開關電源分析

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1、開關電源一、開關電源定義2二、開關電源優(yōu)缺點21.開關穩(wěn)壓電源的優(yōu)點22.開關穩(wěn)壓電源的缺點3三、開關穩(wěn)壓電源的種類3(1)按激勵方式劃分3(2)按調制方式劃分4(4)按開關管電流的工作方式劃分6(5)按開關品體管的類型劃分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)按電路結構劃分9四、開關電源組成及原理101.實際電路102.直流一直流變換原理11五、耦合型自激調頻式開關電源141.交流輸入及整流濾波142.開關管導通回路153.啟動電路164.形成自激振蕩的正反饋電路165.脈寬調整

2、電路176.開關脈沖電路中三極管的保護電路187.輸入電源電壓過壓保護188.自動穩(wěn)壓電路199.多路直流電壓輸出20開關電源一、開關電源定義開關電源是一種控制晶休管通斷時間比率以維持電壓穩(wěn)定輸岀的電源。實際上，開關穩(wěn)壓電源的核心部分是一個直流變壓器二、開關電源優(yōu)缺點1?開關穩(wěn)壓電源的優(yōu)點功耗小，效率高。在下圖中的開關穩(wěn)壓電源電路中，品體管V在激勵信號的激勵下，它交替地工作在導通一截止和截止一導通的開關狀態(tài)，轉換速度很快，頻率一般為50kHz左右，在一些技術先進的國家,可以做到幾百或者近lOOOkHzo這使得開關晶休管V的功耗很小，電源的效率

3、可以大幅度地提高，其效率可達到80%oUiVD￡ChRLUo開關調整元件Eli開關穩(wěn)壓電源原理圖及等效原理El體積小，重量輕。從開關穩(wěn)壓電源的原理框圖可以清楚地看到這里沒有采用笨重的工頻變壓器。由于調整管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，所以開關穩(wěn)壓電源的體積小，重量輕。穩(wěn)壓范圍寬。從開關穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調節(jié)的，輸入信號電壓的變化可以通過調頻或調寬來進行補償，這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸岀電壓。所以開關電源的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。此外，改變占空比的方法

4、有脈寬調制型和頻率調制型兩種。這樣,開關穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點，而冃實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設計人員可以根據(jù)實際應用的要求，靈活地選用各種類型的開關穩(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。開關穩(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，采用開關穩(wěn)壓電源時，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、，有調寬型和調頻型，有單端式和雙端式等等，設計者可以發(fā)揮各種類型電路的特長，設計出能滿足不同應用場合的開關穩(wěn)壓電源。2?開關穩(wěn)壓電源的缺點開關穩(wěn)壓電源的缺點是存在較為嚴重的開關干擾。開關穩(wěn)壓電源中，功率調整開關晶體管v工作在狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過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行抑制、消除和屏蔽，就會嚴重地影響整機的止常工作。此外由于開關穩(wěn)壓電源振蕩器沒有工頻變壓器的隔離，這些干擾就會串入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電了儀器、設備和家用電器受到嚴重的干擾?？谇埃捎趪鴥任㈦娮蛹夹g、阻容器件生產(chǎn)技術以

6、及磁性材料技術與一?些技術先進國家還有一定的差距，因而造價不能進一步降低，也影響到可靠性的進一步提高。所以在我國的電了儀器以及機電一體化儀器中，開關穩(wěn)壓電源還不能得到十分廣泛的普及及使用。特別是對于無工頻變壓器開關穩(wěn)壓電源中的高壓電解電容器、高反壓大功率開關管、開關變壓器的磁芯材料等器件，在我國還處于研究、開發(fā)階段。在一些技術先進國家，開關穩(wěn)壓電源雖然有了一定的發(fā)展，但在實際應用屮也還存在一些問題，不能十分令人滿意。這暴露出開關穩(wěn)壓電源的乂一個缺點，那就是電路結構復雜，故障率高，維修麻煩。對此如果設計者和制造者不予以充分重視，則它將直接影響到

7、開關穩(wěn)壓屯源的推廣應用。當今，開關穩(wěn)壓電源推廣應用比較困難的主要原因就是它的制作技術難度人、維修麻煩和造價成本較高。三、開關穩(wěn)壓電源的種類(1)按激勵方式劃分?他激式電路中專設激勵信號的振蕩器，電路形式如下圖所示。E7他激式?自激式開關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)按調制方式劃分?脈寬調制型振蕩頻率保持不變，通過改變脈沖寬度來改變和調節(jié)輸出電壓的大小，有時通過取樣電路、耦合電路等構成反饋閉環(huán)回路，來穩(wěn)定輸出電壓的幅度。?頻率調制型占空比保持不變，通過改變振蕩器的振蕩頻率來調節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的幅度?；旌险{制型?通過

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