開關(guān)電源工作原理

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1、開關(guān)電源工作原理　　目前常見的電源在主要有兩種電源類型：線性電源（linear）和開關(guān)電源（switching）。一、線性電源線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、控制電路、保護(hù)電路等。工作過(guò)程：先將220V市電通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)為低壓交流電，比如說(shuō)12V，然后再通過(guò)一系列的二極管或整流橋堆進(jìn)行整流，將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)電壓（配圖1和2中的“3”）；再通過(guò)電容對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波，經(jīng)過(guò)濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的“4”）；此時(shí)得到的低壓直流電依然不夠純凈，會(huì)有一定的波動(dòng)（這種電壓波動(dòng)

2、就是我們常說(shuō)的紋波），要想得到高精度的穩(wěn)定的直流電壓，還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓反饋電路調(diào)整輸出電壓。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”）。配圖1：標(biāo)準(zhǔn)的線性電源設(shè)計(jì)圖配圖2：線性電源的波形線性電源的優(yōu)點(diǎn)：紋波小，調(diào)整率好，對(duì)外干擾小。適合用于模擬電路，各類放大器等低功耗設(shè)備。線性電源的缺點(diǎn)：體積大，笨重，效率低、發(fā)熱量也大。需要龐大而笨重的變壓器，所需的濾波電容的體積和重量也相當(dāng)大，線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（35%左右），需要加體積龐大的散熱片，而

3、且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當(dāng)要制作多組電壓輸出時(shí)變壓器會(huì)更龐大。對(duì)于高功耗設(shè)備而言，線性電源將會(huì)力不從心。二、開關(guān)電源開關(guān)電源是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過(guò)周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓。開關(guān)電源的工作原理，簡(jiǎn)單的說(shuō)是將交流電先整流成直流電，再將直流逆變成交流電，再整流輸出成所需要的直流電壓。①交流電源經(jīng)整流濾波成直流；②通過(guò)高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開關(guān)管進(jìn)行高速的導(dǎo)通與截止，將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給開關(guān)變壓器進(jìn)行變壓；③開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻交流電

4、壓,經(jīng)整流濾波變成直流電供給負(fù)載；④輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。開關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的20～30%）、效率高（一般為60～70%，而線性電源只有30～40%）、自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)：由于逆變電路中會(huì)產(chǎn)生高頻電壓，對(duì)周圍設(shè)備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地。1、電路組成開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成

5、。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。開關(guān)電源的電路組成方框圖如下：2、開關(guān)電源各功能電路詳解⑴、AC輸入整流濾波電路①防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。②輸入電磁干擾濾波電路（EMI）：消除來(lái)自電網(wǎng)，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、電器的開關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的

6、干擾，同時(shí)也防止開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散。C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對(duì)C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。③整流濾波電路：將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為變換器提供直流電壓。交流電壓經(jīng)BRG1整流后

7、，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。⑵、功率因數(shù)校正電路PFC(powerfactorcorrection)PFC，意思是功率因數(shù)校正,作用是對(duì)輸入電流波形進(jìn)行控制，使其同步輸入電壓波形。功率因數(shù)，指的是有效功率與總耗電量之間的關(guān)系，基本上功率因數(shù)可以衡量電力被使用的程度，功率因數(shù)值越大，代表其電力利用率越高。開關(guān)電源是一種電容輸入型電路，其電流和電壓之間的相位差會(huì)造成交換功率的損失，而PFC電路就是為了提高功率因數(shù)，提高交流電轉(zhuǎn)直流電的效率。PFC電路分為兩種，一種是

8、被動(dòng)式（無(wú)源）PFC，另一種是主動(dòng)式PFC（有源）電路。原理示意圖：工作原理：輸入電壓經(jīng)L1、L2、L3等組成的EMI濾波器，BRG1整流一路送PFC電感，另一路經(jīng)R1、R2分壓后送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣，用以調(diào)整控制信號(hào)的占空比，即改變Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，穩(wěn)定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，在Q1關(guān)斷時(shí)施放能量。D1是啟動(dòng)二極管。D2是PFC整流二極管，C6、