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開關電源工作原理

開關電源的工作過程相當容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態，在這兩種狀態中，加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的（在導通時，電壓低，電流大；關斷時，電壓高，電流小）/功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。缺點是如果均流母線短路或者某一個模塊故障，將會導致母線電壓下降。與線性電源相比，PWM開關電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現的。開關電源伯特圖脈沖的占空比由開關電源的控制器來調節。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數就可以增加輸出的電壓值。后這些交流波形經過整流濾波后就得到直流輸出電壓。控制器的主要目的是保持輸出電壓穩定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設計成與線性調節器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅動功率管之前要經過一個電壓/脈沖寬度轉換單元。開關電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應用場合下各有優點。

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開關電源-PCB布局需要注意的有以下方面

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1：流過大電流的電解電容需要并聯使用是，應該盡量使用相同規格電容，要相互靠近，不宜分開。并聯的電容需要均流，所以要保持相同的阻抗，不同電容阻抗不一樣，總阻抗還跟pcb走線長度，溫度環境相關，分開使用后很難保證這兩方面參數保持一致。

2：電解電容和薄膜電容（包括安規電容）等溫度特性不怎么好，持續高溫情況下會影響穩定性跟壽命，這類電容自身一般不怎么發熱，但是如果貼近或靠近發熱量大的元件，如功率電感，變壓器，功率MOS，橋堆，功率二極管，大功率電阻等將嚴重影響穩定性和壽命。變壓器飛線的PCB孔徑需考慮到較大飛線直徑，必要是預留兩組一大一小的PCB孔。

3：大功率電阻有條件的話盡量豎起來放增加空氣對流，如要橫放，千萬不要讓電阻管體貼著pcb，這樣會影響電阻散熱還可能會烤黃pcb板材。

4：可調電阻等微調元件不要貼近或靠近發熱量大的元件（如功率變壓器），一方面因為溫度會電阻的阻值和壽命，進而影響可調電路部分精準度，另一方面可調電阻等一般帶有機械部分和塑料部分，這些都是不能耐高溫的，容易老化損害。

5：工作在低溫場合的pcb，特別是面積比較大的時候，必須要在板材無各處盡量均勻的打洞和割槽，不然經過強烈熱脹冷縮之后，pcb會變形甚至銅箔翹起。

6：光耦和控制IC不宜放在變壓器磁芯結合處切線正下方（臥式變壓器尤為嚴重），因為這個地方散磁通和漏磁通很大，影響到光耦所在的反饋回路，容易使電源不穩定。

7：貼片電容很容易在生產過程中被壓壞，所以pcb的貼片面盡量貼一下比較高貼片電容要高一點的貼片元件，這是為了保護貼片電容。

8：插件面盡量讓散熱器高度略高于較高的電解電容和磁性元件，并使pcb插件面朝下，貼片面朝上的方式擺放時保持平衡，這樣有利于在生產中保護磁芯不被碰裂，電解電容不被擠扁，并有利于調試和維修焊接。

開關電源變壓器的作用

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開關電源變壓器和開關管一起構成一個自激(或他激)式的間歇振蕩器,從而把輸入直流電壓調制成一個高頻脈沖電壓。

起到能量傳遞和轉換作用.在反激式電路中, 當開關管導通時,變壓器把電能轉換成磁場能儲存起來,當開關管截止時則釋放出來。在正激式電路中,當開關管導通時,輸入電壓直接向負載供給并把能量儲存在儲能電感中。當開關管截止時,再由儲能電感進行續流向負載傳遞。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。

開關電源內部主要損耗

要提高開關電源的效率，就必須分辨和粗略估算各種損耗。開關電源內部的損耗大致可分為四個方面：開關損耗、導通損耗、附加損耗和電阻損耗。這些損耗通常會在有損元器件中同時出現。

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