時間:2023-04-13 17:38:04來源:21ic電子網
開關電源是采用功率半導體器件作為開關元件,通過周期性通斷開關,控制開關元件的占空比來調整輸出電壓。開關電源的工作原理,簡單的說是將交流電先整流成直流電,再將直流逆變成交流電,再整流輸出成所需要的直流電壓。
①交流電源經整流濾波成直流;
②通過高頻PWM(脈沖寬度調制)信號控制開關管進行高速的導通與截止,將直流電轉化為高頻率的交流電提供給開關變壓器進行變壓;
?、坶_關變壓器次級感應出高頻交流電壓,經整流濾波變成直流電供給負載;
?、茌敵霾糠滞ㄟ^一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩定輸出的目的。
開關電源的主要優點:體積小、重量輕(體積和重量只有線性電源的20~30%)、效率高(一般為60~70%,而線性電源只有30~40%)、自身抗干擾性強、輸出電壓范圍寬、模塊化。
開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高,重量輕,可升、降壓,輸出功率大等優點。但是由于電路工作在開關狀態,所以噪聲比較大。 通過下圖,我們來簡單的說說降壓型開關電源的工作原理。如圖所示,電路由開關K(實際電路中為三極管或者場效應管),續流二極管D,儲能電感L,濾波電容C等構成。當開關閉合時,電源通過開關K、電感L給負載供電,并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感,在開關接通后,電流增大得比較緩慢,即輸出不能立刻達到電源電壓值。一定時間后,開關斷開,由于電感L的自感作用(可以比較形象的認為電感中的電流有慣性作用),將保持電路中的電流不變,即從左往右繼續流。這電流流過負載,從地線返回,流到續流二極管D的正極,經過二極管D,返回電感L的左端,從而形成了一個回路。通過控制開關閉合跟斷開的時間(即PWM——脈沖寬度調制),就可以控制輸出電壓。
如果通過檢測輸出電壓來控制開、關的時間,以保持輸出電壓不變,這就實現了穩壓的目的。在開關閉合期間,電感存儲能量;在開關斷開期間,電感釋放能量,所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開關斷開期間,負責給電感L提供電流通路,所以二極管D叫做續流二極管。
開關電源功能:
1. 主電路
交流電進入電源首先經過整流和濾波轉變為高壓直流電,再經過開關電路和高頻開關變壓器轉為高頻率低壓脈沖,然后再經過整流和濾波電路,最后輸出低電壓的直流電源。
2. 控制和反饋回路
給開關器件輸入給定開關信號,使開關器件的打開和關閉,從而達到能量傳輸的目的。并且根據采樣和反饋回路采集輸出,形成負反饋的閉環回路,達到使開關電源穩定輸出的目的。
3. 保護電路
當開關電源工作異常時,可以限制電流或者關斷電源等,以達到保護電源負載的目的。保護類型主要包括欠壓電壓保護、過電壓保護以及過電 流保護和過熱保護等。
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