开关电源原理与设计：半桥式转换器解析

"这篇文档介绍了半桥式转换器在开关电源中的应用，强调了其无需高压晶体管和对称修正电路的优势。同时，概述了开关电源的基本原理、设计要点，包括DC-DC变换器的主要架构、EMI部分、PFC部分、同步整流、均流技术和保护与控制线路。" 在开关电源领域，半桥式转换器是一种常见的拓扑结构，尤其适用于处理115V或230Vac的交流输入电压。这种转换器有两个主要优点：一是由于它的工作方式，不需要使用高压晶体管，从而降低了设计的复杂性和成本；二是通过简单方法可以平衡每个转换晶体管的伏特-秒区间，无需采用昂贵的对称修正电路，这有助于提高效率和可靠性。 开关电源的基本原理通常包括输入回路、输出回路和控制回路。输入回路首先通过EMI滤波器消除电网中的干扰，然后经过高压整流和滤波，将交流电转换为直流电。隔离开关变压器的初级和高压方波切割元件（如MOSFET）也是输入回路的一部分。输出回路由隔离开关变压器的次级和低压整流滤波电路组成，它们与控制回路一起工作在低电压环境下。隔离开关变压器起到了隔离高电压和低电压的作用，确保了操作安全，并实现了电压转换。 工作流程中，交流输入电压经过EMI滤波后变为直流电，再通过MOSFET等开关元件转换为高频方波信号，该信号在隔离开关变压器初级侧产生感应，次级侧则感应出低电压交流电，最后经过整流滤波提供稳定的低压直流输出。控制回路监控输出电压并反馈给PWM逻辑控制电路，以调整占空比，维持输出电压的稳定。同时，当负载出现故障时，保护电路会触发响应，停止开关元件的工作，实现保护功能。 在DC-DC变换器的架构中，Boost（升压）和Buck（降压）变换器是两种常见的拓扑。Boost变换器用于提升电压，Buck变换器则降低电压。两者都依赖于开关元件（如MOSFET）的通断来控制电流流动，以改变输出电压。在实际应用中，这些变换器的性能和效率取决于设计参数，例如电感值、开关频率和控制策略。 此外，开关电源设计还涉及电磁干扰（EMI）的抑制、功率因数校正（PFC）以提高电源效率、同步整流技术以减少损耗、均流技术以保证多路输出的均衡，以及各种保护和控制电路，如过载、短路保护等，这些都是确保开关电源系统稳定运行的关键要素。