开关电源
本文主要讲开关电源各种波形的由来。开关模式电源（Switch Mode Power Supply，简称SMPS），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
1、开关电源各种波形-单管反激电路基本结构
2、开关电源各种波形-两种模式DCM 和CCM
1） CCM和DCM模式判断依据
CCM和DCM的判断，不是按照初级电流是否连续来判断的。而是根据初、次级的电流合成来判断的。只要初、次级电流不同是为零，就是CCM模式。而如果存在初、次级电流同时为零的状态，就是DCM模式。介于二者之间的就是BCM模式。
2） 两种模式在波形上的区别
a. 变压器初级电流，CCM模式是梯形波，而DCM模式是三角波。
b. 次级整流管电流波形，CCM模式是梯形波，DCM模式是三角波。
c. MOS的Vds波形，CCM模式，在下一个周期开通前，Vds一直维持在Vin+Vf的平台上。而DCM模式，在下一个周期开通前，Vds会从Vin+Vf这个平台降下来发生阻尼振荡。（Vf次级反射到原边电压） 。因此我们就可以很容易从波形上看出来反激电源是工作在CCM还是DCM状态。
3、开关电源各种波形-MOSFET在开通和关断瞬间寄生参数对波形的影响
在MOS关断的时候，Vds的波形显示，MOS上的电压远超过Vin+Vf！这是因为变压器的初级有漏感。漏感的能量是不会通过磁芯耦合到次级的。那么MOS关断过程中，漏感电流也是不能突变的。漏感的电流变化也会产生感应电动势，这个感应电动势因为无法被次级耦合而箝位，电压会冲的很高。那么为了避免MOS被电压击穿而损坏，所以我们在初级侧加了一个RCD吸收缓冲电路，把漏感能量先储存在电容里，然后通过R消耗掉。
当次级电感电流降到了零，这意味着磁芯中的能量已经完全释放了。那么因为二管电流降到了零，二极管也就自动截止了，次级相当于开路状态，输出电压不再反射回初级了。由于此时MOS的Vds电压高于输入电压，所以在电压差的作用下，MOS的结电容和初级电感发生谐振。谐振电流给MOS的结电容放电。Vds电压开始下降，经过1/4之一个谐振周期后又开始上升。由于RCD箝位电路以及其它寄生电阻的存在，这个振荡是个阻尼振荡，幅度越来越小。
f1比f2大很多（从波形上可以看出），这是由于漏感一般相对较小；同时由于f1所在回路阻抗比较小，谐振电流较大，所以能够很快消耗在等效电阻上，这也就是为什么f1所在回路很快就谐振结束的原因！（具体谐振时间可以通过等效模型求解二次微分方程估算）
1） CCM（Vds，Ip）
2）其他一些波形分析（次级输出电压Vs，Is, Vds）
不管是在CCM模式还是DCM模式，在mosfet开通on时刻，变压器副边都有震荡。主要原因是初次级之间的漏感+输出肖特基（或快恢复）结电容+输出电容谐振引起，在CCM模式下与肖特基的反向恢复电流也一些关系。故一般在输出肖特基上并联一个RC来吸收，使肖特基应力减小。
不管是在CCM模式还是DCM模式，在mosfet关断off时刻，变压器副边电流Is波形都有一些震荡。主要原因是次级电感+肖特基接电容+输出电容之间的谐振造成的。
3）RCD吸收电路对Vds的影响
在MOS关断的时候，Vds的波形显示，MOS上的电压远超过Vin+Vf！这是因为，变压器的初级有漏感。漏感的能量是不会通过磁芯耦合到次级的。那么MOS关断过程中，漏感电流也是不能突变的。漏感的电流变化也会产生感应电动势，这个感应电动势因为无法被次级耦合而箝位，电压会冲的很高。那么为了避免MOS被电压击穿而损坏，所以我们在初级侧加了一个RCD吸收缓冲电路，把漏感能量先储存在电容里，然后通过R消耗掉。
4）Vgs波形
为使mosfet在开通时间的上升沿比较陡，进而提高效率。在布线时驱动信号尽量通过双线接到mosfet的G、S端，同时连接尽量短些。
4、开关电源各种波形-设计时需注意点
1）尽量使反激电路最大工作占空比小于50%，若要使占空比工作在大于50%，为避免次谐波震荡，需加上斜率补偿，此外还需注意变压器能否磁复位。由于mosfet导通和关断需要一定的时间，同一批次的变压器单体之间也有差异，建议反激最大工作占空比小于45%。
2）反激的功率地和控制地的连接须注意单点接地，特别是在哪个地方进行单点接地需慎重。为有效地吸收地噪声（mosfet的开通和关断），输入电容的一个脚尽量靠近共地点。
3）由于电压外环的PID输出与电流内环进行比较来决定占空比，事实上PID的输出不是一条绝对直线，它是在直流的基础上叠加了一个低频分量，为保证输出稳定，在设计时需使内环带宽比外环带宽大于10倍以上。
上述波形一般在开始调环路或者在输入VIN比较高时经常会出现，主要原因是外环的带宽太快了，为使系统稳定，需减小带宽，一般可通过减小比例P或者增大积分C来解决。
开关电源的基本组成
开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。
1、主电路
冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。
输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2、控制电路
一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。
3、检测电路
提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
4、辅助电源
实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。
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