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開關電源的工作原理

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開關電源的工作原理

近些年來，隨著科技的進步，生產力的發展，大家對開關電源的需求量大大的提高，促使各種各樣先進的開關電源技術在當今社會之中取得了廣泛的運用，社會各界對于開關電源技術的要求也在慢慢提高，如今的開關電源的生產能力越來越大，性能越來越好，體積更加小，價位也更加便宜。

一、開關電源的由來
在20世紀50年代因為各種因素的制約，火箭需要體型小而且重量輕的開關電源。因此 美國宇航局發明了開關電源。這僅僅開關電源發展歷程的開始。之后伴隨著社會生產力和科學技術的發展，開關電源慢慢由航空航天領域的應用向制造業領域應用轉化，而且又在制造業領域大量應用以后，開關電源又向民用產品的應用發展。
開關電源技術快速的增長期起源于20世紀70年代，電力電子理論的建立與完善為開關電源的發展提供了一個良好的理論基礎。可是在應用早期，產品存在開關頻率較低、功率密度較低、可靠性較差的缺陷。所以，在此之后開關電源的發展主要是針對前面所講的缺陷開展改變改善與發展。歷經不停的探索，以及新的元器件和新的理論知識的補充完善，讓開關電源技術變的更加成熟、更適用于各種領域。
我國從1994年開始最先在通信領域推廣并采用開關電源。歷經二十多年的實踐經驗證明，開關電源在軍工科技、工農業生產、人們的日常生產生活中發揮了必要的作用。
二、開關電源的工作原理
對于現代開關電源來講，其工作原理主要可以分成以下幾種：第1，脈沖寬度調制，其具開關頻率是固定底，但可以通對脈沖寬度的改變，對占空比開展調整，實現穩壓的效果，盡管這種周期性固定的方法可以提高對濾波電路的支持，但其中也是有缺陷存在，即非常容易受到功率開關導通時間的干擾，造成 輸出電壓沒辦法實現寬范圍的調整，此外，在輸出段通常要開展預負載，避免空載時，出現輸出電壓提高的情況。第2，脈沖頻率調制，其采用固定的脈沖寬度，可通過開關頻率的調整，改變占空比，實現穩壓的效果，在此過程中，脈頻調制器是最為核心的內容，在開展電路設計的過程中，需要采用固定脈寬發生器，對鋸齒波發生器加以替代，并借助電壓頻率轉換器將頻率改變，其穩壓原理是在電壓升高時，控制器信號輸出的脈沖寬度不會發生改變，但其周期會隨之變長，進而降低占空比，實現降低電壓的效果。這種工作原理的開關電源具備較寬的電壓調整范圍，且輸出段可以不設置預負載。第3，混合調制，即不設置固定的開關頻率和脈沖寬度，使兩者都能發生改變，這是上述兩種調制方法的結合，其中既涵蓋脈寬調制器，又涵蓋脈頻調制器，因為脈沖寬度以及周期都可以開展單獨的調整，因此 ，其占空比具備最為廣泛的調整范圍。

三、開關電源的組成

開關電源的典型結構如圖所示。

開關電源的典型結構圖

2．1主電路
交流電進入開關電源最先通過整流和濾波轉變為高壓直流電，再通過開關電路和高頻開關變壓器轉為高頻率低壓脈沖，隨后再通過整流和濾波電路，最后輸出低電壓的直流電源。
2．2控制和反饋回路
給開關器件輸入給定開關信號，使開關器件的打開和關閉，進而實現能量傳送的效果。而且依據采樣和反饋回路采集輸出，形成負反饋的閉環回路，實現使開關電源穩定輸出的效果。
2．3保護電路
當開關電源運行不正常時，能夠限制電流或者關斷開關電源等，以實現保護開關電源負載的效果。
保護類型主要包含欠壓電壓保護、過電壓保護以及過電流保護和過熱保護等口。

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| 發布時間：2020.12.01    來源：
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