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開關電源的工作模式和原理

2018-01-30

      開關電源是由PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制ICMOSFET構成的,其原理是控制開關管接通和關斷的時間比率,工作流程是整流成直流--變換成所需要不同電壓的交流--整流成直流輸出。具有小體積、高效率等優(yōu)點,廣泛應用于主機、數(shù)碼產(chǎn)品、工業(yè)自動化、通訊設備、監(jiān)控、LED照明、電力、軍工、科研、儀器儀表、醫(yī)療設備等領域。

 

      開關電源結構由主電路、控制電路、檢查電路、輔助電源組成。開關電源按類型分為隔離型和非隔離型,倆者區(qū)別在于隔離型輸入和輸出電路是不共地的,而非隔離型是共地的。

 

      開關電源的工作模式有頻率、脈沖寬度固定模式;頻率固定、脈沖寬度可變模式;頻率、脈沖寬度可變模式。輸出電壓方式有直接輸出電壓方式、平均輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。

 

      頻率、脈沖寬度固定模式和直接輸出電壓方式一般用于逆變電源、DCDC電源變換,頻率固定、脈沖寬度可變模式、頻率、脈沖寬度可變模式和平均輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式一般用于穩(wěn)壓開關電源。

 

      目前市場上的開關電源大致上可分為3大類,分別是串聯(lián)式電源、并聯(lián)式電源、變壓器式電源。

 

      串聯(lián)式開關電源原理圖如上所示:Ui是工作電壓,K是控制開關,R是負載。當K接通和關斷,在負載兩端可以得到一個脈沖調(diào)制的輸出電壓uo。串聯(lián)式開關電源的缺點是容易產(chǎn)生EMI干擾和帶電,所以一般都會增加整流二極管和濾波電路,如下圖所示:

 

并聯(lián)式開關電源原理圖如下圖所示:

 

      其中Ui是工作電壓,K是控制開關,R是負載,L是儲能電感。當K接通,輸入電源開始對L加電,電路在L中產(chǎn)生磁場。當K關斷時L會產(chǎn)生反電動勢,反電動勢產(chǎn)生電流的方向和原電流方向相同,會在負載上產(chǎn)生較高電壓。因此會增加整流濾波電路,如下圖所示:

 

      當K接通時,輸入電源開始對L加電,當K關斷時,反電動勢與電流方向相同,但是與開關關斷前的方向相反,控制開關倆端的輸出電源等于輸入電壓與反電動勢之和。

 

      選擇開關電源一般要考慮輸入電壓規(guī)格、功率、負載特性、工作溫度及保護功能等方面。

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