開(kāi)關(guān)電源分析

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1、開(kāi)關(guān)電源一、開(kāi)關(guān)電源定義2二、開(kāi)關(guān)電源優(yōu)缺點(diǎn)21.開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)22.開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)3三、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的種類3(1)按激勵(lì)方式劃分3(2)按調(diào)制方式劃分4(4)按開(kāi)關(guān)管電流的工作方式劃分6(5)按開(kāi)關(guān)品體管的類型劃分6(6)按晶體管的連接的連接方式劃分7(7)按輸入與輸出的電壓人小劃分8(8)按工作方式劃分8(9)按電路結(jié)構(gòu)劃分9四、開(kāi)關(guān)電源組成及原理101.實(shí)際電路102.直流一直流變換原理11五、耦合型自激調(diào)頻式開(kāi)關(guān)電源141.交流輸入及整流濾波142.開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通回路153.啟動(dòng)電路164.形成自激振蕩的正反饋電路165.脈寬調(diào)整

2、電路176.開(kāi)關(guān)脈沖電路中三極管的保護(hù)電路187.輸入電源電壓過(guò)壓保護(hù)188.自動(dòng)穩(wěn)壓電路199.多路直流電壓輸出20開(kāi)關(guān)電源一、開(kāi)關(guān)電源定義開(kāi)關(guān)電源是一種控制晶休管通斷時(shí)間比率以維持電壓穩(wěn)定輸岀的電源。實(shí)際上，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的核心部分是一個(gè)直流變壓器二、開(kāi)關(guān)電源優(yōu)缺點(diǎn)1?開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)功耗小，效率高。在下圖中的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路中，品體管V在激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)下，它交替地工作在導(dǎo)通一截止和截止一導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度很快，頻率一般為50kHz左右，在一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家,可以做到幾百或者近lOOOkHzo這使得開(kāi)關(guān)晶休管V的功耗很小，電源的效率

3、可以大幅度地提高，其效率可達(dá)到80%oUiVD￡ChRLUo開(kāi)關(guān)調(diào)整元件Eli開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源原理圖及等效原理El體積小，重量輕。從開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的原理框圖可以清楚地看到這里沒(méi)有采用笨重的工頻變壓器。由于調(diào)整管V上的耗散功率大幅度降低后，乂省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因，所以開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的體積小，重量輕。穩(wěn)壓范圍寬。從開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由激勵(lì)信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)的，輸入信號(hào)電壓的變化可以通過(guò)調(diào)頻或調(diào)寬來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸岀電壓。所以開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。此外，改變占空比的方法

4、有脈寬調(diào)制型和頻率調(diào)制型兩種。這樣,開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，而冃實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，靈活地選用各種類型的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率口前基木上是工作在50kHz,是線性穩(wěn)壓電源的1000倍，這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了500b倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源時(shí)，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/500—l/1000o電路形式靈活多樣。例如，有自激式和他激式

5、，有調(diào)寬型和調(diào)頻型，有單端式和雙端式等等，設(shè)計(jì)者可以發(fā)揮各種類型電路的特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)出能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。2?開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是存在較為嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)干擾。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中，功率調(diào)整開(kāi)關(guān)晶體管v工作在狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過(guò)電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會(huì)嚴(yán)重地影響整機(jī)的止常工作。此外由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒(méi)有工頻變壓器的隔離，這些干擾就會(huì)串入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電了儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重的干擾。口前，由于國(guó)內(nèi)微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以

6、及磁性材料技術(shù)與一?些技術(shù)先進(jìn)國(guó)家還有一定的差距，因而造價(jià)不能進(jìn)一步降低，也影響到可靠性的進(jìn)一步提高。所以在我國(guó)的電了儀器以及機(jī)電一體化儀器中，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源還不能得到十分廣泛的普及及使用。特別是對(duì)于無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的高壓電解電容器、高反壓大功率開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器的磁芯材料等器件，在我國(guó)還處于研究、開(kāi)發(fā)階段。在一些技術(shù)先進(jìn)國(guó)家，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源雖然有了一定的發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用屮也還存在一些問(wèn)題，不能十分令人滿意。這暴露出開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的乂一個(gè)缺點(diǎn)，那就是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維修麻煩。對(duì)此如果設(shè)計(jì)者和制造者不予以充分重視，則它將直接影響到

7、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓屯源的推廣應(yīng)用。當(dāng)今，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源推廣應(yīng)用比較困難的主要原因就是它的制作技術(shù)難度人、維修麻煩和造價(jià)成本較高。三、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的種類(1)按激勵(lì)方式劃分?他激式電路中專設(shè)激勵(lì)信號(hào)的振蕩器，電路形式如下圖所示。E7他激式?自激式開(kāi)關(guān)管兼作振蕩器屮的振蕩管，電路形式如下圖所示。S8自激式(2)按調(diào)制方式劃分?脈寬調(diào)制型振蕩頻率保持不變，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變和調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，有時(shí)通過(guò)取樣電路、耦合電路等構(gòu)成反饋閉環(huán)回路，來(lái)穩(wěn)定輸出電壓的幅度。?頻率調(diào)制型占空比保持不變，通過(guò)改變振蕩器的振蕩頻率來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的幅度?；旌险{(diào)制型?通過(guò)

8、調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間的振蕩頻率來(lái)完成調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓幅度的目的。(3)按儲(chǔ)能電感與負(fù)載的連接方式劃分?串聯(lián)型儲(chǔ)能電感串聯(lián)在輸入與輸出電壓Z間，電路形式如下圖所示。（三極管