隨著開關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信、航空航天、儀器儀表及家用電器等方面的廣泛應(yīng)用， 人們對(duì)其需求量日益增長(zhǎng)， 并且對(duì)電源的效率、體積、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的線性電源。電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速發(fā)展，將開關(guān)電源的工作頻率提高到相當(dāng)高的水平，使其具有高穩(wěn)定性和高性價(jià)比等特性。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)。信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)電源技術(shù)又提出了更高的要求，從而促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。開關(guān)電源的高頻變換電路形式很多， 常用的變換電路有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。其中， 在半橋式變換器電路中， 變壓器初級(jí)在整個(gè)周期中都流過電流， 磁芯利用得更加充分。本文介紹了一款基于PWM技術(shù)的半橋式開關(guān)穩(wěn)壓電源。給出了高頻變壓器、PWM控制及驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)思路，并用該方法設(shè)計(jì)了一臺(tái)輸出電壓可自由調(diào)節(jié)的開關(guān)穩(wěn)壓電源。

　　1.1 開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能特點(diǎn)

　　1.1.1開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)

　　1.1.1.1內(nèi)部功率損耗小，轉(zhuǎn)換效率高

　　在開關(guān)穩(wěn)壓電源原理框圖中，開關(guān)功率管V在PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，交替地工作在導(dǎo)通-截止與截止-導(dǎo)通開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度非?？?，頻率一般可高達(dá)100kHz左右。在一些電子工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，可以做到MHz以上。這便使得開關(guān)功率管V上的功率損耗大為減小，儲(chǔ)能電感的電感量大為減小，儲(chǔ)能效率大為提高，從而使整個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源的轉(zhuǎn)換效率得到大幅度的提高，其轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)90％左右［1］。

　　1.1.1.2體積小，重量輕

　　從開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理電路圖中我們可以清楚地看出，這里沒有采用笨重的工頻變壓器。由于開關(guān)功率管V工作在開關(guān)狀態(tài)，因此其本身的功率損耗大幅度地降低，這就省去了較大的散熱器。另外由于電路的工作頻率比線性穩(wěn)壓電源中的50Hz工頻高了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此濾波效率大大提高，濾波電容的容量也大為減小。這三方面的原因，就使得開關(guān)穩(wěn)壓電源具有體積小，重量輕的顯著優(yōu)點(diǎn)。

　　1.1.1.3穩(wěn)壓范圍寬，線性調(diào)整率高

　　開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由PWM/PFM（脈頻調(diào)制）驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比來調(diào)節(jié)的，輸出電壓由于輸入信號(hào)電壓的變化而引起的不穩(wěn)定，可以通過調(diào)節(jié)脈沖寬度或脈沖頻率來進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，在輸入工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能夠保證有非常穩(wěn)定的輸出電壓。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源除具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)外，還具有穩(wěn)壓效果好和線性調(diào)整率高的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于改變占空比的方法有脈寬調(diào)制型和脈頻調(diào)制型兩種，因此開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有以上所說的優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法和技術(shù)也較多，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求和需要，靈活地選用各種類型的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路。

　　1.1.1.3濾波效率大為提高，濾波電容的容量和體積大為減小

　　開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率目前基本在5kHz以上，是線性穩(wěn)壓電源工作頻率的1000倍以上。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源整流后的濾波效率也幾乎提高了1000倍左右。就是采用半波整流后加電容濾波，濾波效率也比線性穩(wěn)壓電源高500倍左右。在要求有相同輸出紋波電壓的情況下，采用開關(guān)穩(wěn)壓電源時(shí)，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容容量的1/500～1/1000。

　　1.1.1.3電路形式靈活多樣，選擇余地大

　　有自激式和它激式，有調(diào)寬型和調(diào)頻型，有單端式和雙端式，等等。

　　1.1.2開關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)

　　1.1.2.1開關(guān)穩(wěn)壓電源存在著較為嚴(yán)重的開關(guān)噪聲和干擾

　　在開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中，由于開關(guān)功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，因此它所產(chǎn)生的高頻交流電壓和電流將會(huì)通過電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振噪聲，這些干擾和噪聲如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會(huì)嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的振蕩器沒有工頻降壓變壓器的隔離，因此這些干擾和噪聲就會(huì)竄入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重的干擾。而且這種高頻干擾還會(huì)通過開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的磁性元件（如電感和開關(guān)變壓器等）輻射到空間，使周圍的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器也同樣受到嚴(yán)重的干擾。

　　1.1.2.2電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于維修

　　對(duì)于無工頻變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的高壓、高溫電解電容，高反壓、大電流功率開關(guān)管，高頻開關(guān)變壓器的磁性材料，高反壓、大電流、快恢復(fù)肖特基二極管等器件，在我們國(guó)家還處于研究、開發(fā)和試制階段。在一些技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，開關(guān)穩(wěn)壓電源雖然有了一定的發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中也還存在著一些問題，不能令人十分滿意。這就暴露出了開關(guān)穩(wěn)壓電源的另一個(gè)缺點(diǎn)，那就是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維修麻煩。對(duì)此，如果設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者不予以充分重視，它將直接影響開關(guān)穩(wěn)壓電源的推廣應(yīng)用。

　　1.1.2.3成本高，可靠性低

　　目前，由于國(guó)內(nèi)微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以及磁性材料燒結(jié)技術(shù)等與一些技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，因此其造價(jià)和成本不能進(jìn)一步降低，也影響到其可靠性的進(jìn)一步提高。這就導(dǎo)致了在我國(guó)的電子儀器、儀表以及機(jī)電一體化設(shè)備中，開關(guān)電源還不能得到十分廣泛的普及與應(yīng)用。