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開關電源工作原理

  • 上傳時間: 2019-09-02

一、開關電源簡介

  顧名思義,開關電源就是利用電子開關器件(如晶體管、場效應管、可控硅閘流管等),通過控制電路,使電子開關器件不停地“接通”和“關斷”,讓電子開關器件對輸入電壓進行脈沖調制,從而實現AC/DC、DC/DC電壓變換,以及輸出電壓可調和自動穩壓。

  開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高于開關電源,這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新,使得開關電源技術也在不斷地創新,這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動,這為開關電源提供了廣闊的發展空間。

二、開關電源—結構

  開關電源大致由主電路、開關電源控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成。

1、主電路

  沖擊電流限幅:限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流。

  輸入濾波器:其作用是過濾電網存在的雜波及阻礙本機產生的雜波反饋回電網。

  整流與濾波:將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電。

  逆變:將整流后的直流電變為高頻交流電,這是高頻開關電源的核心部分。

  輸出整流與濾波:根據負載需要,提供穩定可靠的直流電源。

2、控制電路

  一方面從輸出端取樣,與設定值進行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩定,另一方面,根據測試電路提供的數據,經保護電路鑒別,提供控制電路對電源進行各種保護措施。

3、檢測電路

  提供保護電路中正在運行中各種參數和各種儀表數據。

4、輔助電源

  實現電源的軟件(遠程)啟動,為保護電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

三、開關電源—工作原理

  開關電源的工作過程相當容易理解,在線性電源中,讓功率晶體管工作在線性模式,與線性電源不同的是,PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態,在這兩種狀態中,加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(在導通時,電壓低,電流大;關斷時,電壓高,電流小)/功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。

  與線性電源相比,PWM開關電源更為有效的工作過程是通過“斬波”,即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現的。

四、開關電源-注意事項

 1、選擇開關電源時應注意事項

  1) 選用合適的輸入電壓規格;

  2) 選擇合適的功率。為了使電源的壽命增長,可選用多20%輸出功率額定的機種。

  3) 此外尚需考慮電源的工作環境溫度,及有無額外的輔助散熱設備,在過高的環溫電源需減額輸出。環溫對輸出功率的減額曲線。

2、使用開關電源之注意事項

  4) 使用電源前,先確定輸入輸出電壓規格與所用電源的標稱值是否相符;

  5) 通電之前,檢查輸入輸出的引線是否連接正確,以免損壞用戶設備;

  6) 檢查安裝是否牢固,安裝螺絲與電源板器件有無接觸,測量外殼與輸入、輸出的絕緣電阻,以免觸電;

  7) 為保證使用的安全性和減少干擾,請確保接地端可靠接地;

  8) 多路輸出的電源一般分主、輔輸出,主輸出特性優于輔輸出,一般情況下輸出電流大的為主輸出。為保證輸出負載調整率和輸出動態等指標,一般要求每路至少帶10%的負載。若用輔路不用主路,主路一定加適當的假負載。

  9) 請注意:電源頻繁開關將會影響其壽命;

     10) 工作環境及帶載程度也會影響其壽命。


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