降较大，电源就可能工作在打嗝状态。另外，当开关电源关掉后，热敏电阻需要一段冷却时间来将阻值升高到常温态以备下一次启动，冷却时间根据器件、安装方式、环境温度的不同而不同，一般为1分钟。如果开关电源关掉后马上开启，热敏电阻还没有变冷，这时对冲击电流失去限制作用，这就是在使用这种方法控制冲击电流的电源不允许在关掉后马上开启的原因。
开关电源多路输出技术控制方法综述 引言 多路输出技术中一个重要性能指标就是负载交叉调整率的问题，我们通常采用变压器副边多个绕组的方法来实现多路输出。但是这种方法一般只采样一路主输出进行反馈调节控制，因此交叉调整性能较差。改善多路输出开关电源交叉调整率的方法可分为无源和有源两类。本文首先介绍了几种传统的多路输出技术，并对其进行了简单的分析和总结。重点介绍了两种新的多路输出技术：恒流源实现多路输出和PWM—PD多路输出技术。结合典型拓扑探讨了PWM—PD技术的应用前景。 1 传统的多路输出方法 1)无源调节 无源调节通过在次级增加一些简单的无源器件可以使负载交叉调整率得到一定的改善。无源调节包括耦合电感调节控制和加权电压反馈调节控制两种，如图1所示。前者通过将输出电感L1、L2绕在同一磁芯上，相当于增大了滤波电感，使辅输出稳压，从而使负载交错性能得到一定改善。加权电压反馈调节同时检测反馈几路输出电压加权和到控制电路中，通过合理设计各路输出反馈电压的加权因子，调整各路输出电压。这两种方法都存在调节误差。但它们实现起来比较简单，不增加电路的复杂性，适用于对输出电压精度要求较低的场合。
2)有源调节 有源调节也可称为次级后置装置调节，即通过在变压器副边加入一级有源调节装置对次级整流电路进行调整来实现对辅输出电压的调整。以正激电路为例，图2给出了五种不同类型的次级后置装置调节方式，他们具有各自的优缺点。表l给出了不同类型调节方式在电路结构、效率、性价比、调整率以及应用场合等方面的特性比较。
2 新颖的多路输出技术 1)恒流源实现多路输出技术 传统的多路输出技术存在交叉调整率较差或者电路过于复杂等问题，恒流源多路输出技术通过对几个控制开关的简单控制可很好的实现对不同负载的供电。 (1)工作原理 图3给出了恒流源实现多路输出的基本工作原理。如图所示，多个平行负载分别通过一个输出控制开关接在恒流源的后级，采用分时复用(TM)的方法，每个输出开关在一个开关周期内只有一段间隔时间与电流源连接，通过控制开关的开通和关断时间可以控制每路输出电容上的电压值，实现多路输出电压。该恒流源可以用平均电流控制型Buck，Buck—Boost，SEPIC，反激等单电感PWM DC—DC变换器来实现，如果输入输出需要电气隔离则可用正激变换器拓扑。根据不同的电路拓扑，电路可工作在断续(DCM)模式，也可工作在连续(CCM)模式，还能实现输出的双极性。
基于pi控制方式的a开关电源multisim仿 真研究大学论文(1) 本论文通过对基于PI控制方式的A开关电源的Multisim仿真研究，探讨了该控制方式在电源设计中的作用，并分析了电源设计中的问题及其解决方法。 一、介绍 A开关电源是一种高效、快速响应的DC-DC转换器，广泛应用于各种应用领域，尤其是电子设备中。本论文的研究对象是基于PI控制方式的A开关电源，在这种控制方式下，开关管的开关频率可以调节，从而实现电源输出端电压的稳定。 二、PI控制方式 PI控制方式是一种常用的闭环调节控制方法，它由比例（P）和积分（I）两个部分组成。PI控制器可以对电源输出电压进行精确控制，并且具有响应速度快、稳定性高等优点。 三、A开关电源的Multisim仿真 Multisim是一款常用的电路仿真软件，可以帮助电源设计师设计和验证电路的功能及性能。本论文使用Multisim对基于PI控制方式的A 开关电源进行了仿真，通过调节开关频率和PI控制器的参数等，调整电源输出端的电压，达到稳定的状态。 四、电源设计中的问题及其解决方法 在电源设计中，会遇到一些问题，如：开关频率不稳定、电源输出电压波动等。为了解决这些问题，本论文提出了以下解决方法： 1.调整开关频率，使其在一定范围内稳定，从而保证电源输出端电压
的稳定性。 2.调整PI控制器的比例和积分参数，使其更加精准地控制电源输出端电压。 3.添加稳压管等器件，以保护电源免受短路等故障的影响。 五、结论 本文通过对基于PI控制方式的A开关电源的Multisim仿真研究，探讨了该控制方式在电源设计中的作用，并提出了解决方案，可以为电源设计工程师提供参考。
开关电源工作原理开关电源的工作模式开关电源是利用现代电力，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。下面，就为大家讲讲开关电源的工作原以及工作模式，希望对大家有所帮助! 开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态。 在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。 与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。 脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。 控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。
开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差异很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。 顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)，通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进展脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。 开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作模式多用于开关稳压电源。 另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作方式多用于开关稳压电源。 根据开关器件在电路中连接的方式，开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。 其中，变压器式开关电源(后面简称变压器开关电源)还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的鼓励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种;如果从用途上来分，还可以分成更多种类。
开关电源五种PWM反馈控制模式 摘要根据实际设计工作经验及有关参考文献，比较详细地依据基本工作原理图说明了电压模式、峰值电流模式、平均电流模式、滞环电流模式、相加模式等PWM反馈控制模式的基本工作原理、发展过程、关键波形、性能特点及应用要点。 关键词脉冲宽度调制反馈控制模式开关电源 1 引言 PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。 PWM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。现在主要有五种PWM反馈控制模式。下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。 2 开关电源PWM的五种反馈控制模式
一般来讲，正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug 表示控制电路的PWM输出驱动信号。根据选用不同的PWM反馈控制模式，电路中的输入电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。输出电压Uout 在作为控制取样信号时，通常经过图2所示的电路进行处理，得到电压信号Ue，Ue再经处理或直接送入PWM 控制器。图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三：①将输出电压与给定电压Uref的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。因为开关噪声的频率较高，幅值较大，高频开关噪声衰减不够的话，稳态反馈不稳；高频开关噪声衰减过大的话，动态响应较慢。虽然互相矛盾，但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是“低频增益要高，高频增益要低”。 ③对整个闭环系统进行校正，使得闭环系统稳定工作 输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时，大多也需经过处理。由于处理方式不同，下面介绍不同控制模式时再分别说明。