開關電源的原理和用途
發布時間:2019-06-21 責任編輯:xueqi
【導讀】開關變換器又稱交換式電源、開kai關guan變bian換huan器qi,是shi一yi種zhong高gao頻pin化hua電dian能neng轉zhuan換huan裝zhuang置zhi,是shi電dian源yuan供gong應ying器qi的de一yi種zhong。其qi功gong能neng是shi將jiang一yi個ge位wei準zhun的de電dian壓ya,透tou過guo不bu同tong形xing式shi的de架jia構gou轉zhuan換huan為wei用yong戶hu端duan所suo需xu求qiu的de電dian壓ya或huo電dian流liu。
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)入(ru)多(duo)半(ban)是(shi)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)或(huo)是(shi)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan),而(er)輸(shu)出(chu)多(duo)半(ban)是(shi)需(xu)要(yao)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)的(de)設(she)備(bei),例(li)如(ru)個(ge)人(ren)電(dian)腦(nao),而(er)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)就(jiu)進(jin)行(xing)兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian)電(dian)壓(ya)及(ji)電(dian)流(liu)的(de)轉(zhuan)換(huan)。
開關電源產品廣泛應用於工業自動化控製、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體製冷製熱、空氣淨化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設備,視聽產品,安防監控,LED燈帶,電腦機箱,數碼產品和儀器類等領域。
開關電源的工作原理
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(gong)率(lv)器(qi)件(jian)上(shang)的(de)伏(fu)安(an)乘(cheng)積(ji)就(jiu)是(shi)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)上(shang)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)損(sun)耗(hao)。控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)目(mu)的(de)是(shi)保(bao)持(chi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding),其(qi)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)與(yu)線(xian)性(xing)形(xing)式(shi)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)很(hen)類(lei)似(si)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)功(gong)能(neng)塊(kuai)、電壓參考和誤差放大器,可以設計成與線性調節器相同。他們的不同之處在於,誤差放大器的輸出在驅動功率管之前要經過一個電壓/脈衝寬度轉換單元。開關電源有兩種主要的工作方式:正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小,但是工作過程相差很大,在特定的應用場合下各有優點。
開關電源的組成
開關電源由主電路、控製電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成。
1、主電路
衝擊電流限幅:限製接通電源瞬間輸入側的衝擊電流。
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:將整流後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、控製電路
yifangmiancongshuchuduanquyang,yushedingzhijinxingbijiao,ranhouqukongzhinibianqi,gaibianqimaikuanhuomaipin,shishuchuwending,lingyifangmian,genjuceshidianlutigongdeshuju,jingbaohudianlujianbie,tigongkongzhidianluduidianyuanjinxinggezhongbaohucuoshi。
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,為保護電路和控製電路(PWM等芯片)工作供電。
開關電源中應用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET、變壓器。SCR在開關電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應用,GTR驅動困難,開關頻率低,逐漸被IGBT和MOSFET取代。開關電源的發展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗幹擾和模塊化。
由於開關電源輕、小、薄(bo)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)是(shi)高(gao)頻(pin)化(hua),因(yin)此(ci)國(guo)外(wai)各(ge)大(da)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)製(zhi)造(zao)商(shang)都(dou)致(zhi)力(li)於(yu)同(tong)步(bu)開(kai)發(fa)新(xin)型(xing)高(gao)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian),特(te)別(bie)是(shi)改(gai)善(shan)二(er)次(ci)整(zheng)流(liu)器(qi)件(jian)的(de)損(sun)耗(hao),並(bing)在(zai)功(gong)率(lv)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)上(shang)加(jia)大(da)科(ke)技(ji)創(chuang)新(xin),以(yi)提(ti)高(gao)在(zai)高(gao)頻(pin)率(lv)和(he)較(jiao)大(da)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)下(xia)獲(huo)得(de)高(gao)的(de)磁(ci)性(xing)能(neng),而(er)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)也(ye)是(shi)一(yi)項(xiang)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)。SMT技術的應用使得開關電源取得了長足的進展,在電路板兩麵布置元器件,以確保開關電源的輕、小、薄。
開關電源的高頻化就必然對傳統的PWM開關技術進行創新,實現ZVS、ZCS的(de)軟(ruan)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)已(yi)成(cheng)為(wei)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu),並(bing)大(da)幅(fu)提(ti)高(gao)了(le)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)。對(dui)於(yu)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)指(zhi)標(biao),美(mei)國(guo)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)生(sheng)產(chan)商(shang)通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)運(yun)行(xing)電(dian)流(liu),降(jiang)低(di)結(jie)溫(wen)等(deng)措(cuo)施(shi)以(yi)減(jian)少(shao)器(qi)件(jian)的(de)應(ying)力(li),使(shi)得(de)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)大(da)大(da)提(ti)高(gao)。
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