现代电源技术
教程
参考教材：
开关电源 实用技术
设计与应用
周志敏 周纪海 编著
人民邮电出版社
新型智能开关电源技术
刘贤兴 李众 李捷辉 编著
机械出版社
陈德荣 ENALL, chen.d.r@263.net
tel,62932399
徐汇：工程馆 333 闵行：信控 搂 508
教程的目的与要求：
现代电源技术是一门涉及众多学科的的复杂技术，应用
领域很广，是电力电子从业人员必修的一门课程
修完该课程应达到以下基本要求
1，了解电源技术的现状，发展，及研究热点
2，熟悉电源关键器件特性类型及应用
3，掌握电源各种先进技术
4，学会简易电源的设计方法，安装及调试技能
5，学会计算机软件仿真，分析方法
成绩评定：
总成绩＝理论分＋实践分（包含平时分）
课程内容安排
第一章 现代电源技术概述
1－ 1 电源技术的现状与发展
1-1-1 功率半导体技术的现状与发展
1-1-2 电源技术的新进展
1－ 2 电源的构成及特点
1-2-1 现代电源的构成原理及特点
1-2-2 开关电源的分类
1-2-3 开关电源常用的拓扑结构
1-2-4 电源主要参数分析
第二章 电源中的电力电子器件与基础电路
2－ 1 电力电子器件
2－ 2 基础电路
2-2-1 EMI滤波电路
2-2-2 整流与滤波电路
2-2-3 功率变换电路
2-2-4 控制与驱动电路
2-2-5 保护电路
1－ 2 电源的构成与分类
1 开关电源的基本构成
开关电源的基本电路如图 2－ 1所示
输入回路－将交流输入电压整流成为较平滑的直流高压
功率变换器－将直流高压变换为频率大于 20KHZ的高频脉冲电压
整流及滤波电路－将高频脉冲电压转换稳定的直流输出电压
PWM控制器 —— 将输出直流电压进行取样控制功率器件的驱动脉冲宽度，从而调整开通时
间以使输出电压可调且稳定。
2 开关电源的特点
（ 1）重量轻，体积小 采用高频技术，去掉了工频变压器，在同等的输出功率下，体积。
重量可缩减 10/1
（ 2）功率因数高 经 PFC的开关电源功率因数一般都在 0。 93以上而且不受负载的变化
影响
（ 3）可听噪声低 在线性电源中，工频变压器及滤波电感产生噪声大于 60分贝，而开
关电源仅为 45分贝左右。
第三章 现代电源领域新技术
3－ 1 PFC技术
3－ 2 同步整流技术
3－ 3 软开关技术
3－ 4 高频磁技术
3－ 5 均流技术
3－ 6 DC/DC变换技术
第四章 电源中的电子变压器
4－ 1 变压器的设计与计算
4－ 2 变压器的典型应用
第五章 开关电源电磁兼容性所涉及的内容
5－ 1 EMI产生的形式
5－ 2 EMS的测量
5－ 3 雷电产生的 EMP
5－ 4 ESD的性能指标
第六章 开关电源的设计与应用
第一章 现代电源技术概述
1－ 1 现代电源技术的现状与发展
现状：先进的电路技术－ PFC技术，同步整流技术,软开关技术
高频磁技术，均流技术,DC/DC技术
先进的半导体技术－ PIC器件，模块器件
水平,效率－高达 93％ 稳压精度－ 0。 5
功率因数 －单相 0。 97－ 0。 999
噪声电压－宽频噪声，衡重噪声
发展方向：高效率，小型化，集成化，智能化高可靠性
1-1-1 功率半导体技术新进展
功率开关器件发展阶段
50年代 60年代 70年代 80年代 90年代
可控硅 SCR 快速晶闸管 可关断晶闸管 GTO 1 高压 GTO 大容量大功率高性能
（晶闸管） 2 IGCT 省吸收与 IGBT结合
3 MCT 优势互补
（ MOS晶闸管）
电力晶体管 GTR 1 IGBT 1 高速 IGBT
2 功率 MOSFET 2低电荷功率 MOSFET
? 功率二极管的发展
? PIN功率二极管 SBD肖特基势垒功率二极管
? 耐高压，大电流,极高的开关频率
? 低泄漏电流低导通损耗
? 开关频率不高 不适于高电压大电流的应用
?
? POWER-IC 器件的发展
? PWM/MOSFET 二合一 IC 集功率开关，控制电路，保护电路与一体，
? 性价比较高。
? TOPS wich系列二合一功率 IC TOP220,TOP230,TOP250,
? 仙童公司 5L系列 0380 1M系列 0880
? 广泛应用于小家电，通讯设备等
?
? IGBT功率模块 复合功率模块 PIM 智能功率模块 IPM 电力模块 IPEM
? 电力电子模块 PEEB
? 水平 1200－ 1800A 600A
? 1800-3300V 2000V
1-1-2 电源领域技术新进展
功率因数校正（ PFC）技术
PFC的概念起源于 1980年,重视和推广在 80年代末，主要制定了 IEC555-－ 2,IEC1000-3-2
使得研究 PFC术研究成为 电源界热点
现在关注：一是二级 PFC技术，二是单级 PFC技术
同步整流技术
同步整流的概念：当输出为低电压大电流时整流损耗成为功率变换器主要损耗所以提出采
用低导通电阻的 MOSFET进行整流。
同步整流－是通过控制 MOSFET的驱动电路来利用功率 MOSFET实现整流功能的技术
发展：同步整流技术出现得较早，但早期的技术很难转换为产品，这是由于当时驱动
技术不成熟，可靠性不高。经过几年的发展，同步整流技术已经成熟。由于开发成本
的原因，目前只在技术含量较高的开关电源模块中得到应用。
优势：同步整流技术提高了电源效率，它同时给 电源模块带来了许多新的进步。
同步整流技术符合高效节能的要求，适应新一代芯片电压的要求，有着非常广阔的应
用前景。但目前只有较少的公司掌握了该项技术，并且实现的成本也很高，而且还有
很多应用领域未得到开拓。随着用于同步整流的 MOSFET批量投入市场，专用驱动芯片
的出现，以及控制技术的不断完善，同步整流技术将成为一种主流电源技术，逐步应
用于广泛的工业生产领域。
? 软开关技术
软开关技术的概念：是利用电容于电感谐振使得开关器件中电流（电压）按
正弦或准正弦规律
变化。当电流过另时，器件关断；当电压过另时，器件开通，实现开关损耗
为另
软开关技术：可分为 1,PFM 2,PWM 3,PS方式
发展动态：自 20世纪 80年代中期起，采用 PWM控制技术的高功率密度 DC/DC
变换器模块走进了世界市场。如今，已广泛应用在各种领域中。 1997年，在
已经行了将近 30年的世界范围的软开关基础理论研究之后，美国 Vicor开关电
源公司最先推出了 VI－ 300系列软开关高密度 DC/DC产品。第二代产品是以
Vicor公司有专利权的零电流开关（ ZCS）和零电压开关（ ZVS）软开关控制
技术为基础，结合了控制集成、封装、铁氧体、噪音和散热技术等方面的最
新成果，产品达到了与理想功率器件极为接近的境地。第二代产品与第一代
产品相比，功率密度增加了两倍，即为 120W/in3。第二代产品的出现预示着
它们将是 DC/DC变换器未来的主流产品。
DC/DC技术
? 研究热点：低电压大电流
高频磁技术：
电力电子高频磁技术是将电力电子技术与磁技术结合起来高频磁技术
是电力电子技术中的重要内容。功率磁元件是所有电源中必不可少的
关键器件。它担负着磁能传递，储存以及滤波功能。其体积和重量一
般占到电路 20 － 30％
10年内重点发展：高频低功耗高磁导率材料和片式化的表面贴装软磁
材料在非晶软磁金金属和磁记录材料方面，发展纳米材料
70年代初 20KHZ电子变压器取代了工频变压器使得变压器体积减小 60
－ 80％重量减轻 75 ％,目前开关频率已从 20KHZ提高到 10MHZ,
第二章 电源中的电力电子器件与基础电路
2－ 1 电力电子器件
2－ 2 基础电路
2-2-1 EMI滤波电路
开关电源设计应考虑抑制干扰，而滤波是一种抑制干扰有效方法，不仅可以抑制传输线上
传导干扰，同时对辐射发射也具有显著抑制效果，图 2-2-1是开关电源输入级常用一种 EMI
滤波器
电路分析：图 2－ 2是对共模噪声和差模噪声都有效的滤波器电路。其中,L1,L2,C1为抑
制差模噪声回路,L3,C2,C3构成抑制共模噪声回路。 L1,L2的铁芯应选择不易磁饱
和的材料及 M－ F特性优良的铁芯材料。 C1使用陶瓷电容或聚酯薄膜电容，应有足够的
耐压值，其容量一般取 0.22～ 0.47uF。 L3为共模电感，对共模噪声具有较高的阻抗、较
好的抑制效果。
2-2-2 整流与滤波电路
2-2-3 功率变换电路
在高频开关电源功率转换电路中，单断变换器 (正激、反激式 )与双端变换器（推挽式、半桥、
全桥式）的本质区别，在于其高频变压器的磁芯只工作在第一象限，即处于磁滞回线一边。
按变压器的副边开关整流二极管的不同接线方式，单断变换器有两种类型：
a.单端正激式变换电路
b.单端反激式变换电路
2.2.3.1单端反激式变换电路
1.基本工作原理（下图）
ton时,Q1通,E+加在原边 Lp两端,ip线形增加，储能；副边 Ls电压上正下负,D1反偏截止。
toff时,Q1截止,ip降为０，原边 Lp两端电压极性反向，副边 Ls电压随着变为上负下正,D1
正向导通。此后，储存在变压器中的磁能向负载传递释放电能。
当单断反激式变换器在原边开关管导通时储存能量，开关管截止时才向负载释放能量，故高频
变压器既起到变压隔离作用，又是电感储能元件。因此，又称单端反激式变换器为, 电感储能式
变换器, 。
2.电路特点
a,由于原边、副边的电感量为常数，使原边和副边电流按线形规律升降，其电流工作状态有三种：
非连续态、临界态及连续状态；
b一般用在小功率场合
c利用率不高
注意设计原则：必须使高频变压器磁芯的磁通复位。即：必须让高压开关管在一个周期内的导通和截
止期间，加在高频变压器原边绕组上的伏－秒数相等。
? 单端反激式变换器简图
D1
Co
RL
Vo
E
T
t o n
t o f f
Q1
Lp
Ls
ip
is
*
*
单端反激电路
2-2-3 功率变换电路
2.2.3.2单端正激式变换电路
1.基本工作原理
Q1导通时,D1导通，电路向负载 RL输送能量，同时输出滤波电感 L0储存能量；
Q1截止时，电感 L0储存能量通过续流二极管 D2向负载释放
2.电路特点
a.导通时输入馈电给负载，截止时Ｌ供电给负载；
b.N3起到去磁复位功能外，同时，与二极管 D3一起组成箍位电路防止 Q1截止期间及瞬态
过程中高频变压器漏感引起电压尖峰叠加在 Q1上；
c.若去磁绕组与原边绕组匝数相等，并保持紧耦合,Q1承受的电压最大为 2E
设计中注意原则：由于高频变压器工作在磁滞回线的一侧，必须遵守磁通复位原则，即导
通脉宽不能超出周期的一半。
双管正激并联电路
具有输出功率大，输出方波频率加倍，易于滤波，开关管耐压值减半约等于输入电压
Vn,取消了变压器去磁绕组等优点，因此广泛应用于大功率变换电路中，是可靠性高，
制造不复杂的主要电路之一。
单端正激变换器电路
D1
Co
RL
Vo
E
T1
b
Q1
Np
Ns
* *
单端正激电路
*
D3
N3
e
c
Lo
D2
D1
Co
RL
单端正激双管式电路
Lo
D2
Np
Ns
D
3
D4Q2
Q1
E
*
*
Co
RL
Vo
并联单端正激双管式电路
Lo
Np Ns
D1
D2Q2
Q1
E
* *
D
3
D4Q4
Q3
* *
2-2-3 功率变换电路
2.2.3.3推挽式功率变换电路（ 34）
1.基本工作原理
VT1,VT2中交替导通时,W1和 W2有相应的电流流过，变换器二次侧将有功率输出。
2.电路特点
a由于功率开关器件的发射极共地，无须隔离基极驱动电路，简化
b两个功率开关器件轮流导通可获得较大的功率输出；
c功率开关的耐压值应当大于 2Vin
2.2.3.4全桥式功率变换电路
1.基本工作原理
变压器连接在四桥臂中间，相对的两对功率开关器件 VT1-VT4和 VT2-VT3交替导通或截止，
使变压器的二次侧有功率输出。
当功率开关器件 VT1-VT4导通时,VT2-VT3则截止，这时,VT2-VT3两端承受的电压为输
入电压 Vin,在功率开关器件关断过程中产生的尖峰电压被二极管 VD1~VD4钳位于输入电压 Vin。
2.电路特点
1）全桥式功率开关器件的耐压值只要大于 Vinmax即可
2）使用钳位二极管 VD1~VD4，有利于提高电源效率；
3）电路使用了四个功率开关器件，四组驱动电路需要隔离。
应用：主要应用于大功率变换电路中，由于驱动电路复杂且均需隔离，因此在电路设计和工艺结构布
局中要有足够的考虑。
? 推挽功率变换电路 D1
Co
Vo
T1
b2 V T 2
W1
W2
推挽式功率变换电路
V i n
V T 1
c
L
D2
b1
全桥功率变换电路
D2
Co
Vo
全桥式功率变换电路
L
b4
VT 4
VT 3
b3
VT 1
VT 2
b1
b2
VD 3
VD 4
VD 1
VD 2
Vin
D1
2-2-3 功率变换电路
2.2.3.5半桥式功率变换电路
1.基本工作原理
与全桥功率变换电路相比，两个功率器件改为两个容量相等的电容代替。 C1和 C2
的主要作用是实现静态时的分压，使 Va= Vin/2。
2.电路特点当 VT1导通,VT2截止时，电源向 C2充电；当 VT2导通,VT1截止时，输
入电流向 C1充电。
VT1导通,VT2截止时,VT2两端承受的电压为输入直流电压 Vin 。这也是开关管承
受的最大电压。
2.电路特点
a.在高频变压器上施加的电压只有全桥功率变换电路的一半，在同等功率输出的条件下，
半桥开关管的工作电流需要增加一倍；
b.突出优点，具有抗不平衡能力；
应用：中等功率容量的电源；
串联型半桥功率变换电路，可降低耐压要求；采用并联方式，可增大输出电流的容量
半桥功率变换电路
D1
Co
Vo
半桥式功率变换电路
L
C1
C2
VT 1
VT 2
b1
b2
VD 1
VD 2
D2
２,２,３,６功率变换电路的比较与应用
１,变压器利用率
单端正激－反激变换器次芯中磁滞回线仅在第一象限内变化，变压器利用率底；
推挽式、全桥式、半桥式功率变换电路用的磁芯在全磁滞回线工作。利用率高，在输
出同等功率的条件下所用的磁芯体积相应缩小；
２,对功率器件的要求
推挽式、全桥式、半桥式功率变换电路的功率开关器件在一个周期内各导通一次承
受的电流相对 较小，并且在功率变换电路二次输出整流后的准方波也将成倍增加，
使直流脉动成分相应减少。
在单端式和推挽式功率变换电路中，功率开关器件的耐压值为输入直流电压的两倍；
在桥式功率变换电路中，耐压值仅等于输入电压值。
３,对控制驱动电路的要求
推挽式、全桥式、半桥式变换电路其驱动脉冲必须小于Ｔ／２，同时要有一定的死区。
死区持续时间应当略微大于功率开关器件的存储时间，以防止直通。
单端正激－反激变换器无需专门的死区控制。
从驱动电路的要求看，桥式功率变换电路需要隔离，故工艺结构和布局设计考虑较为
复杂。
2-2-5 保护电路
教程
参考教材：
开关电源 实用技术
设计与应用
周志敏 周纪海 编著
人民邮电出版社
新型智能开关电源技术
刘贤兴 李众 李捷辉 编著
机械出版社
陈德荣 ENALL, chen.d.r@263.net
tel,62932399
徐汇：工程馆 333 闵行：信控 搂 508
教程的目的与要求：
现代电源技术是一门涉及众多学科的的复杂技术，应用
领域很广，是电力电子从业人员必修的一门课程
修完该课程应达到以下基本要求
1，了解电源技术的现状，发展，及研究热点
2，熟悉电源关键器件特性类型及应用
3，掌握电源各种先进技术
4，学会简易电源的设计方法，安装及调试技能
5，学会计算机软件仿真，分析方法
成绩评定：
总成绩＝理论分＋实践分（包含平时分）
课程内容安排
第一章 现代电源技术概述
1－ 1 电源技术的现状与发展
1-1-1 功率半导体技术的现状与发展
1-1-2 电源技术的新进展
1－ 2 电源的构成及特点
1-2-1 现代电源的构成原理及特点
1-2-2 开关电源的分类
1-2-3 开关电源常用的拓扑结构
1-2-4 电源主要参数分析
第二章 电源中的电力电子器件与基础电路
2－ 1 电力电子器件
2－ 2 基础电路
2-2-1 EMI滤波电路
2-2-2 整流与滤波电路
2-2-3 功率变换电路
2-2-4 控制与驱动电路
2-2-5 保护电路
1－ 2 电源的构成与分类
1 开关电源的基本构成
开关电源的基本电路如图 2－ 1所示
输入回路－将交流输入电压整流成为较平滑的直流高压
功率变换器－将直流高压变换为频率大于 20KHZ的高频脉冲电压
整流及滤波电路－将高频脉冲电压转换稳定的直流输出电压
PWM控制器 —— 将输出直流电压进行取样控制功率器件的驱动脉冲宽度，从而调整开通时
间以使输出电压可调且稳定。
2 开关电源的特点
（ 1）重量轻，体积小 采用高频技术，去掉了工频变压器，在同等的输出功率下，体积。
重量可缩减 10/1
（ 2）功率因数高 经 PFC的开关电源功率因数一般都在 0。 93以上而且不受负载的变化
影响
（ 3）可听噪声低 在线性电源中，工频变压器及滤波电感产生噪声大于 60分贝，而开
关电源仅为 45分贝左右。
第三章 现代电源领域新技术
3－ 1 PFC技术
3－ 2 同步整流技术
3－ 3 软开关技术
3－ 4 高频磁技术
3－ 5 均流技术
3－ 6 DC/DC变换技术
第四章 电源中的电子变压器
4－ 1 变压器的设计与计算
4－ 2 变压器的典型应用
第五章 开关电源电磁兼容性所涉及的内容
5－ 1 EMI产生的形式
5－ 2 EMS的测量
5－ 3 雷电产生的 EMP
5－ 4 ESD的性能指标
第六章 开关电源的设计与应用
第一章 现代电源技术概述
1－ 1 现代电源技术的现状与发展
现状：先进的电路技术－ PFC技术，同步整流技术,软开关技术
高频磁技术，均流技术,DC/DC技术
先进的半导体技术－ PIC器件，模块器件
水平,效率－高达 93％ 稳压精度－ 0。 5
功率因数 －单相 0。 97－ 0。 999
噪声电压－宽频噪声，衡重噪声
发展方向：高效率，小型化，集成化，智能化高可靠性
1-1-1 功率半导体技术新进展
功率开关器件发展阶段
50年代 60年代 70年代 80年代 90年代
可控硅 SCR 快速晶闸管 可关断晶闸管 GTO 1 高压 GTO 大容量大功率高性能
（晶闸管） 2 IGCT 省吸收与 IGBT结合
3 MCT 优势互补
（ MOS晶闸管）
电力晶体管 GTR 1 IGBT 1 高速 IGBT
2 功率 MOSFET 2低电荷功率 MOSFET
? 功率二极管的发展
? PIN功率二极管 SBD肖特基势垒功率二极管
? 耐高压，大电流,极高的开关频率
? 低泄漏电流低导通损耗
? 开关频率不高 不适于高电压大电流的应用
?
? POWER-IC 器件的发展
? PWM/MOSFET 二合一 IC 集功率开关，控制电路，保护电路与一体，
? 性价比较高。
? TOPS wich系列二合一功率 IC TOP220,TOP230,TOP250,
? 仙童公司 5L系列 0380 1M系列 0880
? 广泛应用于小家电，通讯设备等
?
? IGBT功率模块 复合功率模块 PIM 智能功率模块 IPM 电力模块 IPEM
? 电力电子模块 PEEB
? 水平 1200－ 1800A 600A
? 1800-3300V 2000V
1-1-2 电源领域技术新进展
功率因数校正（ PFC）技术
PFC的概念起源于 1980年,重视和推广在 80年代末，主要制定了 IEC555-－ 2,IEC1000-3-2
使得研究 PFC术研究成为 电源界热点
现在关注：一是二级 PFC技术，二是单级 PFC技术
同步整流技术
同步整流的概念：当输出为低电压大电流时整流损耗成为功率变换器主要损耗所以提出采
用低导通电阻的 MOSFET进行整流。
同步整流－是通过控制 MOSFET的驱动电路来利用功率 MOSFET实现整流功能的技术
发展：同步整流技术出现得较早，但早期的技术很难转换为产品，这是由于当时驱动
技术不成熟，可靠性不高。经过几年的发展，同步整流技术已经成熟。由于开发成本
的原因，目前只在技术含量较高的开关电源模块中得到应用。
优势：同步整流技术提高了电源效率，它同时给 电源模块带来了许多新的进步。
同步整流技术符合高效节能的要求，适应新一代芯片电压的要求，有着非常广阔的应
用前景。但目前只有较少的公司掌握了该项技术，并且实现的成本也很高，而且还有
很多应用领域未得到开拓。随着用于同步整流的 MOSFET批量投入市场，专用驱动芯片
的出现，以及控制技术的不断完善，同步整流技术将成为一种主流电源技术，逐步应
用于广泛的工业生产领域。
? 软开关技术
软开关技术的概念：是利用电容于电感谐振使得开关器件中电流（电压）按
正弦或准正弦规律
变化。当电流过另时，器件关断；当电压过另时，器件开通，实现开关损耗
为另
软开关技术：可分为 1,PFM 2,PWM 3,PS方式
发展动态：自 20世纪 80年代中期起，采用 PWM控制技术的高功率密度 DC/DC
变换器模块走进了世界市场。如今，已广泛应用在各种领域中。 1997年，在
已经行了将近 30年的世界范围的软开关基础理论研究之后，美国 Vicor开关电
源公司最先推出了 VI－ 300系列软开关高密度 DC/DC产品。第二代产品是以
Vicor公司有专利权的零电流开关（ ZCS）和零电压开关（ ZVS）软开关控制
技术为基础，结合了控制集成、封装、铁氧体、噪音和散热技术等方面的最
新成果，产品达到了与理想功率器件极为接近的境地。第二代产品与第一代
产品相比，功率密度增加了两倍，即为 120W/in3。第二代产品的出现预示着
它们将是 DC/DC变换器未来的主流产品。
DC/DC技术
? 研究热点：低电压大电流
高频磁技术：
电力电子高频磁技术是将电力电子技术与磁技术结合起来高频磁技术
是电力电子技术中的重要内容。功率磁元件是所有电源中必不可少的
关键器件。它担负着磁能传递，储存以及滤波功能。其体积和重量一
般占到电路 20 － 30％
10年内重点发展：高频低功耗高磁导率材料和片式化的表面贴装软磁
材料在非晶软磁金金属和磁记录材料方面，发展纳米材料
70年代初 20KHZ电子变压器取代了工频变压器使得变压器体积减小 60
－ 80％重量减轻 75 ％,目前开关频率已从 20KHZ提高到 10MHZ,
第二章 电源中的电力电子器件与基础电路
2－ 1 电力电子器件
2－ 2 基础电路
2-2-1 EMI滤波电路
开关电源设计应考虑抑制干扰，而滤波是一种抑制干扰有效方法，不仅可以抑制传输线上
传导干扰，同时对辐射发射也具有显著抑制效果，图 2-2-1是开关电源输入级常用一种 EMI
滤波器
电路分析：图 2－ 2是对共模噪声和差模噪声都有效的滤波器电路。其中,L1,L2,C1为抑
制差模噪声回路,L3,C2,C3构成抑制共模噪声回路。 L1,L2的铁芯应选择不易磁饱
和的材料及 M－ F特性优良的铁芯材料。 C1使用陶瓷电容或聚酯薄膜电容，应有足够的
耐压值，其容量一般取 0.22～ 0.47uF。 L3为共模电感，对共模噪声具有较高的阻抗、较
好的抑制效果。
2-2-2 整流与滤波电路
2-2-3 功率变换电路
在高频开关电源功率转换电路中，单断变换器 (正激、反激式 )与双端变换器（推挽式、半桥、
全桥式）的本质区别，在于其高频变压器的磁芯只工作在第一象限，即处于磁滞回线一边。
按变压器的副边开关整流二极管的不同接线方式，单断变换器有两种类型：
a.单端正激式变换电路
b.单端反激式变换电路
2.2.3.1单端反激式变换电路
1.基本工作原理（下图）
ton时,Q1通,E+加在原边 Lp两端,ip线形增加，储能；副边 Ls电压上正下负,D1反偏截止。
toff时,Q1截止,ip降为０，原边 Lp两端电压极性反向，副边 Ls电压随着变为上负下正,D1
正向导通。此后，储存在变压器中的磁能向负载传递释放电能。
当单断反激式变换器在原边开关管导通时储存能量，开关管截止时才向负载释放能量，故高频
变压器既起到变压隔离作用，又是电感储能元件。因此，又称单端反激式变换器为, 电感储能式
变换器, 。
2.电路特点
a,由于原边、副边的电感量为常数，使原边和副边电流按线形规律升降，其电流工作状态有三种：
非连续态、临界态及连续状态；
b一般用在小功率场合
c利用率不高
注意设计原则：必须使高频变压器磁芯的磁通复位。即：必须让高压开关管在一个周期内的导通和截
止期间，加在高频变压器原边绕组上的伏－秒数相等。
? 单端反激式变换器简图
D1
Co
RL
Vo
E
T
t o n
t o f f
Q1
Lp
Ls
ip
is
*
*
单端反激电路
2-2-3 功率变换电路
2.2.3.2单端正激式变换电路
1.基本工作原理
Q1导通时,D1导通，电路向负载 RL输送能量，同时输出滤波电感 L0储存能量；
Q1截止时，电感 L0储存能量通过续流二极管 D2向负载释放
2.电路特点
a.导通时输入馈电给负载，截止时Ｌ供电给负载；
b.N3起到去磁复位功能外，同时，与二极管 D3一起组成箍位电路防止 Q1截止期间及瞬态
过程中高频变压器漏感引起电压尖峰叠加在 Q1上；
c.若去磁绕组与原边绕组匝数相等，并保持紧耦合,Q1承受的电压最大为 2E
设计中注意原则：由于高频变压器工作在磁滞回线的一侧，必须遵守磁通复位原则，即导
通脉宽不能超出周期的一半。
双管正激并联电路
具有输出功率大，输出方波频率加倍，易于滤波，开关管耐压值减半约等于输入电压
Vn,取消了变压器去磁绕组等优点，因此广泛应用于大功率变换电路中，是可靠性高，
制造不复杂的主要电路之一。
单端正激变换器电路
D1
Co
RL
Vo
E
T1
b
Q1
Np
Ns
* *
单端正激电路
*
D3
N3
e
c
Lo
D2
D1
Co
RL
单端正激双管式电路
Lo
D2
Np
Ns
D
3
D4Q2
Q1
E
*
*
Co
RL
Vo
并联单端正激双管式电路
Lo
Np Ns
D1
D2Q2
Q1
E
* *
D
3
D4Q4
Q3
* *
2-2-3 功率变换电路
2.2.3.3推挽式功率变换电路（ 34）
1.基本工作原理
VT1,VT2中交替导通时,W1和 W2有相应的电流流过，变换器二次侧将有功率输出。
2.电路特点
a由于功率开关器件的发射极共地，无须隔离基极驱动电路，简化
b两个功率开关器件轮流导通可获得较大的功率输出；
c功率开关的耐压值应当大于 2Vin
2.2.3.4全桥式功率变换电路
1.基本工作原理
变压器连接在四桥臂中间，相对的两对功率开关器件 VT1-VT4和 VT2-VT3交替导通或截止，
使变压器的二次侧有功率输出。
当功率开关器件 VT1-VT4导通时,VT2-VT3则截止，这时,VT2-VT3两端承受的电压为输
入电压 Vin,在功率开关器件关断过程中产生的尖峰电压被二极管 VD1~VD4钳位于输入电压 Vin。
2.电路特点
1）全桥式功率开关器件的耐压值只要大于 Vinmax即可
2）使用钳位二极管 VD1~VD4，有利于提高电源效率；
3）电路使用了四个功率开关器件，四组驱动电路需要隔离。
应用：主要应用于大功率变换电路中，由于驱动电路复杂且均需隔离，因此在电路设计和工艺结构布
局中要有足够的考虑。
? 推挽功率变换电路 D1
Co
Vo
T1
b2 V T 2
W1
W2
推挽式功率变换电路
V i n
V T 1
c
L
D2
b1
全桥功率变换电路
D2
Co
Vo
全桥式功率变换电路
L
b4
VT 4
VT 3
b3
VT 1
VT 2
b1
b2
VD 3
VD 4
VD 1
VD 2
Vin
D1
2-2-3 功率变换电路
2.2.3.5半桥式功率变换电路
1.基本工作原理
与全桥功率变换电路相比，两个功率器件改为两个容量相等的电容代替。 C1和 C2
的主要作用是实现静态时的分压，使 Va= Vin/2。
2.电路特点当 VT1导通,VT2截止时，电源向 C2充电；当 VT2导通,VT1截止时，输
入电流向 C1充电。
VT1导通,VT2截止时,VT2两端承受的电压为输入直流电压 Vin 。这也是开关管承
受的最大电压。
2.电路特点
a.在高频变压器上施加的电压只有全桥功率变换电路的一半，在同等功率输出的条件下，
半桥开关管的工作电流需要增加一倍；
b.突出优点，具有抗不平衡能力；
应用：中等功率容量的电源；
串联型半桥功率变换电路，可降低耐压要求；采用并联方式，可增大输出电流的容量
半桥功率变换电路
D1
Co
Vo
半桥式功率变换电路
L
C1
C2
VT 1
VT 2
b1
b2
VD 1
VD 2
D2
２,２,３,６功率变换电路的比较与应用
１,变压器利用率
单端正激－反激变换器次芯中磁滞回线仅在第一象限内变化，变压器利用率底；
推挽式、全桥式、半桥式功率变换电路用的磁芯在全磁滞回线工作。利用率高，在输
出同等功率的条件下所用的磁芯体积相应缩小；
２,对功率器件的要求
推挽式、全桥式、半桥式功率变换电路的功率开关器件在一个周期内各导通一次承
受的电流相对 较小，并且在功率变换电路二次输出整流后的准方波也将成倍增加，
使直流脉动成分相应减少。
在单端式和推挽式功率变换电路中，功率开关器件的耐压值为输入直流电压的两倍；
在桥式功率变换电路中，耐压值仅等于输入电压值。
３,对控制驱动电路的要求
推挽式、全桥式、半桥式变换电路其驱动脉冲必须小于Ｔ／２，同时要有一定的死区。
死区持续时间应当略微大于功率开关器件的存储时间，以防止直通。
单端正激－反激变换器无需专门的死区控制。
从驱动电路的要求看，桥式功率变换电路需要隔离，故工艺结构和布局设计考虑较为
复杂。
2-2-5 保护电路
