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、kaiguanbianhuanqi,shiyizhonggaopinhuadiannengzhuanhuanzhuangzhi,shidianyuangongyingqideyizhong。qigongnengshijiangyigeweizhundedianya,touguobutongxingshidejiagouzhuanhuanweiyonghuduansuoxuqiudedianyahuodianliu。
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
一yi方fang麵mian從cong輸shu出chu端duan取qu樣yang,與yu設she定ding值zhi進jin行xing比bi較jiao,然ran後hou去qu控kong製zhi逆ni變bian器qi,改gai變bian其qi脈mai寬kuan或huo脈mai頻pin,使shi輸shu出chu穩wen定ding,另ling一yi方fang麵mian,根gen據ju測ce試shi電dian路lu提ti供gong的de數shu據ju,經jing保bao護hu電dian路lu鑒jian別bie,提ti供gong控kong製zhi電dian路lu對dui電dian源yuan進jin行xing各ge種zhong保bao護hu措cuo施shi。
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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