开关电源基本知识

简介:关于开关电源的工作原理的介绍.  开关电源在我们平时的口述中就是指开关和电源两种东西.   专业书籍中的开关电源是指利用现代电力技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

  开关电源种类大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有.  开关电源的工作原理是:1.交流电源(如50HZ)输入经过整流滤波,成直流电源;2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将直流电源加到开关变压器初级上;3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.  交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西进行滤波整流,过滤掉与电网上的相互干扰;  在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;  开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;  应该增加一些保护电路,比如空载、短路等电气保护,来防止烧毁开关电源.  开关电源高频化是今后的发展方向,有着广阔的发展前景,开关电源高频化使其小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化. 另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义.   开关电源是指先将交流电源整流滤波成直流电源,用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止,将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压输出负载的电气产品.  转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多,所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热.成本很低.如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义开关电源的工作原理是:1.交流电源输入经整流滤波成直流电源;2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将直流加到开关变压器初级上;3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.开关电源电路:  开关电源设计: 开关电源大体可以分为隔离式和非隔离式两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有. 交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;  在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;  开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以方便得到需要的电压输出;  还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源.开关电源工作原理  ATX电源的主要组成部分　　EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰,同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰,在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路.　　一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号,同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来,构成了电源抗电磁干扰的第一道防线.　　二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝,然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波,然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路.保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件,而限流电阻含有金属氧化物成分,能限制瞬间的大电流,减少电源对内部元件的电流冲击.　　PFC电路：PFC电路称为功率因素校正或补偿电路,功率因素越高,电能利用率就越大.　　目前PFC电路有两种方式,一种是无源式PFC,又称被动式PFC,一种是有源式PFC,又称主动式PFC.无源式PFC是通过一个工频电感来补偿交流输入的基波电流与电压的相位差,迫使电流与电压相位一致,无源PFC效率较低,一般只有65%-70%,且所用的工频电感又大又笨重,但由于成本低,仍有许多 ATX电源采用这种方式.有源PFC是由电子元器件组成的,体积小,重量轻,通过专用的IC去调整电流波形的相位,效率大大提高,达95%以上,但由于成本较高,通常只能在高级应用场合才能看到.　　影响高频开关变压器性能的因素包括铁氧体的效率、磁芯截面积的大小和磁隙的宽度,截面积过小的变压器容易产生磁饱和而无法输出较大的功率,各个绕组的匝数直接影响输出的电压,通常我们无法具体的掌握这些参数,所以无法准确的判断变压器到底能输出多大的功率,只有通过电子负载机测量才能知道,另外,开关变压器的输出端虽然很多,但其中的某些输出端使用的却是相同的绕组,比如+3.3VDC和+5VDC就是这样,所以当+3.3VDC输出最大电流时+ 5VDC就无法输出很大的电流了,所以我们不能将电源各个输出端的功率进行简单的累加.　　稳压和保护电路：稳压电路通常是从电源输出端的输出电压取样出部分电压与标准电压作比较,比较出的差值经过放大后去驱动开关三极管,调节开关管的占空比,从而达到电压的稳定.保护电路的作用是通过检测各端输出电压或电流的变化,当输出端发生短路、过压、过流、过载、欠压等到现象时,保护电路动作,切断开关管的激励信号,使开关管停振,输出电压和电流为零,起到保护作用.     武汉晶凯源科技公司专业从事开关电源研发、生产和销售的科技型企业。

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