2011年全國大學生電子設計大賽A題設計報告.doc

2011年全國大學生電子設計大賽論文【本科組】開關電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)設計報告2011年9月3日24設計摘要：本作品是基于被廣泛應用在小功率及各種電子設備領域的開關電源而設計的開關電源并聯(lián)供電系統(tǒng)，能夠輸出8V定壓，功率可達到16W，并根據(jù)要求對兩路電流進行按比例分配。它采用一路電壓源控制輸出電壓，一路電流源補償電流的方法，對負載兩端電壓及通過負載的電流進行控制。關鍵詞：開關電源，并聯(lián)供電，定壓輸出，定比分流Abstract：This circuit design is based on the widely used in small power and a variety of electronic equipment in the field of switching power supply. It is a design of switch power supply in parallel system, can provide 8V constant voltage. And its power can reach 16Watt. At the same time, it can according to the requirements of the two current proportional distribution. It uses a voltage source to control the output voltage, a current source compensating current method, the voltage across the load and the current through the load control.Key Word：switching power supply，Parallel power supply，constant voltage output, fixed ratio current division目錄1設計任務(或設計題目)與要求(或技術(shù)指標)111設計任務（見附錄1）112技術(shù)指標（見附錄1）113題目分析12方案比較與論證121各種方案比較與選擇1開關電源電路控制方案比較：1過流保護方案比較：2方案選擇：322方案證論33系統(tǒng)硬件設計431系統(tǒng)的總體設計4設計思想：4設計步驟：432單元電路的設計及參數(shù)計算5電壓源模塊：5電流源模塊：5主電路設計：633發(fā)揮部分的設計與實現(xiàn)734電路原理圖(見附錄2)74系統(tǒng)軟件設計741程序總體流程圖842各個功能模塊流程圖9過流保護模塊：9基本功能模塊：9擴展功能模塊：1043程序清單(見附錄3)105系統(tǒng)調(diào)試1051電路的測試方案(方法)1052測試儀器1153測試結(jié)果（基本要求測試）1154 發(fā)揮部分的測試126系統(tǒng)電路存在的不足和改進的方向與結(jié)論137.附錄14附錄1 設計任務14附錄2 主電路板電路原理圖16附錄3 部分程序清單16附錄4 元件清單201設計任務(或設計題目)與要求(或技術(shù)指標)11設計任務（見附錄1）12技術(shù)指標（見附錄1）13題目分析開關電源電路是電力電子電路中的一種，被廣泛應用在小功率及各種電子設備領域，顧名思義，開關電源就是電路中的電力電子器件工作在開關狀態(tài)的電源，對于DC/DC電路，可以變換的主要對象是電壓和電流。在這道題目中，要求使用兩塊開關電源模塊并聯(lián)形成供電系統(tǒng)，輸出電壓穩(wěn)定在8V，電流比例可調(diào)節(jié)。這道題的難點在于實際操作中開關電源不能同時控制輸出電壓和電流，但既要電壓穩(wěn)定輸出，又要電流成一定比例，所以考慮使用兩個開關電源，一個做恒壓源穩(wěn)定電壓，一個做恒流源補給電流，以使負載電流滿足給出的標準。電路設計的的工作就分解為檢測分路電流和控制單點電壓。2方案比較與論證21各種方案比較與選擇開關電源電路控制方案比較： 方案一：使用LM2596開關電壓調(diào)節(jié)器芯片設計兩路開關電源，一路開關電源通過反饋使輸出電壓能夠穩(wěn)定為8V作為恒壓源；另一路開關電源，通過采樣電流跟隨放大再跟隨，作為恒流源輸出恒定電流。為了使開關電源的輸出電流可調(diào)，采樣后用電子電位器通過單片機調(diào)節(jié)電阻值影響反饋值，調(diào)得所需的電流。工作過程為：電路接通后電壓源穩(wěn)定輸出為8V，通過鍵盤輸入給單片機信號，使電子電位器輸出固定值并作為反饋影響LM2596的輸出電壓，使此路電流源作為電路補償輸出恒流值并使電路電流滿足指標要求。電壓源電流源電壓源1電壓源2RR2R3R4R圖1 方案一電路示意圖 圖2 方案二電路示意圖 方案二：根據(jù)LM2596開關電壓調(diào)節(jié)器芯片設計兩路恒壓電源，通過反饋使輸出電壓能夠穩(wěn)定為8V。為了使兩路開關電源的輸出電流可調(diào)，在其中一路開關電源的輸出端串入一組不同阻值的阻值精密電阻，根據(jù)所需比例通過電子開關選擇串入的阻值，對兩路電流進行比例配置。由于電源要求輸出電壓一定，通過改變“內(nèi)阻”即可調(diào)節(jié)輸出電流。工作過程為：電路接通后穩(wěn)定為8V，調(diào)節(jié)負載滑動變阻器，使電流達到題目指定的大小后，單片機給出控制信號控制電子開關對電阻進行選擇，即可調(diào)整電流大小。方案三：用IR2104電橋驅(qū)動器芯片控制兩個MOS管的導通與關斷設計成為buck開關電源，將其中一個開關電源設計工作在恒壓模塊，穩(wěn)壓輸出為8V（輸出指定電流），另一個開關電源設計工作在恒流模塊。由恒流模塊控制補償使電流達到預設標準，并與第一路電流成指定比例。工作過程為：接通電源后，開關電源板中由IR2104控制兩路MOS管交替導通，A/D模塊采集、的數(shù)值，用PID調(diào)節(jié)算法通過單片機控制另一路電流源的PWM波占空比，定電流輸出，從而實現(xiàn)恒壓恒流。電路示意圖如方案一（圖2）。過流保護方案比較：方案一：通過采樣電阻兩端的電壓計算出Io值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊將電流值反饋給單片機，當檢測電流值超過4.5A時切斷XX芯片電源或降低PWM波占空比。方案二：在輸出電路中串入可自恢復保險絲，當電流大于4.5A時，自恢復保險絲由低阻抗轉(zhuǎn)為高阻抗切斷電路。電流降低后可恢復正常工作。方案選擇： 方案二中采用低阻值精密電阻，在實際電路中不可避免的會引入接入電阻，對兩路電流比的有很大影響。方案三中采用單片機調(diào)節(jié)，單片機處理速度很難跟上電流變化速度，因此用單片機進行PID調(diào)節(jié)時間長，不容易穩(wěn)定。所以選擇方案一進行具體設計。22方案證論VinGNDLM2596LM2596MAX4172跟隨跟隨放大負載圖3 系統(tǒng)工作原理圖該系統(tǒng)由兩個開關電源并聯(lián)而成，其中一個電源做電壓源穩(wěn)定電壓，另一個電源做電流源補償電流（如圖3）。芯片主干穩(wěn)壓芯片選用LM2596，它自帶硬件閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，可以通過4號管腳返回的反饋值自動調(diào)節(jié)輸出的大小。在電路中調(diào)節(jié)負載電阻值，使達到指定值，保持電壓源不變，單片機根據(jù)所需比例計算電流源折合所需電流，調(diào)節(jié)數(shù)字電位器MCP41010，使電流源輸出合適的電流。例如：所需=1A，比例，則通過單片機給MAX4217的SI管腳編碼信號0017，調(diào)整電阻值，使電流源輸出電流穩(wěn)定在0.5A，此時，負載兩端由于電壓源作用依舊保持8V，而電壓源輸出電流由于受電流源補償作用，輸出變?yōu)椋?A-0.5A=0.5A），此時，符合題目要求。3系統(tǒng)硬件設計31系統(tǒng)的總體設計設計思想：本系統(tǒng)是一個可應用的并聯(lián)供電系統(tǒng)，設計思想符合如下幾條標準：1.盡量采用簡潔可靠的軟硬件環(huán)境，程序流程力求簡單明了，從而充分利用現(xiàn)有資源，提高系統(tǒng)開發(fā)水平。 2.系統(tǒng)硬件電路模塊化，便于硬件測試和電路查詢。3.系統(tǒng)程序設計模塊化，便于系統(tǒng)功能的各種組合和修改。設計步驟：1.分析系統(tǒng)需求，既要求穩(wěn)壓輸出，又要求支路電流比例可調(diào)，所以本系統(tǒng)的設計核心簡化為一個電流源和一個電壓源。2.對電壓源模塊進行設計，為了減輕程序調(diào)節(jié)閉環(huán)的壓力，選定一款耐壓24V自帶反饋的穩(wěn)壓芯片LM2596，參考datasheet的標準設計電路進行電路設計。3.對電流源模塊進行設計，選用同上的芯片，為了對電流值進行采樣，選用美信公司的MAX4172芯片對電流進行固定十倍精確放大，并用運放進行進一步放大，為了系統(tǒng)穩(wěn)定采用運放在放大前后進行正向跟隨后，得到電壓經(jīng)過電阻分壓后反饋回穩(wěn)壓芯片，從而對電流進行控制。 32單元電路的設計及參數(shù)計算電壓源模塊：參考LM2596 的datasheet中應用實測電路圖，輸出電壓的計算可由下式給出：， 其中 =1.23V，為了確保輸出穩(wěn)定， R1 選用標稱阻值為 1K，精度為 1%的電阻。-470F/35V -220F/35V R1-1KD1-5A/40V IN5825 L1-68H -可以不焊圖4 電壓源模塊電路設計電流源模塊：在電壓源的基礎上，對采樣及反饋進行修改。電流采樣電阻阻值為0.05，采用MAX4172芯片對電流信號進行十倍精確放大，放大后輸出電流通過1k電阻接地，輸出端對地電壓進行二次放大，放大系數(shù)為10，通過電位器對采樣信號進行分壓處理，處理后信號回輸?shù)絃M2596的4號管腳，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)。運算放大器放大倍數(shù)= =11圖5 運放同向放大示意圖，且范圍是09K，為了保證數(shù)字電位器工作在線性區(qū)域，取18K作為工作區(qū)域所以選10K就可以滿足要求。圖6 電流源模塊電路設計主電路設計：為了對總電路的電流輸出進行采樣分析，在主電路中串了0.01的采樣電阻，并將兩端電壓作為MAX4172的輸入進行放大，之后通過單片機的AD采樣發(fā)回單片機，按照程序中計算公式進行計算，計算結(jié)果用來判斷電路中此時的電流，并根據(jù)要求的分流比例進行電流源設定，使電流源輸出指定電流。 33發(fā)揮部分的設計與實現(xiàn)在以上電路基礎上，增加單片機的鍵盤輸入，可以對電流比進行設定，通過單片機的計算來控制數(shù)字電位器的阻值，調(diào)整反饋段分壓比，反饋回LM2596，即可實現(xiàn)電流源任意比例電流輸出，配合電壓源穩(wěn)壓8V，使得整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定輸出8V，且任意比例調(diào)整支路電流。經(jīng)過理論計算和實際測量，電路的效率在主電流1A時可以達到80%以上，主電流4A時可以達到65%。 34電路原理圖(見附錄2)4系統(tǒng)軟件設計控制單片機采用ATMege88，是 8 位AVR微處理器。它具有高性能、低功耗的特點，應用先進的RISC結(jié)構(gòu)，非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器 ，具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)，可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密等功能。它的外設具有兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8位定時器/計數(shù)器，一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器/計數(shù)器，具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC，六通道PWM，可編程的串行USART 接口，可工作于主機/從機模式的SPI 串行接口?？梢詫崿F(xiàn)上電復位以及可編程的掉電檢測，支持片內(nèi)/ 外中斷源。編程規(guī)則清晰易掌握，操作方法簡便，是單片機編程的最佳備選之一。圖7 MCP41010阻值與code碼近似成線性關系系統(tǒng)中采用的其他IC芯片，例如MCP41010，詳情參考datasheet用法及電路搭建。為查詢與所需電流相配的電阻值，在單片機中建表，excel擬合曲線如上圖?？梢钥闯鲈诳蛇x范圍中間的位置，電阻值與code碼近似成線性關系。 41程序總體流程圖程序大體分為基本功能和擴展功能兩部分，要求除負載電阻為手動調(diào)整以及發(fā)揮部分（1）由手動設定電流比例外，其他功能的測試過程均不允許手動干預，所以設置以下程序流程（如圖8）。主路采樣是否過流保護Y基本功能擴展功能是否小于3.7AY切斷恒壓源、恒流源NYN是否有按鍵N按指定比例輸出按1:1輸出2A圖8 總體程序流程圖42各個功能模塊流程圖過流保護模塊：啟動系統(tǒng)主路采樣大于4.4A基本功能減小電流源輸出YN圖9 過流保護模塊程序流程圖基本功能模塊：主路電流采樣等于1AY等于1.5ANNY調(diào)節(jié)電流源輸出電流調(diào)節(jié)電流源輸出電流擴展功能模塊圖10 基本功能模塊程序流程圖擴展功能模塊：進入擴展功能模塊是否有鍵盤輸入主路采樣按定比例進行分流輸出YN圖11 擴展功能模塊程序流程圖 43程序清單(見附錄3)5系統(tǒng)調(diào)試51電路的測試方案(方法)由于系統(tǒng)對電路效率有一定的要求，所以需要測量輸入端、輸出端電壓、電流，方便檢測支路電流比，需要對支路電流進行檢測。根據(jù)電路的示意圖，從電路中各點引出接線端子，電壓測量可以直接在被測點兩端并聯(lián)，用來檢測并記錄分析供電系統(tǒng)各個指標。Uo被測系統(tǒng)電壓源電流源負載穩(wěn)壓源UinIinIoI2I1圖12 電路測試方案示意圖52測試儀器直流電壓測試采用數(shù)字萬用表，型號：Fluke/289，測試精度：0.01V直流電流測試采用數(shù)字萬用表，型號：Fluke/289，測試精度：0.01A輸出波形紋波測試采用數(shù)字示波器，型號：PY010-DS1104B輸出電壓及電流波形測試采用模擬示波器，型號：JEA3BS38-CS5400電源提供采用穩(wěn)壓源，型號：XD1713，測試精度：0.1V53測試結(jié)果（基本要求測試）（1）系統(tǒng)額定工作狀態(tài)系統(tǒng)輸出電壓即負載兩端電壓=8.01V系統(tǒng)輸出電流即負載上的電流=4.01A輸出功率=32.1W（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率電源效率是輸出功率與輸入功率的比值，計算公式為額定輸出功率工作狀態(tài)下，系統(tǒng)輸入電壓=24.0V系統(tǒng)輸入電流=1,61A此時，系統(tǒng)的效率為=82.61%（3）穩(wěn)定輸出電壓為8V，輸出電流之和 ，按定比分流（記錄三次測量）=24.0V =0.43A誤差誤差電流比系統(tǒng)效率8.011.000.500.50001:177.6%8.001.000.500.50001:177.5%8.001.000.500.50001:177.5%通過多次測量，在輸出電壓為8V，輸出電流為1A的情況下，可以保證支路電流按1:1的比例分配。每個模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%，滿足題目指標要求。（4）穩(wěn)定輸出電壓為8V，輸出電流之和 ，按定比分流（記錄三次測量）=24.0V =0.63A誤差誤差電流比系統(tǒng)效率8.011.510.501.0100.011:279.99%8.001.500.501.00001:279.36%8.011.500.501.00001:279.36%通過多次測量，在輸出電壓為8V，輸出電流為1.5A的情況下，可以保證支路電流按1:2的比例分配。每個模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%，滿足題目指標要求。54 發(fā)揮部分的測試對于發(fā)揮部分的指標要求，在指定范圍內(nèi)給出幾組數(shù)據(jù)進行測量，并對測試結(jié)果進行一定的數(shù)據(jù)處理，記錄結(jié)果如下：指定電流輸出與電流比抽樣測試表輸入電壓=24.0V，輸出電壓=8.0V(A)電流比(A)(A)i1絕對誤差i2絕對誤差(A)系統(tǒng)效率1.61: 20.511.090.0370.0180.670.796021.62:10.980.620.0840.1700.670.7960221: 10.951.050.050.050.820.81300821: 30.521.480.040.0130.850.78431423: 11.480.520.0130.040.850.7843142.482: 30.981.50.0100.0061.010.8184822.481: 40.491.99001.040.7948722.483: 21.4810.0070.011.020.8104582.484: 11.960.520.0150.0611.040.7948723.11:212.10.0290.0141.250.8266673.11: 11.571.430.0130.0771.260.8201063.12:12.071.03001.290.8010343.523:41.5220.0070.0051.410.8321513.514:32.021.490.0050.0071.430.8181823.451:11.751.70.0150.0141.40.821429通過對選取情況的測試和計算分析得知，當干路電流值達到2A以上時，每個模塊的輸出電流相對誤差的絕對值不大于2%，滿足題目要求。電源效率在80%左右。6系統(tǒng)電路存在的不足和改進的方向與結(jié)論1. 系統(tǒng)采樣時間長，在DC/DC的變換方式中，逆變換向是需要時間的，輸出電流越大需要時間越多，大電流輸出能力也差。而且在任何負載下，輸出電壓的質(zhì)量也不高，紋波噪聲比較低。2.系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠，在低壓大電流輸出時，它的紋波和噪聲抑制能力受到限制。3.恒流源部分通過兩級放大兩級跟隨，兩級跟隨反饋給LM2596的四號管腳采樣電阻的信號量可以通過給定的電流值串聯(lián)電阻與反饋端并聯(lián)，可以簡化反饋電路。參考電流由PWM波經(jīng)過電容電阻產(chǎn)生。4. 發(fā)現(xiàn)低端采樣出現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換不呈線性變化，究其原因，所接的地是一個平面，受到的外界干擾大，導致輸出紋波大。將低端采樣換成高端采樣，即對電阻兩端電壓進行采樣，可以有效降低外界干擾，從而使輸出穩(wěn)定。5.電流變化速度很快，單片機的采樣頻率有限，不能及時跟上變化引起采樣誤差，所以通過增加同相一級跟隨后再輸入單片機，同時也在一定程度上降低了輸出紋波。7.附錄附錄1 設計任務11設計任務設計并制作一個由兩個額定輸出功率均為16W 的8V DC/DC 模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)（見圖1）。圖 兩個DC/DC模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)主電路示意圖12技術(shù)指標 1.基本要求（1）調(diào)整負載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓。（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60% 。（3）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓，使兩個模塊輸出電流之和，且按模式自動分配電流，每個模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%。（4）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓，使兩個模塊輸出電流之和，且按模式自動分配電流，每個模塊輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%。2. 發(fā)揮部分（1）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓，使負載電流在1.53.5A之間變化時，兩個模塊的輸出電流可在（0.52.0）范圍內(nèi)按指定的比例自動分配，每個模塊的輸出電流相對誤差的絕對值不大于2%。（2）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓，使兩個模塊輸出電流之和 =4.0A 且按模式自動分配電流，每個模塊的輸出電流的相對誤差的絕對值不大于2%。（3）額定輸出功率工作狀態(tài)下，進一步提高供電系統(tǒng)效率。（4）具有負載短路保護及自動恢復功能，保護閾值電流為4.5A（調(diào)試時允許有0.2A 的偏差）。（5）其他。附錄2 主電路板電路原理圖附錄3 部分程序清單文件Main.c#include main.h/*- D E F I N I T I O N -*/unsigned char cur;unsigned char table200=003,010,022,030, 38,045,053,060,063,69,073,076,82,87, 90, 95,100,103,106,110,112,115,120,122,124,126,128,131, 133,136,138,139,141,143,145,147,150,151,152,154,156,157,159, 161,162,163,165,166,167,169,170,171,172,173,174,175,177, 178,179,180,181,182,183,183,184,185,186,187,188,188,189, 190,190,191,192,192,193,194,194,195,195,196,196,197,198, 198,199,199,200,201,201,202,202,203,203,203,204,204,205, 205,206,206,206,207,207,207,208,208,209,209,209,210,210, 210,211,211,211,212,212,212,213,213,213,213,214,214,214, 215,215,215,215,216,216,216,217,217,217,217,218,218,218, 218,218,219,219,219,219,220,220,220,220,220,221,221,221, 221,222,222,222,222,222,223,223,223,223,223,223,224,224, 224,224,224,225,225,225,225,225,225,225,226,226,226,226, 226,226,227,227,227,227,227,227,228,228,228,228,228,228 /*228,229,229,229,229,229,229,229,229,230,230,230,230,230, 230,230,230,231*/;void SetVariable(unsigned char cur);unsigned int caiyang(void);/*- F U N C T I O N S -*/void main(void) SystemInit(); SystemStart();/*void SystemInit(void) CLI(); PortInit();HD7279AInit();MCP_16_Init();/steppingmotorinit(); MCUCR = 0x00; EICRA = 0x00; /extended ext ints EIMSK = 0x00; TIMSK0 = 0x00; /timer 0 interrupt sources TIMSK1 = 0x00; /timer 1 interrupt sources TIMSK2 = 0x00; /timer 2 interrupt sources PCMSK0 = 0x00; /pin change mask 0 PCMSK1 = 0x00; /pin change mask 1 PCMSK2 = 0x00; /pin change mask 2 PCICR = 0x00; /pin change enable PRR = 0x00; /power controller SEI(); /re-enable interrupts SEI();/*void SystemStart(void) /cur=GetAndDisplayData(0,3); /SetVariable(cur);unsigned char num=0,i=0,a,b,key=0,flag=0;unsigned int Evoltage1,Ecurrent;unsigned long count=0;Delay_ms(10);while(1) Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; while(Ecurrent440) DDRD|=(13); PORTD |=(13); SetVariable(0); Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; switch (key) case 0: Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; if(Ecurrent170) MCP_16_Write(table3); key=GetAndDisplayData(0,0); break; case 1: Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*102/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40;if(Ecurrent390) if(PIND&0X80) PORTD&=(13); count=0; Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; num=Ecurrent*a/(a+b); DisplayData(0, 3,Ecurrent); if(Ecurrent250)&(Ecurrent300) SetVariable(num); Delay_ms(50); else a=GetAndDisplayData(0,0); b=GetAndDisplayData(0,0); DisplayData(7, 7,a); DisplayData(6, 6,0); DisplayData(5, 5,b); else SetVariable(203); Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; count+; break; void SetVariable(unsigned char cur) unsigned char MCP_num=0; MCP_num=cur-49; MCP_16_Write(tableMCP_num);unsigned int caiyang(void) unsigned int voltage,i=0,Evoltage=0; for(i=0;i20;i+) voltage=mega88_ad0(); Evoltage+=voltage; Evoltage=Evoltage/20; return Evoltage; 附錄4 元件清單LM2596 單片穩(wěn)壓芯片MAX4172 高端電流放大器LM324N 4路運放集成芯片MCP41010 數(shù)字電位器470u,104 電容10K,1K,20K,100K 電阻101K 電感現(xiàn)代開關電源有兩種：一種是直流開關電源；另一種是交流開關電源。 開關電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)這里主要介紹的只是直流開關電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。直流開關電源的核心是DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此直流開關電源的分類是依賴DC/DC轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說，直流開關電源的分類與DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的，DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直 流開關電源的分類。 直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器；另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式DC/DC轉(zhuǎn)換器。 隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。單管的DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）兩種。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），雙管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter） 和半橋式（Half-Bridge Converter）四種。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-Bridge Converter）。 非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。 開關電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單管DC/DC轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式（Buck）DC/DC轉(zhuǎn)換器 ，升壓式（Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式（Buck Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、Cuk DC/DC轉(zhuǎn)換器、Zeta DC/DC轉(zhuǎn)換器和SEPIC DC/DC轉(zhuǎn)換器。在這六種 單管DC/DC轉(zhuǎn)換器中，Buck和Boost式DC/DC轉(zhuǎn)換器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC轉(zhuǎn)換器是從中派生出來的。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式（Buck-Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-Bridge Converter）。 隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時，通常采用變壓器來實現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴大轉(zhuǎn)換器的輸出應用 范圍，也便于實現(xiàn)不同電壓的多路輸出，或相同電壓的多種輸出。 在功率開關管的電壓和電流定額相同時，轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關管的數(shù)量成正比。所以開關管數(shù)越多，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的1/4。 非隔離式轉(zhuǎn)換器與