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開關(guān)電源的原理特點及分類

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開關(guān)電源的原理特點及分類

開關(guān)電源是運用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，操縱開關(guān)管啟用和關(guān)閉的時間比率，維持平穩(wěn)輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源通常由脈沖寬度調(diào)制（PWM）操縱IC和MOSFET構(gòu)成。伴隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展壯大和創(chuàng)新，促使開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。現(xiàn)階段，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的優(yōu)勢被廣泛用于幾乎所有的電子產(chǎn)品，是當(dāng)下電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。伴隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展壯大，開關(guān)電源慢慢地走上國際舞臺，電源的體積也慢慢趨于模塊化和小型化，電源的抗擾水平也更加強。
1開關(guān)電源
開關(guān)電源是開關(guān)穩(wěn)壓電源的通稱，通常指輸入為交流電壓、輸出為直流電壓的AC-DC逆變電路。開關(guān)電源里面的功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身耗費的電量很低，電源效率可以達(dá)到75%~90%，比一般線性穩(wěn)壓電源（線性電源）提升 1倍。
線性電源與開關(guān)電源的差異，就是線性電源的調(diào)壓能夠看作是調(diào)阻值調(diào)壓，就好比調(diào)整滑動變阻器使電壓發(fā)生改變。開關(guān)電源則能夠看作是通過調(diào)整開關(guān)的頻率而使電壓發(fā)生變化。
開關(guān)電源分類
1.無工頻變壓器式開關(guān)電源
無工頻變壓器式開關(guān)電源是通過體積小的高頻變壓器來替代笨重的工頻變壓器，實驗與電網(wǎng)隔離的。因為開關(guān)電源里面元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，因此本身耗費的電量很低，電源效率比一般線性電源提升 1倍。
2.開關(guān)電源穩(wěn)壓器
開關(guān)電源穩(wěn)壓器是一種開關(guān)式集成電源穩(wěn)壓器，他將PWM控制器、功率輸出級、保護電路等集成在一個芯片中，電源穩(wěn)壓器效率可以達(dá)到90%以上，有的還能持續(xù)調(diào)整輸出電壓，適用于生產(chǎn)從幾十瓦至幾百瓦的開關(guān)電源。
3.單片開關(guān)電源
單片開關(guān)電源是將開關(guān)電源的主要電路都集成在芯片中，能實現(xiàn)輸出隔離、脈寬調(diào)制及多種保護功能，其集成度最高。單片開關(guān)電源通過輸入整流濾波器適配85~265V、47~400Hz的交流電。并且它具備高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標(biāo)等優(yōu)勢，如今已成為開發(fā)600W以下中、小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊化的優(yōu)選集成電路。
開關(guān)電源的原理特點及分類
開關(guān)電源工作方式
開關(guān)電源按控制基本原理來分類，可以有下面4種分類：
（1）脈沖寬度調(diào)制PWM，即脈寬調(diào)制式。根據(jù)調(diào)整脈沖寬度達(dá)到穩(wěn)壓目標(biāo)，其關(guān)鍵是PWM控制器。這種方法開關(guān)電源的使用最為廣泛，其占空比調(diào)整范圍大，PWM還能夠和主系統(tǒng)的時鐘保持同步。
（2）脈沖頻率調(diào)制PFM，即脈頻調(diào)制式：與脈寬調(diào)試類似，它是根據(jù)調(diào)整開關(guān)頻率來達(dá)到穩(wěn)壓目標(biāo)，其關(guān)鍵是PFM控制器。這種方法適合于便攜式設(shè)備，它在低占空比、低頻條件下降低控制芯片的靜態(tài)電流。
（3）脈沖密度調(diào)制PDM，即脈密調(diào)制式：其優(yōu)點是脈寬恒定，根據(jù)調(diào)整脈沖數(shù)達(dá)到穩(wěn)壓目標(biāo)。它選用零電壓技術(shù)，能明顯降低功率開關(guān)管耗損。
（4）混合調(diào)制式：它是PWM和PFM的組合。開關(guān)周期開關(guān)周期和脈沖寬度都可調(diào)。PWM控制器既可作為一片獨立的集成電路使用，也可被集成開關(guān)穩(wěn)壓器中，或集成在開關(guān)電源中。
這其中，開關(guān)穩(wěn)壓器屬于DC-DC變換器，開關(guān)電源通常為AC-DC變換器。去除前端整流濾波部分就可以當(dāng)做是DC-DC變換器，再加上前端整流濾波部分就是一個AC-DC變換器。
4開關(guān)電源基本原理
開關(guān)電源的基本原理主要由下面7部分構(gòu)成：
（1）輸入整流濾波器，包括整流橋和輸入濾波電容。
（2）單片開關(guān)電源，內(nèi)含功率開關(guān)管和控制器(含振蕩器、基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器和PWM比較器)，MOSFET。
（3）漏極鉗位保護電路。
（4）高頻變壓器。
（5）輸出整流濾波器。
（6）光耦反饋電路。
（7）偏置電路，給光耦合器的光敏三極管給予偏壓。
5基本原理研究
穩(wěn)壓基本原理研究如下所示：當(dāng)因為某些情況導(dǎo)致V升高，這時候LED上的電流就升高，根據(jù)光耦器使接收管的發(fā)射極電流升高，進而使TOPSWITCH的控制端電流變大，占空比變小，導(dǎo)致V下降，從而達(dá)到穩(wěn)壓的作用。
6結(jié)語
從上述我們可以得出開關(guān)電源作為目前電源領(lǐng)域的嬌子，它還有相當(dāng)長的生命周期，并且優(yōu)勢明顯。從運行基本原理上看很多因素都會影響開關(guān)電源的品質(zhì)，并且其他保護電路的增加也會使開關(guān)電源安全系數(shù)得到更高保障，隔離的選取也會影響電源的反應(yīng)程度。
開關(guān)電源充分考慮廣大企業(yè)界的電源需求，不管是電源體積還是電源安全系數(shù)都做到極致，確保各大企業(yè)設(shè)計板電源電路穩(wěn)定輸出，給予電源設(shè)計支持，達(dá)到真正意義上的用戶與生產(chǎn)廠家的互動。

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| 發(fā)布時間：2020.12.04    來源：
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