开关电源的技术闲思

什么是电源：根据字面意思解释为提供电能的来源的装置。结合生活实际，我们能想到的电源有哪些。纽扣电池，铅酸电池，锂电池，手机充电器，电瓶车充电器等等。

上述例子均属于广义的电源的定义，那对于我们电源工程师来说，什么是电源。我的定义是：将粗电加工提炼为精电的装置。这里的粗电泛指输入级电能，通常由电网提供，也包括由各类蓄电池等装置提供的直流电。而精电则表示经电源装置处理后为负载提供的电能，可以是直流电也可以是交流正弦波或方波等形式。

很多时候，很多人学一门技术，首先卡住他的是什么，或者说扼杀他继续探索的动力的因素是什么。我觉得是该专业涉及到的各种专业术语及概念的解释。所谓专业术语，只不过是前人针对现实世界中的物体或现象所取的名称而已。

我们可以换了思路去理解。我们首先要做的并不是去了解一大堆专业术语或记一大堆的概念，而是需要结合生活中的实例再配合适当的引导联想从直观上对某事物有所认识和了解。

接下来我们从宏观或者说从电子行业的角度来了解一下电源专业的本质。

电源是什么，根据上文的解释，我们可以说它的本质是对电能进行二次加工提炼，即所谓的将粗电变为精电（好比将铁矿加工为精铁）。

知道该专业的核心，最大的好处是什么呢。很简单，那就是了解了这门专业的用途，明确了自己学习该专业的目的，不会再纠结与学习该专业的出路或者前途问题。讲到这里大家心里应该都清楚学习电源技术其实就是学习掌握一种处理电能的方法，牛逼吧？

日常生活中，电能看不见摸不着，但又客观存在。通过学习电源技术，就能控制这看不见摸不着的玩意，是不是感觉高大上，有木有？

物理世界的每个角落都充斥着能量，电能，光能，风能，热能等，而能量又可以以不同的形式相互转化。掌握了电源技术，也就掌握了一种能量处理的技能。

当然这门技能从了解到熟悉到掌握到精通需要我们付出很多的辛劳，大家要有足够的心理准备。技术这条路是荆棘丛生，蜿蜒曲折的，也是繁花似锦，令人流连忘返的。

红尘中的各路痴儿想在技术这条道上有所成就，唯有发下大愿，不辞辛劳，尝遍人间冷暖，待得动心忍性，增益其所不能，方能打通四肢百骸，洞悉本源，探得真经。

铃木大拙先生将禅的意境分为三个阶段，第一阶段，看山是山，见水是水；第二阶段，看山不是山，见水不是水；第三阶段，看山还是山，见水还是水。

在电源行业，我也将高手的成长分为三个阶段。第一阶段，我会电源设计；第二阶段，我精通电路设计；第三阶段，我就是电源，电源就是我。

第一阶段表明你已进入电源设计这个行业，且能熟练运用前人总结的一些经验方法；第二阶段表明，你已具备成为真正的电源高手的素养，但还缺一些什么因素，比如思想概念的不成熟，某些技术难点还未真正把握等等，总之对电源技术的把握还差那么一点火候。

第三阶段，你已经掌握电源行业的诸多技术，也攻克了很多的难点，就算面对一个新的知识点或难题，也只需根据过往的经验就能迅速理解或解决。对需要设计项目，你已经不再用人的思维方式去思考，而是从电源的角度去思考。这时你就是电源，电源就是你。

记得早年看过的孙晓先生写的武侠小说《英雄志》，其中讲到两位剑术高手的对决，一位是昆仑派掌门卓凌昭，一位是华山派掌门宁不凡。卓凌昭说道：我就是剑神，剑神就是我。在场无数英雄豪杰均被其气势压倒，无人应答。此时宁不凡先生说道，我即是剑，剑即是我。此语一出，高下立分，全场折服，这才是真正的高手的素养。

当你在某一行业浸淫很多年后，便会发现你已经和你所研究的对象水乳交融，合二为一。希望通过上述观点的阐述对大家有所启发和帮助。

电源的分类与区别

从电路原理的角度来看，电源大至分为三种，线性电源，开关电源，电荷泵。在实际应用中，使用较多的是前两种。

线性电源和开关电源的区别是什么，从字面意思看就是线性与开关的区别。那电源的线性特性和开关特性到底代表着什么意思呢。

大家结合自己已有的知识再加一点联想做一道选择题。

半导体器件中，哪些器件既具备线性特性又具备开关特性。我给大家一点提示，常规的半导体器件有二极管，三极管，可控硅等。

答案显而易见，在上述三种半导体器件中，唯有三极管既具备线性特性又具备开关特性。

知道了这个答案，其实我们也就清楚了线性电源和开关电源的区别。

线性电源和开关电源的区别其实只不过是三极管工作在不同的状态而已。当三极管工作与线性区，就是线性电源，工作与开关区就是开关电源。

至此，诸位看官对线性电源和开关电源的差别有了一定的认识，但是这样的解释又带来了另一个疑惑。既然线性电源和开关电源的区别可以归结为是三极管工作与不同状态的区别，那三极管的线性特性和开关特性是什么意思，能否详加解释。

有此疑问，恭喜你，非常好，说明你已经在开动自己的脑袋思考了。师者，所以传道授业解惑也。通过简单的问题引导大家思考，乃至深入的思考，我觉得这是较好的学习方法。针对三极管的线性特性和开关特性，我来一一解释。

首先解释线性特性。线性，提到这两个字，我们首先能想到什么。高中数学中经常提到的线性方程，直线，斜线等。不错，能想到这些知识点就足够了。那三极管的线性特征是什么，用数学的语言描述此时三极管的特性可以近似为一条直线或者斜线。这样的解释是否觉得抽象，没有问题，再从另一个角度解释。我们用替换法来说明问题。

通过两电阻串联，可以实现电压分压。计算公式为Vout=Vin*(R2/(R1+R2)),具体如下图

由计算公式及仿真电路可知，想实现输出电压可调，只需要调节电路中R2的阻值，通过一电位器代替R2，便可实现输出电压可调。电位器阻值的变化是循序渐进的，也即是说是线性的。

通过电阻及电位器实现输出电压可调的电源我们可以认为是最简单的线性电源。虽然他可以实现输出电压可调的功能，但是他存在一个问题。输出电压每次都需要手动调节电位器，才能实现，不方便也不可靠。有没有其它的办法呢。

答案是有的，将电位器换成三极管就行了。

我赞成楼主的观点，即换思路去了解，而不是记住一大堆专业词汇与一大堆概念，要活学活用，属于思考问题，思维比知识更加重要，不能死教条理解，我发现一些人就是这样，我列出了变压器计算公式，与书本不一样，莫名其妙，说我瞎编的，因为，怎么书本不是这样的计算公式，书本采用高斯，存在分子7次方，这样计算复杂，给简化就好计算了，没有多少次方存在，我采用特斯拉不行吗，一些人怀疑，因为书本不是这样的，问我是那本书的公式，真的不是哪本书，为了和计算，就简化了，采用特斯拉，频率兆赫，面积厘米，干掉7次方，好像不对了，本本主义，年随便计算一下就知道了，一样的，1特斯拉=10000高斯。什么我搞错了，其实没有。发现本本都是哪本书，这个活灵活现，理解了就行，没有标准，而且，书本局限非常非常大，知识简单那么一点点，其实 多着呢，必须实践第一经验第一。

许多人把学习电源技术当成学习电脑与程序，这个死记硬背，牢牢记住，但无线电知识就不是这样的学习方法。其实，应试教育就是分数第一，都是形成了僵化思维教条主义了，不鼓励思考与创新，就说说山西的一个命题，老人跌倒该不该扶，标准答案就是必须即撒谎正确答案，还有四川达州，老太婆自己跌倒叫学生扶了一下就讹上了，没有监控，麻烦了，挨了老爸一巴掌，心灵创伤了，还是老师再次提问学生再次碰到该不该扶，学生异口同声该伏，明明就是撒谎唯心，那么，我国教育都存在标准答案，把学生都养成生搬硬套死板都什么都需要标准答案，即死读书书呆子相当不少了，这个是一个非常现实的问题，应试教育不鼓励创新，需要与书本高度一致，当年我高中老是丢分，粗心漏了一个字，还是四个等式变成三个，这里扣那里丢，明明做出来分数七七八八丢，其实，只要做出来就可以了，框框套套，八十年代考了几次大学，意外丢分不少，当然，我首先文科不行那么就是我文采表达不怎么好的原因了，数理化分数高另一边丢了，总分上不去了。

咱们讲到将电位器替换为三极管，可以实现输出电压可调，且不需要手动调节。这什么意思。

各位看官，大家都知道电位器通常三个极，我们可以理解为输入端，输出端，调节端。同样的道理，常规的三极管也有三个极，输入极，输出极，控制极。从形态上二者便可以很方便的实现替换。不同之处在于电位器的调节端是由人手控制的，而三极管的控制极是由电源的输出采样电压实现控制。

上文铺了那么多的文笔解释线性电源的原理，其实总结起来很简单。线性电源的原理就类似与电阻器与电位器分压实现输出电压可调的原理，就这么简单。

书接上回，前次我们解释了线性电源的原理，今天我们讲讲开关电源的原理。

先从字面上解释，开关电源的核心就是开关二字，由前文可知线性就是三极管工作与线性状态，显而易见的，所谓开关就是三极管工作与开关状态。

结合生活中的常识来解释解释。日常生活中，大家提到开关，可能首先想到的就是家用电器上的开关机键，通俗的说法就是电源键。打开开关，家用电器开始工作，断开开关，则停止工作。此处的开关的受控源是家用电器，控制源是我们的手指。

家用电器的开关键有什么特性呢，和三极管的开关有什么关联呢？

先说说家用电器自带的开关的特点。从外形上看，他也具备三个端口，分别是输入端，输出端，控制端。如下图电路模型所示：

开关断开

由电路模型可知，开关断开，LED灯熄灭，开关闭合，LED发光。电路模型很简单，我们发散一下思维，想想这样的开关有哪些局限性。

我先针对该电路模型提一个要求，别管我提的要求的合理性。我希望该电路通电10min，断开10min,周而复始。这个问题很简单，控制者只需要卡准时间，10min开，10min关即可。

接着来，难度增加一点，我希望该电路通电1min，断开1min,周而复始。按照同样的方式，控制者只需要卡准时间，1min开，1min关即可，是不是感觉有点累了。

接着来，难度再增加一点，我希望该电路通电1s，断开1s,周而复始。按照同样的方式，控制者只需要卡准时间，1s开，1s关即可，手指是不是累得有点不行了。

最后，难度再提升一个档次，我希望该电路通电10ms，断开10ms,周而复始。按照同样的思维方式来玩的话，控制者是不是已经奔溃了。1s钟开关一次已经是接近人类的极限了，还要再提升一个档次，根本反映不过来啦。

显而易见，这样的开关属于机械式开关，其开关速度受制与控制者手指的开关频率。

这样的开关除了受制与控制者的反应速度外，还有一个缺陷。因为他为机械式装置，必然存在着开关磨损。随着使用次数的增加，他的可靠性会越来越低。那有没有一种装置可以代换呢。答案是有的，使用三极管替换机械式开关即可。

三极管相较于机械式开关，其开关速度提高了很多倍，且由于三极管为电子装置，从原理上讲，就不存在所谓的开关损耗。不过其控制相对较复杂一点，如下图电路模型所示（采用NPN型三极管，高电平控制其开，低电平控制其关）：

控制端为低电平，也就是三极管断开

上文解释了一通，总结起来就几句话。三极管开关类似于机械式开关，只不过其开关速度更快，体积更小，且不存在机械磨损，就这么简单。有了上述解释，开关电源的概念也呼之欲出了。

开关电源就是一类基于三极管工作与开关状态的电源，其通过三极管的开关作用，将一大波的电能截取为一小波一小波的电能，最终实现电能的传输。开关电源还有一个名称叫做斩波电源，是不是更形象更生动。

至此，我们对线性电源及开关电源的概念有了一点认识。接下来我们讲什么呢，就此打住。

欲知后事如何，且听下回分解。

书接上回，继续开讲。今天给大家讲讲有关能量的相关概念。

前回我们讲到电源本质上是一种能量处理装置，它的作用即是电能提炼加工传输。既然涉及到能量，我们就有必要补充了解一下能量的概念。

浩瀚无边的宇宙，其本源是什么，是能量。不管是恒星，行星，还是黑洞，其本源不过是能量不同形式的表现而已。

抛开我们已有的对各类事物的概念，想一想各种生物（包括人类），水，空气，土壤，火，雷电，风这些到底为何物。我来告诉大家，他们只是能量的不同形式的表现而已。

既然事事物物其实都只不过是能量的不同表现形式，那能量有哪些特性呢？

第一，因为能量可以以不同的形式表现，则不同形式的能量之间必然可以相互转化传输。

第二，因为不同形式的能量之间可以相互转化传输，则必然存在各类介质，有的利于能量的传输，有的不利于能量的传输，也就是所谓的能量的良导介质和不良导介质。对电能来说，分别对应着导体，半导体，绝缘体等。

第三，不同形式的能量之间可以相互转化传输，这一规则揭示了能量的另一特性。即有的形式的能量利于存储，有的形式的能量不利于存储。对于电能来说，如果想储存电能，怎么办。很简单，电池，蓄电池，锂电池等皆可以实现电能的存储。

针对人工智能，阿西莫夫提出了经典的三大定律。我来个东施效颦，关于能量的特性也提出了上文所述的三大定律，个人觉得对于大家理解能量的特性应该很有帮助。

接下来，我考虑将能量的三大定律扩展开来，细细梳理一下有关能量涉及到的一些概念及特性，供大家学习，希望对后来者有帮助。

书接上回，我们继续讲解。今天的主题是将能量的三大定律扩展开来，便于大家理解。

第一定律：能量可以以不同的形式表现，不同形式的能量可以相互转化传输。根据该定律，我们可以得到一系列的推论。

推论一，既然不同形式的能量可以相互转化传输，则其相互转化传输必然存在效率问题，也就是说能量由一种状态转换为另一种状态，必然存在着损耗。一种能量不可能完全转化为另一种我们想要的能量，少量的能量必然会以其它我们不需要的形式表现。

联系开关电源相关的知识来验证一下上述推论。开关电源核心部件之一是功率变压器。它是将电能转化为磁能再转化为电能。在其能量转换的过程中，我们发现正常状态下，随着工作时间的增加，功率变压器会慢慢的发热。

运用第一定律的推论来解释该现象。我们希望变压器能够将电能完全转化为磁能再转化为电能供给后级电路，但实际情况是变压器发热了，这说明少部分的电能经过变压器后，转变为热能。通过改变变压器的绕制工艺，采用新的拓扑结构可以有效减少变压器的热损问题，但却不能完全避免该问题。在提高开关电源的效率中，变压器的损耗是我们需要花时间攻克的一个难题。

下面讲讲变压器的损耗的原因以及改进方法，这里仅仅是补充讲解，如果大家看不懂或者较难理解，可以跳过。

变压器主要是由铜线（漆包线），磁芯，骨架，绝缘胶带组成的。我不想用专业的术语如铁损，铜损来解释变压器损耗，这样的解释太令人费解。下面我用自己的理解来给大家做一番解释，希望有助于大家理解变压器损耗问题。

铜线是电的良导体，当其较短时，阻抗可以忽略，随着铜线长度不断增加，我们发现其阻抗越来越大。当铜线足够长时，其本身的阻抗已经不容忽略，虽然它仍然是电的良导体，但随着导电时间的延长，它也会有温升。这说明传输过程中，部分电能会以热能的形式损耗。

讲到此处，大家应该明白变压器存在的部分损耗的原因了吧，该损耗专业术语叫做铜损。

变压器有初次级之分，初级的电能耦合至次级靠的是磁芯实现的。原理很简单，大家可以把磁芯理解为电磁转换器。

该转化过程分三步。第一步，磁芯将初级侧电能转化为磁能。根据能量第一定律的推论可知，磁芯不可能将电能完全转化为磁能，少部分能量必然会以热能的形式消耗掉。

第二步，初级侧磁能耦合至次级侧磁能。在此我先不解释第二步的损耗，各位看官别急，后面会讲解到。

第三步，磁能转换为电能供给次级侧，由能量第一定律的推论可知，少部分能量必然也会以热能的形式消耗掉。与之对应的实际的现象是，当变压器在正常状态下工作一段时间后，其磁芯是有温升的。

至此，大家应该明白了变压器存在的部分损耗的原因，该损耗专业术语叫做铁损。

至于说为什么少部分的能量会以热能的形式消耗掉，在此我不做解释。大家了解到这里其实已经够用了。

接下来讲解的关于变压器的损耗有一点抽象，希望各位看官保持足够的耐心。上文讲到变压器初次级通过磁芯实现电磁能量的耦合转化。大部分的能量通过变压器耦合至次级，少部分的能量以热能的形式损耗了。

其实还有一部分的能量存在损耗，就是第二步，初级侧磁能转化为次级侧磁能。我们知道磁芯是磁能的良导体，初级侧磁能通过磁芯传输至次级侧，根据能量第一定律的推论可知，少部分能量必然会以其它形式的能量损耗掉。

虽然磁芯是磁能的良导体，但是还是有少量的磁能不能通过磁芯传输。它们跑哪里去了呢，跑空气中去了，也就是说少部分的磁能开小差，溜达到空气中去了。这部分能量就是初级侧磁能转化为次级侧磁能所损耗的能量，专业术语叫做漏感。

上文补充讲解的关于变压器的损耗（包括铜损，铁损，漏感）对于大家理解变压器及应付实际的应用已经足够了。如果后续还有其它因素，我想到了，会补充讲解。

今天的帖子就讲到这里，希望能帮助到大家。谢谢。

明天讲点什么呢，小可在此卖个关子。各位看官，欲知后事如何，且听下回分解。

我终于有点似懂非懂的理解这些概念了

既然是闲思，我不妨再提出一些看法，中国几十年来发展太快了，本来差距非常大，慢慢输小了，粗放型大水漫灌，依靠人口红利与廉价劳动力，好像都可以赚钱，多年来所谓血汗工厂，变成了世界工厂，集中低端低技术低劳动力，成为习惯也成了严重的惯性思维，即不注重创新与发明，都是给发达国家打工，廉价产品出口多，进口少，那么，贸易顺差外汇最高达到近4亿元，现在还有三亿美元，什么都短平快，无论老板还是打工，如何快速回报快速致富，一味急功近利都急于求成，甚至如何投机取巧，最短时间获得最大回报，如何梦想赚钱像火箭那么快，虚体经济虚火上升，传销多年来一直屡禁不止，就是速度，实体太慢不耐烦，就是希望闪电战一样迅速致富，大家耐不住心，什么物美价廉其实，有数量没有质量，如果偷工减料粗制滥造，因为，正规产品小企业没有优势，即成本高，没有利润，而且，不正当竞争，恶性竞争价格战，发现如果方便模仿的市场饱和的非常快，甚至一下子新产业卖成了白菜价，好了，一些企业与打工仔，今年属鸡明年属鸭，看到什么好赚钱，立马改行，形容打一枪换一个地方，没有了工匠精神，老生常谈升级转型，姗姗来迟，为什么，因为，升级首先技术提高，不是拔苗助长一步到位，但需要一步到位，就急躁了，浮躁了，如果树必须四年时间，想一年两年时间做不到，大家误以为是，一概唯物主义人民币如何来的快，这样，提高技术技能首先学问，学问需要刻苦耐心，呕心沥血，没有认真付出就没有成果，劳动还是劳动付出，快速就是都好像，哪有心思做学问，结果，就是老外有新技术产品，我们束手无策无能为力，做不出来的呀，首先，还是学问问题纠结了。

过去认为中国人勤劳勇敢，吃苦耐劳，我看如今荡然无存，懒惰，如何生财有道快速致富，满脑子就是想不劳而获，轻松赚大钱，而不是注重学问，都说差不多就可以了，太慢了，等不及了，怎么歪招，一概短平快，欲速则不达呀，结果老是升级转型可能重重，许多所谓转型其实转行而不是转型，喜欢好大喜功，浮躁形态什么忽悠什么骗你没商量，层出不穷，这个就是中国的技术我老是说的非常非常的落后，为什么，其实，就是简单事实真相的这么一回事了，大家想想一下是不是非常现实的问题，因为，做学问辛苦懒了，只有抄袭模仿是王道，但许多不是那么方便的，看得到做不到的事情多着呢，干巴巴结果一事无成的多，学者也不做学问，这个就是为什么书城新手新技术内容非常少，你去看看，如今买到的几乎一概十年前的内容，好像新技术内容非常欠缺，大家不了解也搞不懂新技术知识内容，因为资料也非常匮乏，怎么可以提高科技含量，这个就成了真正的还是低端低技术含量的多，成了好像真正新技术应用停滞不前一样，真的确实如此，只有重复一句话，急功近利急于求成，普遍好像就是浮躁社会浮躁的人了，是不是这个样子的呀。

楼主的文章：科普性极高，文采也不错。赞一个

书接上回，继续开讲。

先将能量的第一定律写出来：能量可以以不同的形式表现，不同形式的能量可以相互转化传输。

昨天扩展了推论一，今天扩展推论二，不同形式的能量可以相互转化传输，也即是说能量可以以不同的形式表现。虽然其表现形式不同，本质上都归为能量。

有了这一推论，可以帮助我们理解开关电源涉及到的能量变换处理问题。

继续以功率变压器为例讲解。昨天我们讲到变压器是一类电磁转换装置。它通过电生磁，磁生电将能量由初级侧传输至次级侧。在未通过变压器时，能量以电能的形式表现，当经过变压器后，能量以磁能的形式表现。当次级形成回路时，仍然以电能的形式表现。

由能量第一定律的推论二可知，虽然能量可以有多种表现形式，本质上其仍然为能量，并没有跳出能量的范畴。

对于变压器来说，虽然经过电生磁，磁生电的过程，但本质上其仍然为能量的不同的表现形式。也即是说电能，磁能虽然其名称不同，衡量其表现形式的物理参数不同，实际上其均为能量。

能量需要通过介质传输。当介质为金属物质，半导体材料时，它便已电能的形式表现。当介质为磁材，如铁氧体，铁硅铝，铁镍钼等材质时，它便已磁能的形式表现。当介质为导热材质，如电热丝，散热片等，其便以热能的形式表现。当介质为光敏材质，如钨丝，发光二极管等，其便以光能的形式表现。

至此我们知道，光能，电能，热能，磁能，虽然其名称各异，衡量其特性的物理参数也不相同，但它们都统属与能量的范畴。

下面补充一个科学小故事。提到大名鼎鼎的爱因斯坦，大家皆对其耳熟能详，知道他是物理学界的一位超级大牛，也知道他因为对物理学的重大贡献而获得过诺贝尔物理学奖。那他是因为对物理学哪方面的重大贡献而得的诺贝尔奖项呢？

很多人可能第一反应就是相对论。虽然相对论的提出确实对物理学界作出了很大的贡献，但爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖却不是因为相对论的提出，而是因为另一项理论的发明。

什么理论呢，光的波粒二重性。该理论对光子的特性进行了解释，通俗的讲就是光子既具有粒子的特性，同时也具有波的特性。

那我们联想一下，还有什么物质也具有波粒二重性呢。答案是电子。电子既具备粒子的特性，同时其也具备波的特性。光子和电子在诸多物理特性上都具有相似，这是否进一步论证了其只不过是能量的不同的表现形式而已。

我们知道电能的传输靠的是电流的流通。电流本质上是由于电子的流动而产生的，而电子流动需要电压的作用，电压的专业术语其实叫做电场。同样的道理，磁能的传输也需要有类似的因素。磁能的流通需要通过改变磁畴的方向实现，而改变磁畴的方向靠的是磁场的作用。

上述讲了这些关于光电磁的物理特性，其实就是想告诉大家，光电磁只不过是能量的不同表现形式而已，虽然衡量它们的物理特性的参数名称不同，但实质上这些概念之间是有很多相似之处的。

继续更新。今天讲解能量的第二定律。

能量的第二定律：因为不同形式的能量之间可以相互转化传输，则必然存在各类介质，有的利于能量的传输，有的不利于能量的传输。

根据能量第二定律可以得出如下推论，暂名为推论一：能量传输过程中遇到的介质为良导介质，则其能顺利通过，如果遇到的是不良导介质，则其会截止。如果遇到的介质是介于良导介质与不良导介质之间，则可以控制其导通或截止。

由该推论可知，如果想控制能量的流通与截止，只需要找到一种物质介于良导介质与非良导介质之间，通过不断切换介质的状态就能达到控制能量的目的。

前文讲到开关电源是一种电能处理装置，由于电能也属于能量的范畴，所以它同样遵循能量的第二定律及其推论。

那开关电源如何实现电能处理呢？根据上文推论可知只需要找到一种物质介于良导介质与非良导介质之间，通过不断切换介质的状态就能达到控制能量的目的。

答案已经呼之欲出了，对于电能来说，什么物质介于导体和绝缘体之间呢？答案是半导体。至于说电子管那玩意的原理，我们就不说了。

既然答案已经知道了，那开关电源中的半导体有哪些呢。二极管，三极管，电源管理芯片，MOS管等等。

二极管具有单向导电性。正向电压大于0.7V，其导通，当施加反向电压，则截止。

三极管及MOS管均属于可控元件，但其控制原理不同。三极管为流控型器件，MOS管为压控型器件。简单的说就是三极管的控制极需要电流实现控制，MOS管的控制极需要电压控制。通过控制三极管或MOS管便可以实现电能的流通或截止。

那如何控制三极管和MOS呢。这就需要电源管理芯片出场了。通常电源管理芯片能够输出频率固定而脉宽可调的方波信号用于驱动三极管或MOS管。

为什么电源管理芯片输出的方波信号，其频率固定而脉宽可调呢。在此先埋一个伏笔，后面讲解电源的控制原理时，我会详细解释。

接下来讲点什么呢，当然是能量的第三定律及其推论了。

欲知后事如何，且听下回分解。

继续更新。

今天讲解能量的第三定律：能量可以分割，可以合并，可以存储。为了帮助大家理解能量第三定律，我们可以将能量流想象为水流，水可以存储，可以分割，可以合并。这怎么实现的呢。很简单。用两个水杯分别从水龙头上接点水，水这一物质便安安心心的呆子水杯中，这就叫作存储。

将其中的一杯水倒入另一杯子，这就叫作合并，反之则称做分割。是不是很好理解呢。

接下来我们讲讲电能的相关特性。因为电能属于能量的范畴，所以其也同样遵循能量的第三定律。分割合并存储水源，我们采用的容器是水杯。那如果想分割合并储存电能，怎么办呢？很简单，换个容器即可。什么容器呢，那就是电容，电感，蓄电池等。这怎么理解呢，下面我会详细说明。

我刚开始接触开关电源，最困惑我的地方是明明输出的电能是连续的，但中间过程电能却是断续的，这怎么理解呢。在我的常识中，一直认为能量就应该是连续不断的，怎么可以分割合并呢。后来随着学习的深入，慢慢发现能量确实是可以分割合并的，该问题随之迎刃而解。这就是我为什么给大家讲解开关电源的知识前，会给大家讲解能量的诸多特性的原因。

我想通过前期大量的有违与常识的物理学知识的铺垫，为后期大家学习开关电源的知识做铺垫。

接下来，我们转入正题。上文讲到，分割合并存储电能，只需要通过电容，电感，蓄电池这一类的容器即可实现。

怎么理解呢，我们以单节锂电池为例。初始单节锂电池充满电，其电压为4.2V。当带載一段时间，由于电能的消耗，其电压跌落为3.2V，继续为其充电，则电压又回升至4.2V.根据这一现象，即可解释电能的分割合并存储特性。初始状态，锂电池充满电，电能存储在锂电池中。当工作一段时间，消耗部分电能，即可理解为部分电能被分割消耗。当继续为其充电，即可理解为新的电能与已有的电能合并在一起。这样解释是不是很好理解呢。

电容的特性和电池的特性类似，只是其容量相对小一点。不过，目前出现的超级电容，其容量已经可以和常规电池相媲美了。接下来我们讲讲电感的特性。电感和电容以及蓄电池特性其实是类似的，不过由于其存在能量转换过程，所以理解起来相对抽象一点。

电感和前文提到的变压器属于一个家族。在电能传输过程中，需经过两个过程，即电生磁，磁生电过程。当前级电能处于流通状态时，经过电感线圈后，部分电能转换为磁能存储在磁芯中，部分电能直接输送至后级。当前级电能处于截止状态时，存储与电感磁芯中的部分电能迅速转化为电能输送至后级，确保后级负载有足够的电能供应。

当前级有电能流动时，电感的工作状态大家可能比较好理解。但是当前级没有电能流动时，电感的工作状态大家理解起来可能比较抽象。

在开关电源中，当前级没有电能流动，为了确保后级负载正常工作，电容会将其存储的电能释放出去，同样的道理，电感也会将其存储的能量释放出去。不过，电容释放电能，其电场方向相对于前级电能的方向没有变化，而电感释放电能，其电场方向相对于前级电能方向发生了变化。如下图：

当开关闭合时，电感两侧电压变化，蓝色表示电感左侧电压，红色表示电感右侧电压

当开关断开时，电感两侧电压变化，蓝色表示电感左侧电压，红色表示电感右侧电压

由图可知，前级电能流通时，电感电压直接由0V跳变至电源电压。当前级电能截止时，电感电压并没有立马由电源电压跳变至0V，而是经过一个斜坡后，缓慢降为0V。此一过程即是电感将其存储的电能释放至后级。

电感的储能特性就讲到这里，至此能量的三大定律也已经讲解完成。

接下来讲什么呢，我还在思考中。希望我的讲解能够帮助大家更好的理解开关电源的一些概念。

楼主，电感的释放电能的过程是怎样的，

电感和前文提到的变压器属于一个家族。在电能传输过程中，需经过两个过程，即电生磁，磁生电过程。当前级电能处于流通状态时，经过电感线圈后，部分电能转换为磁能存储在磁芯中，部分电能直接输送至后级。当前级电能处于截止状态时，存储与电感磁芯中的部分电能迅速转化为电能输送至后级，确保后级负载有足够的电能供应。

电感中的能量不是已经转换为了磁能，没怎么还转换电能，这一点不太明白

在电能传输过程中，需经过两个过程，即电生磁，磁生电过程。当前级电能处于流通状态时，经过电感线圈后，部分电能转换为磁能存储在磁芯中，部分电能直接输送至后级。当前级电能处于截止状态时，存储与电感磁芯中的部分电能迅速转化为电能输送至后级，确保后级负载有足够的电能供应。

电感中的能量已经转换为了磁能，怎么再次转化为电能，这个过程是怎样的

我一段时间没有上网了，该文没有仔细看，但好像讲课一样，文采还是相当不错的，表达的好，有关29帖我谈了一些内容，没有继续谈下去，上面3亿错了，是三万亿美元的外汇，最高达到3,99万亿美元，减少了一万亿美元。我继续谈下去。

要知道人口红利与廉价劳动力，旧的模式告别了，而且，无论国内现状与国际形势，发生了非常大的改变，如美国总统特朗普对中国非常强硬，什么世界最大的贸易骗子，操纵汇率的总头目，非常不友好，那么，贸易战进行着。大家发现没有，从2010年劳动力成本飞涨，五年时间足足翻了一盘，比十年前好像工资涨了两倍，如当年1000元现在差不多3000元，物价也涨了不少，M2达到200万亿元，而且，资源都是房地产与铁公鸡，就高铁一年投入8000亿，到处热火朝天，但制造业萎靡，房地产泡沫非常大，我老家山城四线地级市，房子十年都买不出去，而且，06年征用的土地到现在都一大片没有开工，一些拆迁户一直到现在还租房过度费，就是欠发达地方政府没有多少钱，也建了那么多房子，我看全国都是一样，真正实体经济不行了，继续

看看东莞，萧条，不再以前的繁荣景象，因为，相当多企业搬迁，一部分到了西部欠发达地区，其实，还是高了一些，而且，内地也发展如江西赣州也建了非常大的工业园，其实，多数搬到东南亚低工资的地方了，因为，国内成本已经没有优势，曹德旺到美国办厂，这些年头企业倒闭非常多，低端低技术含量的非常难做好像到了做什么都不赚钱的时候了，现在信息发达，跟风者也非常迅速，除非不容易模仿的产品。就是说本来开店铺，结果一下子开了好多店铺，蛋糕就那么大，分的就少了，就是说老生常谈的同行是冤家的道理，做产品办企业也是一样，进入多就不好做了。

从2011年开始发现好多生意不好做了，需求不足，其实，老百姓手中并没有多少钱消费，房地产高歌猛进的剪刀差，资源那边多，实体经济这一边就少了，不少人月供就成了非常大的负担，还有多少钱消费呢，而且，实体经济赚钱慢，梦想一夜暴富心态，急功近利，浮躁，实体赚钱太慢许多不做了，要知道虚体经济全部来自实体经济。目前，劳动力人口下滑，所谓用工荒，劳动力成本飞涨快，制造业如果不转型，处境非常难，所以就必须升级。

但是，升级困难重重，要知道我国三十几年高速发展，国内改革开放，估计全球化发达国家经济体去工业化，现在如美国注重制造业回归，贸易逆太大了，就一直指责中国让美国人失业，特朗普所以上台与这个关系非常大。

过去老说人口红利廉价劳动力，后发优势明显是因为当年差距非常大，现在缩小了，会陷入中等收入的陷阱，更要知道越是后发优势的同时后发劣势也同样非常明显，自大自满，高傲，认为老路非常好，非常成功就非常危险了，李克强的改革就是最大的红利，其实，难了，阻力重重，因为，大家习惯也产生了非常大的惯性思维，不知道客观环境发生了非常大的改变，结果，不能一直靠投资拉动欠银行的贷款，还是铁公鸡会使经济空心化，因为，回收周期非常长，就是因为后发优势变成了后发劣势，会出现非常大的问题的，升级高端不过纸上谈兵，人家严防死守，守株待兔希望掉下馅饼，结果，就是真的没有了，好了，我还会继续谈下去，注意，后发优势也是后发劣势，这个非常难办，下面继续谈论这个话题，什么五代，5G，道路，五代开关电源技术，下面谈论。

继续开讲。

前文我讲解了能量的概念，与之相关的开关电源的技术要领也讲解了不少。接下来准备给大家梳理梳理时间的概念。

为什么要梳理时间的概念呢，结合我自身的经历给大家讲讲吧。刚开始接触开关电源，困惑我的另一个知识点是开关电源的PWM控制技术。PWM控制的字面意思是脉宽控制，但什么是脉宽控制呢？常规的书籍会罗列一段文字，大致意思为脉宽控制就是周期/频率不变，通过控制脉冲的占空比实现输出电压的动态调节。

大多数新手看了上述这段对于PWM控制技术的描述，仍然是一头雾水。大家原先是不知道PWM为何物，现在又引入了周期，频率，占空比等一大堆专业术语，更加是头大。

我想通过个人的理解再结合大家熟知的概念来帮助大家了解什么是PWM控制技术。

要想弄懂什么是PWM控制技术，首先需要理解时间的概念。这便是为啥我一开始想给大家讲解时间的概念的初衷。

言归正传，什么是时间？提到时间，大家可能都以为自己知道，但是如果让大家对时间的概念进行描述，可能很多人都说不出来了。

结合日常的生活习惯想想，我们从哪里可以获知时间。大家的第一反应可能是看手表或手机。手表是经典的时间的计量工具，而手机则是现阶段年轻人较熟悉的获知时间的工具。

那到底什么是时间呢。

想想手表，它是不是每过一秒就嘀嗒一下，连续嘀嗒60下就是一分钟（采用60进制计数），如果嘀嗒了3600下，一小时就过去了，如果连续嘀嗒了86400下，那么一天就过去了。手机计时的原理相似，只不过它是通过晶体振荡实现计时而已。

那时间的概念到底是什么呢？

先看如下描述：将一条线段的长度定义为ab，使一物体以不变之速度从a到b再返回到a定义为1秒。接着重复上述过程60次，经过的时长即为1分钟，再将上述过程重复3600次，经过的时长即为1小时。

至此时间的概念可以归纳为：将物体的某一动作定义为时间之最小单位，那么所谓时间不过是某物体匀速重复同一动作的次数而已。机械手表通过机械摇臂装置实现计时，电子手表通过晶振规律振荡实现计时。就这么简单，这就是时间的概念。

上文阐述了时间的概念，接下来我们讲讲时长的概念。1秒的时间是短还是长呢？这需要看对象。对于人来说，1秒的时间太短了，眨一下眼睛，霎那之间一两秒已经过去了。对于电子元器件来说，1秒的时间太长了，1秒内它可以执行一系列的动作，但是电子元器件的工作速度并不能无限提高，主要因为温度限制及半导体材料自身特性的原因。

通过上文的描述，大家知道1秒的时长对于电子元器件来说是很长的一个时间单位，这对于我们理解开关电源的PWM控制的概念有什么意义呢？

前文讲到开关电源是通过控制三极管的开关将一大波的电能分割为一小波的电能。那如何控制控制三极管的开关呢？当然是通过PWM技术实现控制的。

各位看官请留神，下面是重点。三极管的开关动作是通过高低电平实现的，PWM技术其实就是高低电平的俗称。只不过这些高低电平的切换速度太快（也就是上文提到的其切换时长太短，相对于人来说）以至于人眼根本无法区分，必须通过示波器测量才能观察到。而在示波器上看到的便是一串一串的高低电平的变化。这就是PWM技术的实质。

开关电源的输出电压或者输出电流之所以能稳定在某一设定的范围，其本质是通过动态调节高低电平输出的时长来实现的。这是开关电源实现动态调节的关键。

接下来我将仿真文件贴出来便于大家理解。仍然以机械式开关为例，我不断切换开关的状态，同时采用示波器测试其波形变化，来帮助大家理解PWM的概念。

开关常闭状态

开关不断切换状态

通过上述的讲解，大家应该能够相对较好的理解PWM技术的实质。接下来讲解什么呢，还在思考中。

我个人觉得学习本身是一个相对较痛苦的过程，特别是在自然科学这一领域，很多的物理现象是违反常识的。我想通过一些常规的概念的讲解帮助大家更好的更快的理解开关电源涉及到的知识点，这样学习的过程可能就不那么痛苦了。希望能够帮到大家，谢谢。

继续我上面的谈论，上面，特朗普的总头目错了，是总冠军，凤凰卫视美国指责中国说因为知识产权被中国模仿山寨，导致的一年损失达到4000亿美元，所以，高度重视严防死守为了利益之油，那么，就开关电源老美的技术就根本无法被我们克隆仿做，防火墙高筑，所以，我国的开关电源技术非常落后的根本原因了。我是在手机头条的报道【中国世界工厂地位不保，制造业工资十年翻了三倍】，已经超过了巴西，墨西哥，但马来西亚，越南，印度，只有我们的四分之一左右，如果是孟加拉国，斯里兰卡，柬埔寨还要更低，低成本的优势，低端劳动密集型企业就纷纷转移在低工资的地方，这样会使中国失去许多低文化农民工就业的机会，当然，物价尤其农产品与餐饮涨了相当多，纸币变薄了。

这个问题并不是很大，最大的困境国人不思进取，转型升级姗姗来迟，基本还是低端低技术制造业，又因为原材料成本上涨而大量倒闭，而且，也没有创新的动力，因为，我国长期对知识产权保护力度不足即遏制创新一说，这个才是最大的问题。老是模仿抄袭结果真正一流的技术魂影都见不着，这样导致技术停滞不前了。那么，企业无法升级，什么转型误读其实变成了转行，那么，什么都过剩，转行也不行，所以，其实特别需要创新与升级，却姗姗来迟停滞不前了。

那么，谈谈开关电源五代技术的概念，即每十年升级一代，1980年从知识爆炸到2000年的信息爆炸，全世界都步入了高速的发展期，80年之前都属于一代战机，80后二代战机，90后三代战机，00后四代，10后五代，手机的1G是大哥大，2G90后，3G00后，4G10后，5G2020后，即十年一代，一代升级储存扩大十倍，所以现在4G储存非常多东西，智能化小电脑，到5G功能更加强大，而且耗电量降低，那么，5G的出现，信息量非常多，功能强大的太多了，好比道路，一代是几千年马走的马路土路，二代柏油路。三代普通高速，四代就是新型立交四通八达，如矮寨大桥，北盘江大桥大山峡谷通高速，到五代交通智能化，立体化，可以不限速度，合理安排就堵车减轻了。

我们的开关电源技术行业，也是十年一代升级，80前，有了半导体就有了开关电源了，八十年代就出现了移相与有限双极性技术，如1990年91年电子报报道的雪崩IGBT的DC-DC转换器，精细到每一个元件损耗多少都误差低于1瓦，说明八十年代西方普及了，我国在九十年代，到九十年代就是LLC多谐振技术，00年代就是准谐振技术，10年代就是五代全谐振技术了，就看看我国只知道LLC多谐振，人家老早淘汰了，我们掌握这个三代技术的人还非常少，还是一代最多，普通硬开关，二代许多人不懂，三代一窍不通，四代就大惊小怪，五代就奇谈怪论，莫名其妙，根本就不知道科技在高速发展在进步，十年一代新技术，中国人喜欢说盖棺论定即一成不变，即思维保守思想落后，创新严重不足，新的技术一无所知，即我说的井底之蛙坐井观天了，其实，就是每十年升级一代新技术吗，看看目前LLC多谐振讨论的非常多，其实，那是人家九十年代的技术老早淘汰，我国还掌握的非常少，与西方发达国家的差距非常大，整整落后了人家20年以上了，有的还误以为中国的技术世界最先进，都是炒作吹牛的厉害误导误以为是了，我就是说了中国的技术非常非常的落后，看来千真万确了。我们停留在人家九十年代的技术之上，就是非常落后了。

针对上文时间的概念，再补充讲解一下周期以及频率的概念。

周期的概念：若一组事件或现象按同样的顺序重复出现，则把完成这一组事件或现象的时间称为周期。

时间的概念：将物体的某一动作定义为时间之最小单位，那么所谓时间不过是某物体匀速重复同一动作的次数而已。

对比一下周期和时间的概念，大家是否感觉很类似呢。其实周期和时间是同一个概念的不同表述而已。如果大家半信半疑，可以看看周期和时间的物理学的计量单位，你会发现它们采用的单位竟然是一样的，皮秒，纳秒，微秒，毫秒，秒，分钟等等。现在大家相信周期和时间是一个概念了吧。自然科学中很多的概念都是相通的，只不过由于专业不同，领域不同，导致其概念描述有所差异而已。

接下来讲讲频率的概念。

先从频率的物理学概念入手。频率是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号表示，单位为秒分之一，符号为s-1。

上述概念阐述的比较专业，通俗的讲频率就是周期的倒数，也就是时间的倒数。从频率的单位我们也可以看出来，频率的单位为秒分之一。很多人说不对啊，频率的单位不是赫兹Hz吗，怎么又变成秒分之一了呢?其实这是为了纪念德国物理学家赫兹在物理学领域作出的贡献，人们才将频率的单位命名为赫兹的。懂了吧，补充解释了周期和频率的概念，接下来我们正式讲解开关电源的知识。

今天开始正式讲解开关电源的知识。

根据输入电压和输出电压的关系，大至可以将开关电源分为三类，降压型（buck型），升压型（boost型），升降压型（buck-boost型）。

降压型（buck型）开关电源是指输出电压低于输入电压的一类电源。该类电源主要用于需要降低输入电压的场合。工业用常规直流电源有12V,24V,48V等，当需要从上述电源驱动供给低压设备时，比如单片机，通信芯片等，降压型电源就可以派上用场了。

知道了降压型电源的用途，顾名思义，升压型（boost型）开关电源是指输出电压高于输入电压的一类电源。该类电源主要用于需要抬高输入电压的场合。单节锂电池电压通常为3.8－4.2V，如果需要单节锂电池输出相对较高的电压，比如12V，供给后级负载，则升压型电源便可以出场了。

最后这一类型的电源叫作升降压型开关电源，它比较特殊，既能实现升压功能，也能实现降压功能。这样的特性是非常好的，但是由于其输入输出电流谐波较大，同时功率管的驱动电路较复杂，所以在实际应用中较少见。

不过升降压型开关电源的升级版，即常规的反激电源却应用相当广泛，这是后话，暂且打住。后面我们会详细讲解反激电源。

接下来把buck型开关电源的仿真电路共享给大家，如下图：

栅极波形及续流波形（红色为栅极波形，蓝色为续流波形），如下图：

仿真文件

buck电路.rar

接下来是boost升压型电源仿真电路及波形，电路如下图：

栅极驱动波形及二极管端波形

仿真文件

boost电路.rar

buck-boost仿真电路及节点波形，仿真电路如下图：

用什么仿真软件可以发我邮箱吗ponlly25@163.com 谢谢

张军长忘记吃药了吗

继续更新。

上文讲解了buck，boost以及buck-boost三种基本的电源拓扑结构。从电路原理图的角度，大家有没有想过这三者的关系呢。

从电路原理图的角度观察，三种电源拓扑结构只是通过调换功率MOS，电感以及续流二极管的位置来实现升降压的功能。很有意思吧。那大家有没有想过为什么通过调换这些器件的位置便可以实现升降压的功能呢?

下面我想从这三个器件在开关电源中的作用来解释一下这一现象。

功率MOS管在开关电源中主要负责开关的作用，形象的说就是将一大波电能分割为无数个小功率电能包，这在前文已经反复强调过多次，这里再啰嗦一遍。

电感的作用就是负责储存合并电能，续流二极管用于为电感中存储的电能提供导通回路。通过上述三种元件的合理的配合便可以将电压抬升或者拉低。是不是感觉很好玩。

那为什么只有这三种最基本的组成方式呢，从排列组合的角度看，这三种器件不还有其它的组合方式吗。为什么单单只有这三种组合方式存在呢?

由功率MOS管，续流二极管，电感，电容等器件组成的电源电路通常称为电源拓扑或者说是电源系统。

下面我就从系统的角度或者说电源拓扑的角度来解释一下为什么只有三类电源拓扑结构。

什么是电源的拓扑或者说什么是稳定的电源系统：通过控制并利用电感等惯性器件产生的感应电压，为其提供合理的导通回路，同时能够实现将能量传递至输出侧的功能，最终保证电路稳定的运行的电路称为电源的拓扑。

至此，为什么只有三类电源拓扑结构便得到了合理的解释。

针对上文电源拓扑的概念，我再详细的解释解释。

稳定的电源电路首先需要具备的功能即是能够控制利用电感等惯性器件产生的感应电压。

其次需要具备的功能是能够为惯性元件提供合适的导通回路。

第三需要具备的功能是能够实现对受控能量的存储，并将能量顺利传递至输出侧，以确保为负载提供连续不断的电能。

最后一点也是最重要的一点，在实现上述功能的前提下，还需要电路能够稳定的运行。

虽然功率MOS管，电感及续流二极管的组合方式很多，但基于三大电源拓扑之外的电路并不能满足上述四点要求。这便是为什么只有三种基本的电源电路的原因。

明天讲解通过三种基本的电源拓扑的组合实现其它特殊形式的电源拓扑。

后会有期

今天继续更新。

上文讲解了开关电源的三大拓扑结构，大家有没有想过将上述三种拓扑结构进行组合呢？这样的组合可行吗？朋友，别怕，大胆的假设，小心的论证。这是前人寻求创新及突破采用的方法。

实际上电源界的前辈们已经通过对基本电源拓扑结构的组合得到了新的电源拓扑结构。它们是cuk电源拓扑，sepic电源拓扑及zeta电源拓扑。

我先将boost与buck电路实现级联，电路仿真原理图如下：

接下来是buck-boost电源拓扑级联，电路仿真原理图如下:

那通过上述的组合是如何实现cuk电源拓扑的呢，我们明天详细讲解。通过上述的仿真电路原理图，大家应该发现其实新的电源拓扑还是脱胎于最基础的buck与boost电源拓扑。

从宏观哲学的角度看，新的事物的诞生从来都是可以溯源的。遵循稳定可靠持久等大原则，通过已有事物之间的合理的组合，便可以创造出新的事物。这便是发明创造的真谛，但如何实现已有事物之间的合理组合，便需要我们有几份耐心，几份天赋，再加几份运气。

对我个人来说，最快乐的事情便是每天都能有一点点小小的进步，在技术的道路上这又谈何容易呢。努力，奋斗，希望通过我的讲解，能够帮助大家更好的理解开关电源的原理。

继续更新，昨天手头上事情较多，没有更新，望各位看官谅解。

前文讲解到通过buck电路与boost电路的级联可以得到新的电源拓扑结构，比如说cuk电路拓扑，sepic电路拓扑等。但是将buck及boost的级联电路与cuk，sepic，zeta拓扑对比，发现它们根本长的就不是一个样子啊，为什么呢？

模拟电路分析有一个基本的思想叫作等效电路法，即通过该方法，分析电路在不同时态的动作，找出其等效模型，在保证电路正常性能的前提下，剔除电路中多余的器件。根据这一原则，通过分析buck和boost级联电路的动态特性，将该电路中重复性器件去除，便可以得到cuk，sepic，zeta的新的电源拓扑结构。

下面是cuk电源的仿真电路及其节点波形

cuk仿真电路

接下来是sepic电路仿真及节点波形

电路仿真图

最后是zeta电路拓扑：

仿真电路

继续更新，今天讲解针对buck及boost变换的相对较少见的电源拓扑。

市面上开关电源类的书籍我买了不下有四五十本，看多了，发现其内容都大差不差。基本上都是先从非隔离版本的电源拓扑开始介绍，推导出一大段的公式，之后是隔离版本的电源拓扑的介绍，再附带一些变压器的设计介绍，最后讲讲控制芯片的原理。大家有没有想过基于最基本的buck，boost电源拓扑的变化呢。

书本永远都是死的，能读进去需要花很多的功夫，但更重要的是能够跳出书本，根据基本的原理实现变化。这才算真正的把书本读通了。

下面先对buck型电源拓扑进行变化，常规buck型电源拓扑通常用于正电压转正电压，如果我想实现负电压转负电压，怎么办呢？

直接上仿真电路图，如下：

buck电路中功率mos管可以看作是一个开关，通常将其置于高电压输入端，如果将它置于低电平端，可行吗。答案是可以的，这样的变化导致功率mos的驱动电路更加简单，不再需要通过自举电路来抬升驱动电压,但是导致的结果是输入输出不共地。

继续更新。

今天将mos管放置与低电平端，仿真电路实验如下：

将功率MOS的位置调换之后，从原理上来看，输入输出间断性供地，我自己的疑问是为什么输出波形变成了方波，希望有朋友能指点指点。

接下来讲解的是基于BOOST型升压电源的拓扑变换结构。

继续更新，今天讲讲基于boost升压电路的变型拓扑结构。

直接上图，boost负电压仿真电路，其实仅仅是将电感放置与低电平端：

栅极及源极驱动波形

输出驱动波形

仿真文件

boost负电压电路.rar

很明显，其输出波形也是脉动方波，这是基于升压电路变型后的拓扑的一大弊病。怎么改进呢，接着来，将续流二极管的位置变化一下即可，如下图：

前面讲解了基于buck以及boost电源的变型拓扑结构，其实我只是想告诉大家一个简单的道理，灵活运用知识。书本上的知识是死的，也是最基础的。掌握了书本上已有的知识后，我们需要学会思考，学会变化，将已有的知识灵活的运用起来，这才算是真正理解了某一知识点。

武侠小说中我最喜欢的人物是令狐冲。三尺青锋，傲笑江湖，何其快哉。如果没有莫大的机缘，没有得到剑术前辈风清扬的指点，令狐冲仅凭掌中之剑驰骋江湖，那也只能做做白日梦罢了。

风清扬和令狐冲初次碰面，对他的评价是：是块练剑的料子，但是被岳不群给教残了。

世间武术本就不应拘泥于招式，也不能拘泥于招式。前人创造剑招的目的是用于帮助引导后人更好的学习剑术。但很多人却把学习剑术招式当作其终极目的，这就曲解了前人的用意。真正应该追求的是无招胜有招之境界。

剑术中每招每式都有其固定姿势，前一招与后一招的衔接也有其固定流程。学会一套剑术乃至练的非常熟练，并不能成为真正的高手，了不得就是某套剑术的熟手罢了，而且在实战中并不见得有多大的用处。

那练到什么程度，才算是高手呢。如果你能将一套剑术中的不同招式进行自由的组合乃至灵活的运用，这才算是好手，但还不算是高手。待得将所学剑术融会贯通并全部忘记，出剑随心所欲时，这便算是用剑之高手了。至于说无剑胜有剑的境界，那是每个剑客的毕生追求了。

武术的学习符合此一道理，放眼望去，世间的技术学习不皆符合此理吗？

电源技术不也是基于最最简单的buck，boost拓扑电路的变化而衍生出了形式各样的电路拓扑吗。变来变去，无外乎围绕着效率，电气隔离，去磁复位，功率提升，体积减小等等话题在开展研究吗？

buck和boost串联可以得到buck-boost,cuk，sepic，zeta等拓扑。

将变压器引入buck及boost拓扑，实现电气隔离，便可得到了诸如正激，反激等电源拓扑。

为了降低单管功率MOS的电压应力，采用双管功率MOS替换单管功率MOS的拓扑称作双管正激或双管反激电源。

通过将正激反激级联，便可以得到正反激，交错正激，交错反激。

为了更高效的利用变压器，也即将磁化曲线第一及第三象限均应用起来，便得到推挽，半桥，全桥等电源拓扑。

为了钳制变压器的漏感能量，便诞生了无源钳位吸收电路。

为了收集变压器的漏感能量，将其返回至电网中，进一步提升电源效率，出现了所谓的有源钳位电路。

为了降低续流二极管的导通损耗，同步整流技术出现了。其实是换汤不换药而已，通过功率MOS来替换续流二极管罢了。因为功率MOS漏极和源极是可以互换的，双向电源技术又出现了。

为了降低功率MOS的开关损耗，谐振电源技术应运而生，原理其实很简单，一句话便可以描述清楚。本质便是在功率MOS开关的时候，将电压电流错相，此一时刻，只有电压或只有电流，功率等于电压乘以电流，因为电压或电流为零，则功率为零，损耗便降低了。至于说是控制电压谐振还是控制电流谐振，便是所谓的ZVS和ZCS的区别了。

常规电源的控制IC通常采用封装好的电源控制IC，此类电源叫作模拟电源。如果该类电源的电压或电流通过模拟电位器调节，便是所谓的可调模拟电源。如果将模拟电位器用数字电位器代替，即通过PWM调节模拟电源，这类电源通常称为数控电源。如果直接将电源控制IC用单片机代替，通过PI控制算法来控制调节电源，这类电源被命名为数字电源。

唯有看透事物之表象，才可抓住其本源。诸位看官，前文我将开关电源技术的发展进行了总结，希望大家不要被形式各样的电路所困惑，有时候跳出来才能看的更清楚，更明了。

有没有一种拓扑结构可以将buck以及boost拓扑均包括在内呢，答案是有的。什么拓扑结构呢，这个话题明天给大家讲讲。

补充讲解：缩小开关电源的体积，提升其功率密度一直是个永恒的话题。功率变压器的体积和其工作频率成反比，也即是说通过提高开关电源的工作频率，可以缩小功率变压器的体积。但是带来的问题是功率MOS的损耗加大了，同时电磁干扰变严重了。有没有什么折衷的方法呢？

对于消费者来说，都希望电子产品既轻且薄。由于变压器的传输功率与磁芯的体积及磁材的特性有关，如果保证磁芯总体积不变，同时适当提升磁材的导磁率，是否可以将变压器的高度降低一些，从而使电子产品更加的轻薄一些呢。答案是可以的。什么技术呢，平面变压器技术。将磁芯做成扁平状，保证足够大磁芯面积，高度尽可能降低，便能保证变压器的体积不变。初级通常还是采用漆包线绕制，由于次级圈数较少，通过PCB铜箔代替。这便是平面变压器的原理。

继续更新。

技术的最高境界应该是艺术。所谓万法归宗，大道至简便是此理。一切技术的本源应该都可以用最简单的形式表现，电源技术也不例外。有没有一种拓扑结构既能表现出buck型拓扑的特性，也能表现出boost拓扑结构的特性呢？答案是有的。

如下图，该电路如图所示可以实现buck型拓扑功能

该电路通过如下连接，实现boost电路功能：

接下来是该电路的全貌以及其升级版本，如下图：

通过合理控制功率MOS的通断即可实现buck,boost电源的拓扑特性，是不是感觉很好玩。

继续更新。

今天开始讲解基于buck,boost以及buck-boost的隔离版本的开关电源拓扑。

首先为buck型拓扑引入隔离变压器，其仿真电路及节点波形如下图：

引入隔离版本的buck型隔离拓扑和常规的正激型拓扑很相似，只需要将变压器初级线圈和功率MOS的位置调换便是真正意义上的正激型拓扑结构。那我们知道了其实正激型拓扑确实是由buck型拓扑与隔离变压器衍生而来的。

这里有一个问题，很多人都说正激型拓扑是降压型拓扑，这里的降压型拓扑指的是什么？是整个正激拓扑叫作降压型拓扑还是仅仅是次级部分叫作降压型拓扑呢。

我们知道变压器可以实现升压也可以实现降压，很明显降压拓扑针对的是正激型拓扑的次级部分。理解了这一知识点，我们就明白通过正激拓扑也可以实现输出高于或等于输入。

正激型电源拓扑其次级有两个二极管，分别是半波整流二极管和电感续流二极管。我们知道整流电路分为半波整流，全波整流，桥式整流。既然次级可以通过半波整流，那能否通过全波整流或者桥式整流呢？答案是可以的，我一步到位，直接上桥式整流仿真电路：

我们知道合理控制功率MOS的开关，即可实现功率MOS和二极管的替换，那显然这里的整流二极管可以通过功率MOS来替换，仿真电路及关键节点波形如下：

继续更新。

前文我们讲解的正激电源都是基于次级的变化，那有没有基于初级的变化呢？答案是有的。

常规的正激电源其初级是采用一个功率MOS，考虑到电压应力问题，可以考虑采用两个功率MOS来驱动变压器，这样可以降低单个功率MOS承担的电压应力，下图为仿真电路及节点波形：

继续来，单个的正激电源输出的功率有限，如果我想增大输出功率，怎么办呢？很简单，再找一个干活的人即可，什么意思，再来一个正激拓扑，将二者并联即可，这便是交错并联正激的通俗理解，下图为仿真电路及节点波形：

仿真了这么多的电源拓扑，大家觉得好玩吗，电源技术其实就那么回事。

在这些仿真电路中，参数都是我自己的预估值，没有真正的计算过，大家切不可直接拿来套用。大家感兴趣可以将各种拓扑电路的节点参数仔细算一算，那功力又可以提升一个档次。之前我学这些电路时，都仔细的推算过，现在懒了，不想动手算了。想学真正的电源技术，必须要手算几遍，同时实物调试几遍。多做几次，功力便可达到炉火纯青的地步。

继续更新。

前文讲到所谓的交错正激电源是通过两个变压器交替工作来提高效率，有没有其它更好的方法呢？当然有，单管变压器其磁化曲线工作与第一象限，磁芯的效率并不高，如果将第三象限的磁化曲线也利用起来，变压器的效率便提高了一倍，这就是推挽以及半桥全桥电源变压器的原理。下图为推挽式电源拓扑的仿真电路及其节点波形：

继续更新。

推挽型电源有一个致命的缺点。在功率MOS没有普及之前，通常采用功率三极管驱动功率变压器，由于磁芯材质工作与第一个第三象限，其磁复位问题并不理想，导致变压器出现偏磁问题，也即两个功率三极管会出现一个导通的电流过大，一个导通的电流过小。长此以往，承担电流较大的三极管便罢工了。当然在功率MOS普及之后，由于MOS管为压控型元件，当出现磁通不平衡的问题时，可以通过自主调节复位电流，从而避免磁通不平衡的问题。

有没有其它的类似的拓扑可以解决磁通不平衡的问题呢？当然有，那就是半桥拓扑和全桥拓扑。由于这两种拓扑本质上是类似的，我就仅仅仿真全桥拓扑了，仿真电路及节点波形如下：

朋友，你有没有真正理解buck电路，你先花大量的时间把buck电路真正理解了，再回头看仿真就简单了。

其实电源的拓扑都是基于最简单的buck以及boost变化而来的。慢慢花时间去学习钻研，技术不可能很快就能掌握，对自己要有信心。

楼主，你太牛逼了！我是初学者，我把你这个帖子搞明白，能到

个什么水平？

最近事情较多，更新较慢，望诸位看官见谅。接下来讲讲基于boost的隔离版本的电源拓扑结构。

实际上基于boost直接隔离版本的电源拓扑并不存在。但是基于该升压拓扑的衍生拓扑结构却有几种。大部分工程师分析某一类电路的相似性时，首先是通过直观的电路原理图来分析的。这样的分析方法有其局限性。当某一类电路其原理图并不一定相似，但实际上它们确实属于一类电路。这样的结论是如何得到的呢？答案是通过电路的动态方程式分析得到的。boost电源拓扑及其衍生拓扑就属于上文我提到的这类电路。

虽然从原理图来看，他们不相同，但通过电路分析加上动态方程式的推导，可以将他们归为一类。

继续更新。

针对前文的各种仿真电源拓扑结构，大家有没有一个疑问，为什么很多电路的节点波形与实测波形不一样呢？电路的结构都一样，为什么仿真测试的波形和实际电路的节点波形有偏差呢？答案是仿真电路各元器件模型均是理想化的模型，而实际的电路器件存在着各种各样的寄生参数。

以隔离版本的buck电源为例，器变压器模型均为理想模型，不存在楼电感以及寄生电容，所以实测其波形很漂亮，没有一点的离散振荡信号。但实际的变压器却存在着诸多的离散参数。

有没有办法将拉近仿真模型和实测电路的距离呢。当然有，在仿真模型中加入适当的寄生参数即可实现。不过如何加入合适的寄生参数，需要大家对于实际的器件参数有足够的了解才行。

一直纠结与开关电源的环路设计，花了很多的时间去学习理论，突然莫名的发现自己其实并不懂电源的设计。我做的很多工作仅仅是隔夜饭的重炒。

跨过了磁元件的设计这道坎，可以说是电源技术入门了，但是想登堂入室，必须掌握开关电源的环路设计。一直被开关电源的环路设计这道坎挡住了，很苦闷。

开关电源的环路理论计算我觉得并不难，难的是如何实测以便于验证计算的正确性。那些浮在纸面上的知识点我总是抱着怀疑的态度去学习。国内很多书籍的作者关于环路的理论基本都是一带而过，国外翻译的书籍虽然讲的相对较详细，但是真正去验证这些理论发现需要购买很昂贵的设备，目前我经济能力又承担不起，难道只能玩玩仿真吗。

基于仿真的环路测试其实都是基于诸多理想条件，好烦。

版主，请问下您用的是什么仿真软件？

multisim12 上手比较简单，你可以试一试

不过这些仿真电源的拓扑均为开环的，而且变压器以及功率mos都是理想状态

今天这会手头上事情不多，匆匆忙忙仿真了一个反激电源拓扑，共享给大家。反激变压器的作用有两个，第一是电气隔离，第二电压转换，第三是存储电能，为此我将隔离变压器与耦合电感组合在一起当作是反激变压器，如下图所示：

隔离变压器电压波形及耦合电感输出波形，二者相序正好相反，如下图所示：

仿真文件

flyback电路.rar

最近刚刚接触LTSpice,感觉比multisim难用，需要输入各类指令才能实现仿真功能。不过他的优点也很突出，软件足够的小，且仿真速度较快，而且是开源的，个人觉得挺好的。特别是对于变压器的构造相对较开放。

刚刚仿真了反激电源拓扑，共享给大家。

仿真文件

flyback_2.rar