开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

开关电源起振作用

开关电源，就是一个交流变直流，然后直流再变成交流，交流再变直流的的过程。不稳定的交流市电首先经过整流滤波变成直流，供电子电路工作，这个电路包括高频振荡电路，也就是将直流变成频率或脉宽可变的脉冲，这部分在开关电路中很重要，输入电压变化或负载增大变小，振荡电路会通过调整频率或脉宽来保持输出稳定。这就是它的作用，要想起到这个作用当然就要起振了，不起振就说明开关电源出故障了，也不会有输出了。

开关电源不起振原因

1，初级(电源)电压过高或过低

2，启动电路开路

3，电源IC供电脚短路或开路

4，电源IC损坏

5，光耦短路

6，开关变压器匝间短路

7，尖峰吸收电路短路(有保护功能的电源)

8，脉宽调制管短路(A3电源)

9，输出短路

10，热端电解电容坏

开关电源起振判断——假负载法

在维修开关电源时，为取分故障是出在负载电路还是电源本身，经常需要断开负载，并在电源主输出端(一般为12V、18V、或24V)加上负载试机。之所以要接假负载，是因为开关管在截止期间，储存在开关变压器初级绕组的能量向次级释放，如果不接假负载，则开关变压器储存的能量无处释放，极易导致开关管击穿损坏。

假负载可选：(30.60W)12V的灯泡作假负载，根据灯泡是否发光和发光的亮度可知电源是否有电压输出及输出电压的高低，优点是直观方便。短路法：液晶彩电的开关电源较多采用了带光耦合器的直接取样稳压控制电路，当输出高时，可采用短路法来测定故障范围。

步骤：先把光电耦合直接短路，相当于减少光耦器的内阻。如果测主电压未变，故障在光耦器之后，反之，在光耦器之前电路。(短路法最后断开负载)。

开关电源起振判断——串联灯泡法

所谓串联灯泡法，就是取掉输入回路中的保险丝，用一个60W.220V的灯泡串在保险丝两端。当通过交流电后，如灯泡很亮，则说明电路有短路现象。由于灯泡有一定的阻值，如60W/220V的灯泡，其阻值约为500欧(指热阻)，所以能起到一定的限流作用。

这样，一方面能直观地通过灯泡的明亮度来大致判断电路的故障;;另一方面，由于灯泡的限流作用，不至于立即使已有短路的电路烧坏元器件。直至排除短路故障后，灯泡的亮度自然会变暗，最后再取掉灯泡，换上保险丝。

开关电源不起振故障检修实例

100W仪用开关电源

电路如上图所示。学员接手5、6台开关电源，故障都为上电后不起振，感觉无从下手，虽然对3844芯片构成的电源已经较为熟悉，但接手该电路，还是感觉有些生分。电话询我，回答：怎么检修3844，就怎么检修该电源。开关电源电路千种，道理则一。还不是一个修法?电话又询：起振电路在哪里?怎么找不到启动电阻啊?答曰：起振电路看下图。

起振电路

起动电阻是R4、R39、R7(或R8/40/11)三者串联的Q1(或Q2)基极电阻。上电期间，因Q1、Q2的特性差异，总得有一个管子先行导通，谁通都行，都会导致N1流入电流的产生，随之产生N2的电流/电压，TL494得到工作电源而工作。

问：如何下手检修?答曰：两波冲锋足以拿下。第一波：从自供电(起振能量)不足角度考虑，C7、C15有重大作案嫌疑，可代换试验;第二波，落实启动电阻无渎职行为，其幕后人物Q1、Q2就值得怀疑(放大倍数降低)，可能有不作为倾向。不起振故障都用不着第三波攻击了。传我命令!马上攻击，立即拿下001高地!

不一会儿回电，捷报频传：代换Q1、Q2，故障排除。几台数年应用的电源，都是同一原因。

Q1、Q21衰变，致使起动电流不足，造成不能起振的故障。廉颇老矣，未能饭否。虽无怯敌之意，却无退敌之功，临阵换将，也是一法啊。

开关电源维修要领

1、修理开关电源时，首先用万用表检测各功率部件是否击穿短路，如电源整流桥堆，开关管，高频大功率整流管;抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断。再检测各输出电压端口电阻是否异常，上述部件如有损坏则需更换。

2、接通电源后还不能正常工作，接着要检测功率因数模块(PFC)和脉宽调制组件(PWM)，查阅相关资料，熟悉PFC和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作的必备条件。对于具有PFC电路的电源则需测量滤波电容两端电压是否为380VDC左右，如有380VDC左右电压，说明PFC模块工作正常。

3、在开关电源维修实践中，有许多开关电源采用UC38&mes;&mes;系列8脚PWM组件，大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损坏，或芯片性能下降，启动电流增大所致。遇到此情况，把与VR端相连的外电路断开，VR从0V变为5V，PWM组件正常工作，输出电压均正常。

4、开关电源电路有易有难，功率有大有小，输出电压多种多样。只要抓住其核心的东西，充分熟悉开关电源的基本结构以及模块特性和，就能迅速地排除开关电源故障。

开关电源

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

主要用途

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯带，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。

主要类型

现代开关电源有两种：一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。

开关电源内部结构

这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电)，如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。

直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。

隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)两种。双管DC/DC转换器 有双管正激式(DoubleTransistor Forward Converter)，双管反激式(Double Transistr Flyback Converter)、推挽式(Push-Pull Converter) 和半桥式(Half-Bridge Converter)四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter)。

非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。

开关电源内部结构图

单管DC/DC转换器共有六种，即降压式(Buck)DC/DC转换器 ，升压式(Boost)DC/DC转换器、升压降压式(Buck Boost)DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式(Buck-Boost)DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter)。

隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。

在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。

非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特性。

按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可 以从负载侧向电源侧传输功率。

DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔 (Royer)转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。

        按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开关(Hard Switching)和软开关(Soft Switching)两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗(Switching loss)。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关(Zero-Voltage-Switching，ZVS)，或是通过开关管的电流为零，即零电流开关(Zero-Current·Switching，ZCS)。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造 了条件。功率场效应管(MOSFET)是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压开通方式(ZVS)。绝缘栅双极性晶体管(Insu1ated Gate Bipo1ar tansistor，IGBT)是一种复合开关器件，关断时的电流拖 尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流(ZCS)关断方式。IGBT在 零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。谐振转换器(ResonantConverter ，RC)、准谐振转换器(Qunsi-Tesonant Converter，QRC)、多谐振转换器(Mu1ti-ResonantConverter，MRC)、零电压开关PWM转换器(ZVS PWM Converter)、零电流开关PWM转换器(ZCS PWM Converter)、零电压转换(Zero-Vo1tage-Transition，ZVT)PWM转换器和零电流转换(Zero- Vo1tage-Transition，ZVT)PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展，促使了高频开关电源的发展。

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。

开关电源

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。

主要分类

人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类。

320W单组开关电源

微型低功率开关电源

开关电源正在走向大众化，微型化。开关电源将逐步取代变压器在生活中的所有应用，低功率微型开关电源的应用要首先体现在，数显表、智能电表、手机充电器等方面。现阶段国家在大力推广智能电网建设，对电能表的要求大幅提高，开关电源将逐步取代变压器在电能表上面的应用。

反转式串联开关电源

反转式串联开关电源与一般串联式开关电源的区别是，这种反转式串联开关电源输出的电压是负电压，正好与一般串联式开关电源输出的正电压极性相反;并且由于储能电感L只在开关K关断时才向负载输出电流，因此，在相同条件下，反转式串联开关电源输出的电流比串联式开关电源输出的电流小一倍。

工作原理

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。

与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。

开关电源伯特图

脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。

开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。

工作条件

1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态

2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频

3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流

主要特点

1、体积小、重量轻：由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20～30%。

2、功耗小、效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转 化效率高，一般为60～70%，而线性电电源只有30～40%。

工作模式

顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)，

开关电源及电路图

开关电源及电路图

通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。[1]

开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作方式多用于开关稳压电源。

根据开关器件在电路中连接的方式，开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中，变压器式开关电源(后面简称变压器开关电源)还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种;如果从用途上来分，还可以分成更多种类。