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基于Saber软件的反激电源教学探析

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基于Saber 软件的反激电源教学探析

居敏花

（苏州工业职业技术学院电子与通信工程系，江苏苏州215104）

摘要：文章详细分析了反激变换器演变过程和工作原理，并引入Saber 软件对RCD 箝位电路进行了波形分析，使理论与

实际联系更紧密加深了学生对反激变换器的理解，有效地提高了教学质量。关键词：反激电源；RCD 钳位电路；Saber 仿真中图分类号：TN86文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）12-0277-03

Teaching analysis of flyback power based Saber software

Ju Minhua

(Suzhou Institute of Industrial Technology Electronic and communication engineering Suzhou jiangsu province 215104)Abstract:This article in detail analyze the evolution process and working principle of the flyback power,and gives the waveform analysis on RCD clamping circuit using the saber software.It makes the relationship between theory and practice more closely,deepen the students'understanding of flyback power,effectively improve the teaching quality.

Key Words:Flyback power ；RCD clamp circuit ；Saber simulation 反激电源具有电路结构简单、元件数量较少、成本相对较低、易于实现多路输出等优点，因而广泛应用于200W 以下的开关电源场合。它是带隔离的直流直流变流电路教学中的关键内容，要求掌握电路形式、工作原理、输入输出参数的定量关系以及一些关键输入输出波形。但是，目前一些教材对反激变换器的工作原理分析都比较简单，忽略了变压器漏感及箝位电路对反激变压器能量传输过程的影响，使得学生对反激变换器工作过程的理解存在困难。为此，本文详细分析了反激电路的演变过程，考虑反激变压器的漏感，详细分析了反激变换器RCD 箝位电路的工作过程，并利用Saber 仿真软件给出了相应的波形。

1反激电路工作原理

1.1

电路模型

图1反激电路模型

反激式开关电源主电路模型如图1所示，当主开关管S 导通时，二次侧整流二极管VD 关断，流过变压器初级绕组W1的电流线性上升，电感储能增加；主开关管S 关断时，绕组W1的电流被切断，二次侧整流二极管VD 导通，变压器储能通过次级绕组W2和VD 向负载释放。

1.2反激变换器演变过程分析

反激拓扑是由Buck-Boost 变换器演变而来的，反激变换

器也称为带隔离的Buck-Boost 变换器。在Buck-Boost 变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器，从而实现输入与输出电气隔离。

图2是一个基本的buck-boost 拓扑结构，调整MOS 管和二极管的位置，将它们移到电路下方，如图3所示，可以看出，

这两个电路在本质上是一致的。

图2升降压斩波（buck-boost ）

电路

图3升降压斩波（buck-boost ）等效电路1下面把这个电路从A 、B 两点断开，在断开处接入变压器，得到图4。由于原电路的电感和变压器初级并联，可以将两者合并。为了使之更加符合阅读习惯，可以将变压器次级输出位置调整如图5所示，

即得到反激拓扑。

图4升降压斩波（buck-boost ）等效电路2

２０１５

（Ｓｕｍ．Ｎｏ１５６）

信息通信

INFORMATION &COMMUNICATIONS

２０１５年第１２期（总第１５６期）

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图5升降压斩波（buck-boost）等效电路3

2RCD钳位电路分析

2.1变压器无漏感时

当MOS开通时，整流二极管反向截止，输出电容给负载

供电。变压器可以看作是一个耦合电感，流过变压器初级的

电流线性上升。

当MOS关断时，初级电流停止，所有绕组电压反向。由

电磁感应定律可以判断初级绕组上的感应电动势在原理图

中是下正上负的。该感应电动势通过磁芯耦合到次级，在这

里，次级同名端和初级的位置相反，所以会在次级绕组上形

成上正下负的感应电动势。当次级的感应电动势达到输出

电压时，次级整流二极管就会导通。初级电感在MOS开通

时储存的能量，通过磁芯耦合到次级绕组，然后通过次级绕

组释放到次级输出电容中。由于次级输出电容容量足够大，

输出电压几乎不变，所以次级电压被箝位在输出电压Vout。

次级绕组在向次级输出电容转移能量时，把次级输出电压按

照初次级绕组的匝数比关系反射到初级绕组，这个电压称为

反射电压，其数值为：Vf=(Vout+Vd)/(NS/NP)。在本例中，

Vin=100V，Vout=20V，Vd是二极管的正向导通压降，取1V，

匝数比为2:1，那么反射电压约为42V。利用Saber仿真软

件对MOS管漏极电压进行分析，从波形图上可以证实这一

点，如图6所示，此时MOS承受的电压为Vin+Vf=100+

（20+1）*2=142V。

图6变压器无漏感无吸收

2.2变压器有漏感时

变压器有漏感，实际线路中还会有杂散电感。当MOS

管导通时，能量存储在励磁电感与漏感中；当MOS管截止

时，存储在励磁电感的能量传递到副边，而漏感中的能量由

于无法耦合到次级而箝位，电压会冲得很高。为了避免MOS

管承受过高的电压应力而损坏，可以在初级侧加一个RCD

吸收缓冲电路，把漏感能量先储存在电容里，然后通过R消

耗掉，电路如图7所示。在本例中，假设变压器初级电感是

为202uH，其中耦合的电感为200uH，漏感为2uH，次级电感

量是50uH，不存在漏感。利用Saber仿真软件对MOS管漏

极电压进行分析。

图7反激变换器（带漏感）电路图

（1）变压器有漏感而无RCD箝位电路。当电路中未接入

RCD钳位电路时，如图8所示。MOS关断过程中，由于漏感

电流不能突变而产生感应电动势，因无法被次级耦合而箝位，

关断瞬间电压会冲得很高，从波形图9可以看到，MOS承受的

电压约为203V。

图8变压器有漏感无吸收电路Q1波形

图9变压器有漏感无吸收电路Q1波形细节

（2）变压器有漏感有RCD箝位电路。当电路中接入RCD

钳位电路时，如图10所示。MOS关断后，MOS的漏极电压迅

速上升，当漏极电压达到Vin+Vf时，次级整流二极管D1导

通，变压器初级电压被箝位在Vf上。由于漏感不受次级箝位，

MOS管漏极电压继续上升，直到Vin+Vc电压，Vc是RCD箝

位电容上的电压。此时，箝位二极管导通，漏感给电容C充电。

由于箝位电路电容量较大，箝位电压Vc几乎不变，MOS的漏信息通信居敏花等：基于Saber软件的反激电源教学探析

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中短波发射台卫星天线融雪装置

任

猛

（国家新闻出版广电总局九五一，河北石家庄050000）

摘要：文章主要针对大功率发射台卫星接收天线除雪问题，特设计安装了一套基于硅晶电热膜的融雪装置，有效解决了

卫星天线的雪衰现象，极大减轻了维护人员的工作强度。关键词：卫星天线；硅晶电热膜；雪衰中图分类号：TN927.2文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）12-0279-02

0引言

在北方，当进入冬季之后，每当遇到冰雪天气，经常会出现卫星“雪衰”现象。“雪衰”，顾名思义，就是卫星天线表面由于积累了一定厚度的冰雪，由于积雪面的凹凸不平，引起卫星天线接收的电磁信号发散，不能全部反射汇聚到卫星天线的馈源上，引起卫星接收天线接收到的信号减弱甚至中断。根据多年来的仔细观察总结，在下雪的过程中，当冰雪在卫星天线的表面积累到一定程度时，就会对天线主反射面及馈源上接收到的信号产生了强弱不同的散射和吸收，相应的就会降低了卫星通讯天线的增益，其结果就会影响卫星信号的传输质量，当积雪达到一定厚度时时甚至造成卫星天线传输信号的中断。由于一般自然融雪会持续比较长的时间，会较长时间影响卫星天线的增益，因此当北方遇到冰雪天时，必须及时采取措施及时清除卫星天线表面的冰雪，保障卫星通讯系统传输的畅通。

在现代广播传输通讯环节中，卫星天线具有覆盖区域广泛、安装调试简便、传输信号容量大、信号传输全数字化、输出信号可靠性强等特点，在现代广播、电视、电信等领域中，是一种不可替代的传输覆盖手段；特别是小型卫星（通常小于6.3m 以下）接收天线，在广播传输领域应用的非常广泛。但是在我国北方地区，当冬季来临时，如果碰到雨雪天气，有时就会在卫星通信天线表面，覆盖一些冰雪和霜冻，对卫星传输信号形成衰减，一般称为“雪衰”；产生的雪衰，会严重影响卫星通信的信号质量，严重时甚至引起卫星传输信号的中断。

在雪天，当卫星信号因“雪衰”影响正常工作时，一般情况下，通常采用人工清除的方法对小型卫星接收天线的落雪进行清除，但是人工除雪除冰时由于卫星天线接收面距离地面较高，因此，在清除清除雨雪时就变得十分困难和不便，情况严重时甚至会出现工作人员摔伤的危险；我们作为基层台站的维护人员，为了确保卫星天线的安全运行，消除冬季冰雪天气对卫星通信传输信号的影响，作者在经过对

极电压也就被箝位在Vin+Vc 。波形细节如图11所示，可以看到关断瞬间MOS 的漏极电压约为186V

。

图10变压器有漏感有吸收电路Q1

波形提

图11变压器有漏感有吸收电路Q1波形细节

3结语

本文针对现有教材中对于反激变换器的工作原理分析过

于简单的问题，分析了反激电路的演变过程，分析了反激变压器漏感对MOS 管漏极电压的影响及RCD 箝位电路的工作原理，利用Saber 软件给出了波形分析，具有直观、真实和形象等特点，使理论与实际联系更紧密，可以更有效地促进学生对反激变换器工作原理的理解。参考文献：

[1]王兆安,刘进军.电力电子技术[M ].机械工业出版社,2011[2]周凯,那日沙,王旭东.Saber 在电力电子技术仿真中的应用

[J ]．实验技术与管理,2015(3)[3]陈万,丁卫红,周恒瑞．Saber 在电力电子技术教学改革中的应用[J ]．科技视界,2014(29)[4]丁新平,马淋淋．Saber 仿真软件在电力电子技术教学中的

应用研究[J ]．中国电力教育,2014(6)作者简介：居敏花（1979-），女，江苏苏州人，硕士，讲师，研究方

向为电子信息。

saber建立模型的步骤

使用下载的模型在许多IC厂商的网站上，会有一些基于Saber软件的模型可供下载使用。当下载完基于Saber软件的模型（*.sin文件)以后，所需要做的事情就是为这个模型建立一个同名的符号（*.ai_sym文件），并设置两个属性值，就可以在SaberSketch中使用了。但需要注意的是使用的时候，符号（*.ai_sym文件）和模型（*.sin文件）都要放在工作目录下。下面简单举一个例子，假定从网上下载的模型文件为irf620.sin，利用文本编辑器打开该文件，一般能看到如下一段定义：template irf620 d g s； electrical d,g,s；其中irf620后面的g d s定义了模型有三个管脚，分别为g、d、s，第二行定义了这三个管脚都是electrical的，看到这里就足够了，我们可以根据这个在SaberSketch中为模型建立符号，步骤如下：（一）、在SaberSketch中调用New-symbol命令创建一个新符号，然后运用Drawing Tool工具绘制符号的轮廓图形；

（二）、单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Create-Analog Port，这里要与electrical属性对应，为符号添加3个端口(port)，即所谓的管脚；（三）、选中所添加的端口并单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Attributes命令，在弹出的Port Attributes对话框中，设置Name分别为g、d、s（注意：3个端口的Name各对应一个，相当于对应器件的管脚）；（四）、在New Symbol窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Properties命令，会弹出Symbol Properties 对话框，在对话框中添加

Saber仿真实例共享

Sab er仿真实例共享 Saber仿真软件作为一种设计工具对电源工程师是非常重要的，现在发起此帖，请大家把自己已经调试成功的Saber仿真实例放论坛让大家共享，相互学习提高。每个实例请注明：仿真电路主题（电路来源）、Saber软件的版本号、仿真条件（时间End Time、步长Time Step等）先放第一个实例： PFC芯片L6561仿真实例， Saber2007，L6561数据手册电路，End Time=20m、Time Step=1u 其中：一个周期内输入电压电流跟踪波形：其中变压器设置情况如下：

其中: 电路、磁心型号EE3528、匝数24:2、气隙1.8mm 等数据来源于控制芯片L6561数据手册磁心材质"3C8"(相当于PC40), 截面84.8u(平方米), 磁路长69.7m(米), 数据来源于EE3528磁心数据手册. 原边绕组电阻10m(欧姆), 副边绕组电阻1m(欧姆),是大致估计,完了修正. L6561.rar 临时.bmp ? 回复 ? 分享 ? 2010-03-27 20:37 ? ? 1楼 ? simon009 ? | 本网技工 (119) | 发消息太感谢了！！！！！ ? 回复 ? ? 2010-03-27 20:41 ? 2楼 ? nc965 ? | 副总工程师 (2001) | 发消息

simon 20:44:48 请问下，ETD29是你自己搭建的模型吗？清风 20:44:58 不是 simon 20:45:15 貌似saber里面没有哟。。。清风 20:46:01 非线形2绕组变压器模型,里面输参数即可?回复 ? ?2010-03-27 20:46 ?22楼 ?yunyun ?| 助理工程师 (373) | 发消息感谢！！！！ ?回复 ? ?2010-03-31 12:15 ?3楼 ?nc965 ?| 副总工程师 (2001) | 发消息 PWM芯片SG3845仿真实例，Saber2007，Time Step=1u 3845.rar ?回复 ? ?2010-03-27 22:20 ?4楼 ?nc965 ?| 副总工程师 (2001) | 发消息 6KW移相全桥准谐振软开关电焊电源 Saber2007，Time Step=1u 单管电压\电流\损耗波形

基于UC3844的多路输出双管正激电源设计

第十七届全国电源技术年会论文集基于ＵＣ３８４４的多路输出双管正激电源设计石晓丽张代润黄念慈郑越四川大学电气信息学院（成都６１００６５）摘要：介绍了一种基于ＵＣ３８４４集成芯片实现双管正激多路输出的电路，分析了电路的工作原理，并介绍了电路启动和控制设计方法，该控制方法简单，成本低，工作频率高，实用性强，同时设计了两种输出方案来满足不同需要，与一般的双管正激相比有较高的实用价值，实验证明效果良好。叙词：双管正激多路输出开关电源１引言在中等容量的开关电源中，双管正激变换器有比较明显的优势，它克服了单管正激变换器开关管电压应力过高的缺点，而且不需要特殊变压器磁复位电路。更重要的是，与全桥变换器和半桥变换器相比，其在结构上有抗桥臂直通的优点，因此已成为应用最为普遍的电路拓扑结构。本文设计了一种采用ＵＣ３８４４控制的多路输出双管正激开关电源。ＵＣ３８４４是一种电流调制的ＰＷＭ控制器，实现电压电流双闭环控制，芯片内阻较大（３０ｋ），启动电流小（小于ｌｍＡ），因此在高压输入时仍然可以使用大电阻分压来进行启动，直接采用变压器输出端反馈，控制电路简单，电路输出采用ＬＭ３５０调整电压精度。２变换器工作原理本文设计的变换器输出功率２００Ｗ，工作频率５０ｋＨｚ，工作范围４００Ｖ～６００Ｖ，输出４路分别为２４Ｖ、±１２Ｖ和５Ｖ。图ｌ是变换器的原理图，主电路是双管正激变换器，开关管Ｑ１和Ｑ２同时导通，能量通过高频变压器传输到输出侧，经整流输出给负载；开关管关断时，变压器能量通过续流二极管Ｄ。和Ｄ２回馈到输入端，变压器磁芯复位。Ｑ和Ｑ采用功率Ｍ喽；Ｈ『ｒ作为功率开关管。开关管与瞬态电压抑制器（ＴＶＳ）并联，可靠保护开关管。Ｒ３、Ｇ、ｂ构成高频变压器原边缓冲电路，用以限制开关管漏极因高频变压器的漏感而可能产生的尖峰电压，岛选用超快恢复二极管，恢复时间为７５ｎｓ。变压器原边的直流输入电压、原边绕组的感应电压以及由变压器的漏感而产生的尖峰电压，三者叠加在一起，其值可能超过Ｍ哽；既丌的额定电压，所以必须在开关管的ＤＳ极增加钳位电路和吸收电路，用以保护功率Ｍ瞪；Ｈ『ｒ不被损坏。Ｒ。、Ｒｚ、Ｃ１、聩与Ｒ、Ｒ５、ｃ３、Ｄ４构成了两个开关管的缓冲电路，Ｄ３和Ｄ４选用超快恢复管，其最大反向耐压值为７００Ｖ，恢复时间为３０ｎｓ。输出部分采用半波加续流二极管整流，二极管选用超快恢复ＭＵＲ８２０，额定值为８Ａ／２００Ｖ，恢复时间为３０ｎｓ。３控制电路的设计ＵＣ３８４４电流ＰＷＭ模式集成控制芯片广泛用于中小功率的１３（３－１３（３开关电源，ＵＣ３８４４内部主要由５．０Ｖ基准电压源、振荡器、降压器、电流检测比较器、ＰＷＭ锁存器、高增益Ｅ／Ａ误差放大器和用于驱动功率ＭＯＳＦＥＴ的大电流推挽输出电路等图１由ＵＣ３８４４控制的多路输出双管正激开关电源构成，启动／关闭电压阀值为１６ｖ／１０Ｖ，输出最大占空比为５０％，工作频率０～５００ｋＨｚ，驱动能力达士１Ａ。Ｒ２Ｒ４图２ＵＣ３８４４的典型外部接线图ＵＣ３８４４典型外围电路如图２所示。ＵＣ３８４４的内阻大约３０ｋ，它的启动电压可以由主电路输入电压经过Ｒｔ、Ｒｚ、Ｒ。、Ｒ（芯片内阻）分压而得到，由图２可以知道，Ａ点电压的计算公式为：ＵＡ２ｉ孺Ｒｌ‰ ＵＣ３８４４的启动电压为１６Ｖ，式中Ｒ一３０ｋ，Ｒ２—２０ｋ，Ｒ４—４．７ｋ，可计算出，当Ｒ－一３００ｋ时，％一４００Ｖ电路开始工作。ＵＣ３８４４启动时电流不到ｌｍＡ，启动过程中电阻Ｒ－所消耗的功率大约为：Ｐｅａ＝ｒ×Ｒ１一（１０－３）２×３００×１０３—０．３Ｗ在双管正激变换器中，两开关管是同步的，因此采用变压器分两路来同时给开关管驱动信号，接线如图３所示。ＵＣ３８４４正 ?１８９?

超详细的反激式开关电源电路图讲解

反激式开关电源电路图讲解一，先分类开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下： 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求) 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 2000W以上全桥二，重点在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图! 三，画框图一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图1

图1，反激开关电源框图四，原理图图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。图2 典型反激开关电源原理图

五，保险管图3 保险管先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。分类：快断、慢断、常规计算公式：其中：Po：输出功率 η效率：(设计的评估值) Vinmin ：最小的输入电压 2：为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。 0.98： PF值六，NTC和MOV NTC 热敏电阻的位置如图4。图4 NTC热敏电阻图4中的RT为NTC，电阻值随温度升高而降低,抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。

saber仿真模拟前序讲解

第二章仿真模拟前序在SaberSketch中画完电路图后，就可以对设计进行仿真了指定顶级电路图要用Saber对设计进行模拟，必须让SaberSketch知道设计中哪个电路图是最上层的，因为Saber在打开时只能有一个网表，所以在SaberSketch中只能指定一个顶级电路图。如果电路图不包含层次设计，SaberSketch会默认打开的电路图为顶级电路图，可以略过此步，否则，要用SaberSketch中Design>Use>Design_name来指定顶级电路图。当指定顶级电路图后，SaberSketch在用户界面右下角显示设计名称，同时创建一个包含其它模拟信息和层次管理的文件（Design.ai_dsn）。如果电路图是层次的，SaberSketch会增加一个Design Tool（选择Tools>Design Tool或者点击工具栏中的Design Tool图标），如图2－1所示，可以用Design Tool来打开、保存、关闭层次图中的电路图，也可以在各个层次间浏览。虽然只指定一个顶级图，但仍可以打开、浏览层次图以外的其它电路图。

图2－1 Design Tool 网表由于Saber不能直接读取电路图，必须通过网表器产生的网表来进行模拟。产生的网表器是一个ASCII文件，包含元件名、连接点和所有非默认的元件参数。要进行模拟时，只要网表中的连接不同于设计中的，SaberSketch会自动对设计进行网表化。例如：如果增加或修改一条连线，下次分析时，SaberSketch会自动对设计进行网表化并重新调入到Saber中。如果改变连线的颜色，再去进行分析，Saber将使用原有的网表，因为设计的连接没有改变。如果改变属性，SaberSketch会自动发送一条Alter命令到Saber中，改变内存网表，因而减少了重新网表化的需要。设定网表器和Saber实施选项只有第一次运行分析时，Saber才会创建网表并运行，在SaberGuide中进行分析之前，应验证网表器和Saber实施选项。 1、在SaberGuide中验证网表器（Edit>Saber/Netlister Setting），网表器用下面的选

saber2007的基础使用方法

一般来说我们用saber2007我们会用到两个应用，一个是saber simulator这个是标准用来仿真的，另一个是saber sketch这个是用来画电路图的，但是呢，现在我们就用一个应用saber sketch 它有个快捷键可以调用saber simulator 就是下图这个。PASS:不要懒网上教程一大堆多搜搜吧。。。点开前的界面↓。点开后的界面↓。

上面就介绍到那，我们继续下一步，器件的查找和放置。

下面是如何查找器件↓。下面这个是放置器件↓

器件的参数填写和一般的参数代表的意思，其一↓

（在这有必要的提醒下对于英语不好的同学还是安装一个翻译软件比较好，我安装的是必应词典。）器件的参数填写和一般的参数代表的意思，其二↓ 下面是saber不知道是那个版本的器件库介绍，我估计着是2006吧？但是我看了下都可以找到，我们就多了两个A开头的库（Aerospace和Automotive）。。。呃，貌似有点乱，你们也就将就着看了吧！！！ Saber Parts Gallery:Assembled by SubLater( 按中文意思归类，括号中是特殊部件和必要注释) ★Characterized Parts Libraries 特性元件 ├─DX ├─Diode 二极管(Zener 齐纳、Power 功率) ├─BJT 三极管(Darlington 达林顿、Power 功率、

Array 阵列) ├─JFET/MOSFET/ 功率MOSFET 场效应管 ├─SCR/IGBT ，Switch 模拟开关器件 ├─Analog Multiplexer 模拟多路开关 ├─OpAmp 运算放大器 ├─Comparator 比较器 ├─ADC 、DAC ├─Fuse 保险丝、Resettable Fuse 可复位保险丝(PPTC) ├─Inductor 电感线圈 ├─Transformer 变压器 ├─Motor 电机模型 ├─PWM 控制器、PFC 元件 ├─Schmitt Trigger 施密特触发器 ├─Sensor 传感器 ├─Timer 定时器 ├─Transient Suppressor 暂态抑制器 ├─Voltage Reference 电压参考给定 ├─Voltage Regulator 电压调节器 ├─SL ├─Diode 二极管(Zener 齐纳) ├─BJT 三极管(Darlington 达林顿)

双管正激参数及控制环路的SABER仿真设计

引言双管正激变换器开关管的电压应力等于输入电压，关断时也不会出现漏感尖峰，加上结构简单、可靠性高，在高输入电压的中、大功率场合得到广泛的应用。在开关电源的设计过程中，控制环路设计的优劣关系到系统的稳定与否。对于PWM变换器的控制环路，传统的方法使用状态空间平均法，求出小信号模型，来设计控制环路。此方法计算量大，效率低，不利于工程应用。 SABER与其他仿真软件相比，具有更丰富的元件库和更精确的仿真描述能力，真实性更好。特别是在电源领域的先天优势，借助其强大的仿真功能缩短电源产品的上市时间。目前，用SABER软件设计控制环路尚不多见，基于此，提出用SABER仿真设计双管正激参数及控制环路。 1 电路结构双管正激拓扑结构如图1所示，工作原理为：VT1、VT2同时导通，同时关断;VT1与VT2导通时，电源经高频变压器T，快恢复二极管VD3向负载输出能量，经L给C充电;VT1与VT2关断时，输出电流由快恢复二极管VD4续流，同时变压器原边绕组的励磁电流经VD1-UiN-VD2向电源反馈能量。由于VD1与VD2的箝位，VT1与VT2的开关应力等于电源电压。与单管正激电路相比，多用一个开关管，电压应力为单管的一半，不存在漏感尖峰，变压器无需磁通复位绕组，适用于较高输入电压的中、大功率等级场合。

2 控制环路的设计方法系统稳定的条件：系统回路开环BODE图，在剪切频率处幅值斜率为-20dB/dec，且至少有45°的相位裕度。控制环路的设计步骤： (1)根据应用要求设计主电路。 (2)由SABER仿真器得出主电路的BODE图。

(3)根据实际要求和限制条件确定剪切频率ωc，对电源产品，剪切频率通常为开关频率的1/4或者1/5。 (4)根据系统稳态精度的要求及剪切频率决定补偿放大器的类型和各频率点。使低频段增益高，一般电源产品的低频段设计成I型系统，以保证稳态精度;中频段带宽处的斜率为-20dB/dec，且有足够的相位裕度(即y>45°);高频段增益衰减快，减少高频干扰;用SABER得出补偿后环路的开环频响曲线，验证系统的稳定性。 3 主电路参数设置由于主电路输出滤波器参数关系到控制环路的设置，补偿器应根据输出滤波参数进行调整。本文以一台250W电源实例说明控制环路的设计。 1)主要技术要求输入：AC220V(DC=265V(220～310V)) 输出：48V 0.5～5A; 波纹电压：0.1V; 波纹电流：1A; 效率：≥0.85;开关频率：100kHz; 变压器原副边比n=2;Uout=48.85V(二极管); 占空比： 2)输出滤波参数输出滤波器按照要求的纹波电流与纹波电压值来设计，纹波电流决定电感值，纹波电流与纹波电压共同决定电容值。 (1)滤波电感流经滤波电感电流波形如图2所示，纹波电流峰峰值取决于允许的最小电流值，当负载电流小于0.5A时，进入电流断续模式。为防止变换器进入断续模式，在Toff期间，流经L的电流不能降到零。

Saber 仿真实例

Saber 仿真开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计 (2) 一、Saber在变压器辅助设计中的优势 (2) 二、Saber 中的变压器 (3) 三、Saber中的磁性材料 (7) 四、辅助设计的一般方法和步骤 (9) 1、开环联合仿真 (9) 2、变压器仿真 (10) 3、再度联合仿真 (11) 五、设计举例一：反激变压器 (12) 五、设计举例一：反激变压器（续） (15) 五、设计举例一：反激变压器（续二） (19) Saber仿真实例共享 (25) 6KW移相全桥准谐振软开关电焊电源 (27) 问答 (27)

开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计经常在论坛上看到变压器设计求助，包括：计算公式，优化方法，变压器损耗，变压器饱和，多大的变压器合适啊？其实，只要我们学会了用Saber这个软件，上述问题多半能够获得相当满意的解决。一、Saber在变压器辅助设计中的优势 1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。

2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。 3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。 saber自带的磁性器件建模功能很强大的，可以随意调整磁化曲线。但一般来说，用mast模型库里自带的模型就足够了。二、Saber 中的变压器我们用得上的 Saber 中的变压器是这些：（实际上是我只会用这些

如何应用网上的Saber模型文件

如何应用网上的Saber模型文件（.sin）？网上有一些器件厂商提供了Saber的模型(.sin)文件，在SaberSketch中应用还需要作如下的工作（以MOS管2n7002l为例）：一、建立图形符号symbol文件（.ai_sym） 1、画出图形符号打开SaberSketch，点击菜单File->New->Symbol，打开一个新的输入窗口，再用左下方的drawing tool （左数第二个）画出所需的图形。 2、建立真正的管脚(pin) 在建立管脚前，我们先打开模型文件，其中正文第一行（以＃开头的为注释）为： template q2n7002l d g s “template”为保留字，“q2n7002l”为真正的模型名，d,g,s为MOS管的三个管脚，d为”drain”, g为”gate”, s为”source”. 在输入窗口中点右键，选择”create->Analog Port”，窗口中会出现名为 “portX”的符号，将该符号放到所需的位置。在该符号上点右键，选择 “Attributes”，会弹出“Port Attribute”窗口，在Name框内输入管脚名称，如“s”。重复以上过程便可画好三个管脚。画好管脚后的图形符号如图所示：

到此便可存盘了，需要注意的是symbol文件需与真正的模型名相同。在这里我们起名为q2n7002l.ai_sym（ai_sym为后缀名，自动添加，不需输入）。二、建立图形符号symbol文件（.ai_sym）与模型文件（.sin）文件的联系 1、在symbol窗口中点右键，选“Properties”，弹出symbol property窗口。在[New Property]中输入“primitive”，在[New Value]中输入模型名，在这里为“q2n7002l”。

双管正激同步整流变换器

本科毕业设计（论文）双管正激同步整流变换器 *** 燕山大学 2012年6月

本科毕业设计（论文）双管正激同步整流变换器学院（系）：里仁学院专业：08应电2班学生姓名：*** 学号：*** 指导教师：*** 答辩日期：2012/6/17

燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：系级教学单位：学号*** 学生姓名 *** 专业班级 08应电2班题目题目名称推挽正激式DC-DC变换器的设计题目性质 1.理工类：工程设计（√ ）；工程技术实验研究型（）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（） 2.管理类（）； 3.外语类（）； 4.艺术类（）题目类型 1.毕业设计（√ ） 2.论文（）题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√）主要内容随着电源技术的发展，低电压、大电流的变换器因其技术含量高，应用广，越来越受到人们重视。在开关电源中，正激式和反激式有电路拓扑结构简单，输入输出电气隔离等优点，广泛应用于中小功率电源变换场合。与正、反激式相比，推挽式变换器变压器利用率高，输出功率较大，基本不存在励磁不平衡的现象。因此，一般认为推挽式变换器适用于低压，大电流，功率较大的场合。应用SG3525设计一套用于正激电路的低压大电流变换器及其控制系统，并通过Pspice仿真验证其闭环控制性能。基本要求1. 了解正激变换器的基本原理，建立推挽正激式低压大电流DC-DC变换器的Pspice仿真模型； 2. 基于SG3525的特性设计PI控制闭环系统，给出控制参数的设计过程； 3. 仿真验证控制系统的性能。参考资料1. 基于SG3525控制的双管正激变换器 2. SG2525A-REGULA TING PULSE WIDTH MODULA TORS 3. 脉宽调制电路SG3525AN原理与应用 4. SG3525在开关电源中的应用周次第～周第～周第～周第～周第～周应完成的内容查阅资料、分析原理建立正激式 DC-DC变换器的 Pspice仿真模型闭环控制参数的设计与整定；仿真验证；撰写论文准备答辩指导教师：职称：年月日系级教学单位审批：年月日

反激式开关电源原理与工程设计讲解

反激式开关电源原理与工程设计一．反激式开关电源的原理分析二．反激式开关电源实际电路的主要部件及其作用三．反激式开关电源电路各主要器件的参数选择四．反激式开关电源pcb排板原则五．变压器的设计六．反激式开关电源的稳定性问题

反激式开关电源原理与工程设计一．反激式开关电源的原理分析 1.反激式开关电源电路拓扑 2.为什么是反激式 a.变压器的同名端相反 b.利用了二极管的单向导电特性 3.电感电流的变化为何不是突变电压加在有电感的闭合回路上，流过电感上电流不是突变

的，而是线性增加。愣次定律： a.当电感线圈流过变化的电流时会产生感生电动势，其大小于与线圈中电流的变化率成正比； b.感生电动势总是阻碍原电流的变化 4.变压器的主要作用与能量的传递理想变压器与反激式变压器的区别反激式变压器的作用 a.电感（储能）作用遵守的是安匝比守恒（而不是电压比守恒）储存的能量为1/2×L×Ip2

b.限流的作用 c.变压作用初次级虽然不是同时导通，它们之间也存在电压转换关系，也是初级按匝比变换到次级，次级按变比折射回初级。 d.变压器的气隙作用扩展磁滞回线，能使变压器更不易饱和磁饱和的原理图电感值跟导磁率成正比,

导磁率=B/H B是磁通密度 H是磁场强度简单一点,H跟外加电流成正比就是了，增加电流,磁流密度会跟着增加, 当加电流至某一程度时,我们会发现,磁通密度会增加得很慢, 而且会趋近一渐近线.当趋近这一渐近线时,这时的磁通密度,我们就称為饱和磁通密度,电感值跟导磁率成正比,导磁率=B/H B是磁通密度,H是磁场强度(电流增加,H会增加.) H会增加,但B不会增加, 导磁率变化量会趋近零啦! 电感值跟导磁率变化量成正比, 导磁率变化量趋近零,那电感值会是多少? 零 5.开关管漏极电压的组成 a. 高压为基础部分 b. 折射回来的电压部分 c. 漏感产生的尖峰部分波形

使用Saber的MCT为变压器建模

用Saber软件完成对变压器的建模在Saber软件中，想要使用变压器的话有多种方法： 1.使用耦合电感，在Saber自带模型库MAST Parts Library\Magnetics\Inductor& Coupling\中调用2个Inductor模型和一个Inductor, Coupling Coef. [k]。在使用的时候可以在调整两个电感的感量之后，对[k]进行设置，选择l.l1和l.l2耦合，并且设置两个电感参与耦合的感量，剩余部分为漏感。参数k(Gain)是两个电感耦合的关系，调整k的值可以调整耦合比例，若k为负值相当于同名端在不同的方向，电流流入和流出的方向相反。如下图所示这个模型的优点是方便，很快就可以建立一个变压器，在修改微调的时候直接修改感量就可以。但是这个模型也有一个缺点，就是过于简单，我们无法从这个模型中得知磁性材料，线圈等信息，所以这个模型在我们进一步的工作中起不到什么作用。 2.Saber中自带了很多种变压器，在MAST Parts Library\Magnetics\Transformer Components\中有各种各样的变压器，比如在Linear 2-Winding Transformer Components\EE Cores\中有一个fc348e608_3c6a 2-Winding的变压器，在简单使用的时候只需要调整线圈的匝比n就可以使用了。如下图所示。

这种使用变压器的方法不能称之为“建模”，称其为“调用”更为合适，所以没有花时间去看每一个参数的意思。这种方法略过。 3.用Saber Model Architect中的Magnetic Component Tool建立一个变压器模型，这个模型可以非常细致的调节变压器的各种参数，从骨架，绕线区，磁芯插口等物理结构到绕线类型，线径，阻抗，导线的绝缘层，每层绕组之间的绝缘层的厚度及其介电常数，磁芯的有效长度，气隙，面积，还有磁芯的特性比如磁化曲线等参数都是可以调节的。可以这样说，如果用Magnetic Component Tool建立的模型成功模拟了电路的功能，那么就可以直接把这个变压器变成现实的变压器，没有别的参数需要设计了。下面对Magnetic Component Tool简要进行一下说明。这个工具有3部分组成，Static B-H Curve(静态磁化曲线)，Core Section(磁芯选项)，Windings(绕线)。 B-H曲线是用图形来表示某种铁磁材料在磁化过程中磁感强度B与H磁场强度之间关系的一种曲线，大多数厂商会给出磁芯材料的这些参数比如Hsat（饱和磁场强度），Bsat（饱和磁感应强度），ui（初始磁导率），Br（剩余磁通密度），Hc（饱和矫正磁力）。根据这些变量可以调整B-H曲线。

一种正激变换器开关电源设计方案方法

一种基于正激变换器的开关电源设计方法收藏此信息打印该信息添加：郑慧汤天浩韩金刚来源：未知 1 引言经过多年的发展，开关电源技术已经取得了很大成功，其应用也十分普遍和广泛。但因其结构复杂，涉及的元器件较多，以及要降低成本、提高可靠性，仍存在一些问题需要解决。例如:电源的设计和生产需要较高的技术支持;电路的调试要有实际经验，也有一定的难度。对于第一个问题，由于目前各种开关电源虽然形式多样，结构各异，但其大都源于几种基本的dc-dc变换器拓扑结构，或者是这些基本电路组合，因此，可以对几种基本dc-dc变换器进行分析，将已有的电路设计公式应用于实际开关电源的设计。对于第二个问题，随着计算机硬件和软件的发展以及仿真技术的不断完善，人们可以利用仿真技术来解决开关电源产品开发和生产中存在的问题。本文在对基本的buck变换器电路拓扑分析的基础上，对与之相关的正激变换器和双管正激变换器进行了分析，发现可以通过等效变换，从buck变换电路的设计公式中推导出正激变换和双管正激变换电路的参数计算公式;此外，采用pspice仿真软件进行了电路仿真试验，仿真结果证明了开关电源电路设计的正确性。 2 buck变换的拓扑结构与参数设计基本buck变换器的电路拓扑结构如图1所示，由电压源vi、串联开关s、续流二极管vd和由lc组成的电流负载组合而成，其中l的大小决定输出电流纹波，而输出电压纹波则由c决定，这是最基本的一种直流变换器。图1 基本的buck变换器文献[1]给出了buck变换器的电路设计公式，根据buck变换器的输出公式:

式中:ρ为占空比，且有:ρ＝ton/t，则ρ＝vo/vi。电感l的计算公式为: 式中:f为开关频率; iomin为输出最小电流。而电容c的计算公式为: 式中:δvo为输出电压纹波。 3 正激变换的公式推导 3.1 拓扑结构与工作模式一个单管正激变换器的主电路拓扑结构如图2所示，由于正激变换器是在基本的buck型变换器基础上多了一个隔离变压器t1、一个二极管vd1和一个由回收绕组n3和箝位二极管vd3构成的复位电路。由于电路形式发生了变化，所以设计时不能直接使用上述基本buck变换器的参数计算公式。本文通过对正激变换器工作模式的分析，采用等效变换方法将正激变换器等效为一个基本的buck变换电路，由此可将基本buck变换电路的参数计算公式(2)和(3)推广到一类正激变换器的参数计算，建立新的设计公式。图2 单管正激变换器主电路结构

saber中文使用教程sabersimulink协同仿真

saber中文使用教程sabersimulink协同仿真Saber中文使用教程之软件仿真流程今天来简单谈谈 Saber 软件的仿真流程问题。利用 Saber 软件进行仿真分析主要有两种途径，一种是基于原理图进行仿真分析，另一种是基于网表进行仿真分析。前一种方法的基本过程如下: a. 在 SaberSketch 中完成原理图录入工作; b. 然后使用 netlist 命令为原理图产生相应的网表; c. 在使用 simulate 命令将原理图所对应的网表文件加载到仿真器中，同时在 Sketch 中启动 SaberGuide 界面; d. 在 SaberGuide 界面下设置所需要的仿真分析环境，并启动仿真; e. 仿真 CosmosScope 工具对仿真结果进行分析处理。结束以后利用在这种方法中，需要使用 SaberSketch 和 CosmosScope 两个工具，但从原理图开始，比较直观。所以，多数 Saber 的使用者都采用这种方法进行仿真分析。但它有一个不好的地方就是仿真分析设置和结果观察在两个工具中进行，在需要反复修改测试的情况下，需要在两个窗口间来回切换，比较麻烦。而另一种方法则正好能弥补它的不足。基于网表的分析基本过程如下: a. 启动 SaberGuide 环境，即平时大家所看到的 Saber Simulator 图标，并利用 load design 命令加载需要仿真的网表文件 ; b. 在 SaberGuide 界面下设置所需要的仿真分析环境，并启动仿真; c. 仿真结束以后直接在 SaberGuide 环境下观察和分析仿真结果。这种方法要比前一种少很多步骤，并可以在单一环境下实现对目标系统的仿真分析，使用效率很高。但它由于使用网表为基础，很不直观，因此多用于电路系统结构已经稳定，只需要反复调试各种参数的情况;同时还需要使用者对 Saber 软

反激式开关电源设计

反激式开关电源变压器设计 2011年04月25日来源：网络 [责任编辑：wangpan] 中心议题： * 反激式开关电源变压器的设计步骤解决方案： * 选定原边感应电压V * 确实原边电流波形的参数 * 选定变压器磁芯 * 计算变压器的原边匝数 * 确定次级绕组的参数，圈数和线径反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重要参数，如占空比D，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降，下面我系统的说一下我算变压器的方法。算变压器，就是要先选定一个工作点，在这个工作点上算，这个是最苛刻的一个点，这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V，输出5V，2A 的电源，开关频率是100KHZ。第一步就是选定原边感应电压VOR，这个值是由自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电

压，是这样的，这要从下面看起，慢慢的来，这是一个典型的单端反激式开关电源，大家再熟悉不过了，来分析一下一个工作周期，当开关管开通的时候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性的上升，有公式上升了的I=Vs*ton/L，这三项分别是原边输入电压，开关开通时间，和原边电感量．在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流又会下降，同样要尊守上面的公式定律，此时有下降了的Ｉ=VOR*toff/L，这三项分别是原边感应电压，即放电电压，开关管关断时间，和电感量．在经过一个周期后，原边电感电流的值会回到原来，不可能会变，所以，有VS*TON/L=VOR*TOFF/L，，上升了的，等于下降了的，懂吗，好懂吧，上式中可以用Ｄ来代替ＴＯＮ，用１－Ｄ来代替ＴOFF，移项可得，D=VOR/（VOR+VS）。此即是最大占空比了。比如说我设计的这个，我选定感应电压为80V，VS为90V ，则D=80/（80+90）=0.47 第二步，确实原边电流波形的参数。原边电流波形有三个参数，平均电流，有效值电流，峰值电流。首先要知道原边电流的波形，原边电流的波形如下图所示，画的不好，但不要笑啊。这是一个梯形波横向表示时间，纵向表示电流大小，这

100W双管正激变换器设计

1 绪论随着计算机、电子技术的高速发展，电子技术的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，他们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化，使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。 1．1 开关电源的发展开关电源被誉为高效节能电源，代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源分为DC/DC和AC/DC两大类。前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。开关电源的核心是电力电子变换器。按转换电能的种类，可分为直流-直流变换器（DC/DC变换器），是将一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器[1]；逆变器，是将直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器；整流器是将交流电转换成直流电的电能变换器和交交变频器[18]四种。传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统稳压电源技术比较成熟，并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点。但通常需要体积大而且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有百分之四十五左右[16]。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的要求。20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。在近半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制作的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。到了20世纪90年代，开关电源在电子、电气设备、家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展时期。开关型稳压电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。以功率晶体管为例，当开关管饱和导通时，集电极和发射机两端的电压降接近零；当开关管截止时，其集电极电流为零。所以其功率小，效率可高达百分之七十至

200W开关电源设计PFC双管正激

学位论文 200W开关电源设计 ——基于双管正激变换器

摘要开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流－直流或直流—直流电能变换，通常称其为开关电源。其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。本设计的交流输入电压范围是85V～265V，输出电压24V，输出功率200W。该设计能够同时实现输入欠压保护、输出过压保护、功率因数校正等功能。本设计主要采用单片开关电源芯片L6562D，NCP1015和NCP1217，线性光耦合器PC817A及可调式精密并联稳压器TL431等专用芯片以及其它的分立元件相配合，使设计出的开关电源具有稳压输出功能。主要用到的开关电源电路拓扑有BUCK电路，BOOST电路和正激电路。关键词：开关电源，功率因数校正，电路拓扑

ABSTRACT The switching power supply is a power conversion device for AC-DC or DC-DC conversion,which is consist of switching circuits controled by duty cycle.Its power varies from a few tenths of watts to tens of kilos watts,and it is widely used in life,production,scientific research, military and other fields.The core of the switching power supply is power electronic circuit.According to the request of steay output voltage or flow characteristics of power from the load,it can use feedback control circuit with duty cycle control method to control the switching circuit. The AC input voltage of this design ranges from 85V to 265V and the output voltage is 24V,the output power 200W.The design can simultaneously realize functions of input under-voltage protection, output overvoltage protection and power factor correction. The design mainly adopts dedicated chips ,such as single switching power supply chip L6562D, the NCP1015 and NCP1217A, a linear optocoupler PC817 and adustable precision shunt regulator control TL431 ,which is matched with other discrete components to make the switching power supply with voltage regulator output function. The main switching power supply circuit topology are Buck Circuit, the Boost Circuit and a Forward Circuit. Key words：the switching power supply,power factor correction,circuit topology