原標(biāo)題：值得學(xué)習(xí)的常見的開關(guān)電源的控制原理的詳細(xì)解析

開關(guān)電源的控制原理是其高效、穩(wěn)定運行的核心，通過精確調(diào)節(jié)開關(guān)管的導(dǎo)通與截止時間，實現(xiàn)對輸出電壓或電流的穩(wěn)定控制。以下從基本控制方式、關(guān)鍵控制環(huán)路、典型控制技術(shù)三方面展開詳細(xì)解析：

一、基本控制方式

1. 脈沖寬度調(diào)制（PWM）

• 輸出電壓與脈沖寬度成正比，頻率恒定，濾波電路設(shè)計簡單。

• 適用于負(fù)載變化較慢的場景，但最小導(dǎo)通時間限制了輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。

• 輸出端常需接假負(fù)載以防止空載時電壓升高。

• 原理：通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的導(dǎo)通時間（脈沖寬度），在固定頻率下改變輸出電壓的平均值。

• 特點：

2. 脈沖頻率調(diào)制（PFM）

• 負(fù)載較輕時降低頻率，減少開關(guān)損耗，提高效率。

• 頻率變化導(dǎo)致濾波電路設(shè)計復(fù)雜，輸出電壓紋波較大。

• 原理：通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率來控制輸出電壓，脈沖寬度保持不變。

• 特點：

3. 混合調(diào)制（PWM+PFM）

• 在寬負(fù)載范圍內(nèi)實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的輸出。

• 控制電路復(fù)雜，成本較高。

• 原理：結(jié)合PWM和PFM的優(yōu)點，根據(jù)負(fù)載動態(tài)調(diào)整脈沖寬度和頻率。

• 特點：

二、關(guān)鍵控制環(huán)路

1. 反饋回路

• 作用：實時監(jiān)測輸出電壓或電流，與基準(zhǔn)值比較后生成誤差信號。

• 組成：通常包括分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、誤差放大器、光耦合器等。

• 功能：將誤差信號反饋至控制芯片，調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，實現(xiàn)閉環(huán)穩(wěn)壓。

2. PWM控制器

• 根據(jù)反饋信號動態(tài)調(diào)整開關(guān)管的導(dǎo)通時間。

• 提供過流保護、過壓保護、欠壓鎖定等安全功能。

• 內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生固定頻率的時鐘信號，驅(qū)動開關(guān)管工作。

• 核心元件：如UC3842、TOPSwitch等專用集成電路。

• 功能：

3. 輸出濾波電路

• 變壓器實現(xiàn)電氣隔離和電壓變換。

• 電感和電容組成低通濾波器，抑制高頻紋波。

• 作用：平滑開關(guān)管產(chǎn)生的高頻脈沖，輸出穩(wěn)定的直流電壓。

• 組成：通常包括高頻變壓器、整流二極管、電感、電容等。

• 功能：

三、典型控制技術(shù)

1. 原邊反饋控制

• 無需光耦合器，降低成本和電路復(fù)雜度。

• 提高系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力。

• 原理：通過檢測變壓器原邊的電壓或電流，間接推算副邊輸出電壓，實現(xiàn)反饋控制。

• 優(yōu)點：

• 應(yīng)用：適用于小功率、低成本開關(guān)電源。

2. 同步整流技術(shù)

• 自驅(qū)動同步整流：利用變壓器繞組電壓驅(qū)動MOSFET。

• 外驅(qū)動同步整流：通過專用芯片控制MOSFET的導(dǎo)通與截止。

• 提高效率，尤其適用于低壓大電流輸出場景。

• 減少發(fā)熱，提高電源可靠性。

• 原理：用低導(dǎo)通電阻的MOSFET替代傳統(tǒng)二極管進行整流，降低整流損耗。

• 優(yōu)點：

• 實現(xiàn)方式：

3. 軟開關(guān)技術(shù)

• 零電壓開關(guān)（ZVS）：在開關(guān)管導(dǎo)通前，使寄生電容電壓降為零。

• 零電流開關(guān)（ZCS）：在開關(guān)管截止前，使電流降為零。

• 提高效率，減少電磁干擾（EMI）。

• 延長開關(guān)管壽命，提高系統(tǒng)可靠性。

• 原理：通過在開關(guān)管導(dǎo)通或截止前，創(chuàng)造零電壓（ZVS）或零電流（ZCS）條件，降低開關(guān)損耗。

• 優(yōu)點：

• 實現(xiàn)方式：

四、控制原理總結(jié)

開關(guān)電源的控制原理通過反饋回路實時監(jiān)測輸出狀態(tài)，PWM控制器根據(jù)誤差信號動態(tài)調(diào)整開關(guān)管的導(dǎo)通時間，輸出濾波電路平滑高頻脈沖，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的直流輸出。原邊反饋控制、同步整流技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)等先進控制方法進一步提高了電源的效率、可靠性和成本效益。