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開關(guān)電源工作原理

  • 上傳時(shí)間: 2019-09-02

一、開關(guān)電源簡(jiǎn)介

  顧名思義,開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等),通過控制電路,使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”,讓電子開關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制,從而實(shí)現(xiàn)AC/DC、DC/DC電壓變換,以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。

  開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)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(diǎn)上,反而高于開關(guān)電源,這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新,這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng),這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。

二、開關(guān)電源—結(jié)構(gòu)

  開關(guān)電源大致由主電路、開關(guān)電源控制電路、檢測(cè)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(cè)的沖擊電流。

  輸入濾波器:其作用是過濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。

  整流與濾波:將電網(wǎng)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?yōu)楦哳l交流電,這是高頻開關(guān)電源的核心部分。

  輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源。

2、控制電路

  一方面從輸出端取樣,與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩(wěn)定,另一方面,根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù),經(jīng)保護(hù)電路鑒別,提供控制電路對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。

3、檢測(cè)電路

  提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。

4、輔助電源

  實(shí)現(xiàn)電源的軟件(遠(yuǎn)程)啟動(dòng),為保護(hù)電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

三、開關(guān)電源—工作原理

  開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)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(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài),在這兩種狀態(tài)中,加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(在導(dǎo)通時(shí),電壓低,電流大;關(guān)斷時(shí),電壓高,電流小)/功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。

  與線性電源相比,PWM開關(guān)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(shí)現(xiàn)的。

四、開關(guān)電源-注意事項(xiàng)

 1、選擇開關(guān)電源時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)

  1) 選用合適的輸入電壓規(guī)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(jī)種。

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

2、使用開關(guān)電源之注意事項(xiàng)

  4) 使用電源前,先確定輸入輸出電壓規(guī)格與所用電源的標(biāo)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(shè)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(cè)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(qǐng)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(yōu)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(fù)載調(diào)整率和輸出動(dòng)態(tài)等指標(biāo),一般要求每路至少帶10%的負(fù)載。若用輔路不用主路,主路一定加適當(dāng)?shù)募儇?fù)載。

  9) 請(qǐng)注意:電源頻繁開關(guān)將會(huì)影響其壽命;

     10) 工作環(huán)境及帶載程度也會(huì)影響其壽命。