開關(guān)電源的工作原理

近些年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，生產(chǎn)力的發(fā)展，大家對(duì)開關(guān)電源的需求量大大的提高，促使各種各樣的開關(guān)電源技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)之中取得了廣泛的運(yùn)用，社會(huì)各界對(duì)于開關(guān)電源技術(shù)的要求也在慢慢提高，如今的開關(guān)電源的生產(chǎn)能力越來(lái)越大，性能越來(lái)越好，體積更加小，價(jià)位也更加便宜。

一、開關(guān)電源的由來(lái)
在20世紀(jì)50年代因?yàn)楦鞣N因素的制約，火箭需要體型小而且重量輕的開關(guān)電源。因此美國(guó)宇航局發(fā)明了開關(guān)電源。這僅僅開關(guān)電源發(fā)展歷程的開始。之后伴隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源慢慢由航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用向制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用轉(zhuǎn)化，而且又在制造業(yè)領(lǐng)域大量應(yīng)用以后，開關(guān)電源又向民用產(chǎn)品的應(yīng)用發(fā)展。
開關(guān)電源技術(shù)快速的增長(zhǎng)期起源于20世紀(jì)70年代，電力電子理論的建立與完善為開關(guān)電源的發(fā)展提供了一個(gè)良好的理論基礎(chǔ)。可是在應(yīng)用早期，產(chǎn)品存在開關(guān)頻率較低、功率密度較低、可靠性較差的缺陷。所以，在此之后開關(guān)電源的發(fā)展主要是針對(duì)前面所講的缺陷開展改變改善與發(fā)展。歷經(jīng)不停的探索，以及新的元器件和新的理論知識(shí)的補(bǔ)充完善，讓開關(guān)電源技術(shù)變的更加成熟、更適用于各種領(lǐng)域。
我國(guó)從1994年開始較先在通信領(lǐng)域推廣并采用開關(guān)電源。歷經(jīng)二十多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，開關(guān)電源在軍工科技、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們的日常生產(chǎn)生活中發(fā)揮了必要的作用。
二、開關(guān)電源的工作原理
對(duì)于現(xiàn)代開關(guān)電源來(lái)講，其工作原理主要可以分成以下幾種：第1，脈沖寬度調(diào)制，其具開關(guān)頻率是固定底，但可以通對(duì)脈沖寬度的改變，對(duì)占空比開展調(diào)整，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的效果，盡管這種周期性固定的方法可以提高對(duì)濾波電路的支持，但其中也是有缺陷存在，即非常容易受到功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的干擾，造成輸出電壓沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)整，此外，在輸出段通常要開展預(yù)負(fù)載，避免空載時(shí)，出現(xiàn)輸出電壓提高的情況。第2，脈沖頻率調(diào)制，其采用固定的脈沖寬度，可通過(guò)開關(guān)頻率的調(diào)整，改變占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的效果，在此過(guò)程中，脈頻調(diào)制器是較為核心的內(nèi)容，在開展電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要采用固定脈寬發(fā)生器，對(duì)鋸齒波發(fā)生器加以替代，并借助電壓頻率轉(zhuǎn)換器將頻率改變，其穩(wěn)壓原理是在電壓升高時(shí)，控制器信號(hào)輸出的脈沖寬度不會(huì)發(fā)生改變，但其周期會(huì)隨之變長(zhǎng)，進(jìn)而降低占空比，實(shí)現(xiàn)降低電壓的效果。這種工作原理的開關(guān)電源具備較寬的電壓調(diào)整范圍，且輸出段可以不設(shè)置預(yù)負(fù)載。第3，混合調(diào)制，即不設(shè)置固定的開關(guān)頻率和脈沖寬度，使兩者都能發(fā)生改變，這是上述兩種調(diào)制方法的結(jié)合，其中既涵蓋脈寬調(diào)制器，又涵蓋脈頻調(diào)制器，因?yàn)槊}沖寬度以及周期都可以開展單獨(dú)的調(diào)整，因此，其占空比具備較為廣泛的調(diào)整范圍。

三、開關(guān)電源的組成

開關(guān)電源的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。

開關(guān)電源的典型結(jié)構(gòu)圖

2．1主電路
交流電進(jìn)入開關(guān)電源較先通過(guò)整流和濾波轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟?，再通過(guò)開關(guān)電路和高頻開關(guān)變壓器轉(zhuǎn)為高頻率低壓脈沖，隨后再通過(guò)整流和濾波電路，較后輸出低電壓的直流電源。
2．2控制和反饋回路
給開關(guān)器件輸入給定開關(guān)信號(hào)，使開關(guān)器件的打開和關(guān)閉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能量傳送的效果。而且依據(jù)采樣和反饋回路采集輸出，形成負(fù)反饋的閉環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)使開關(guān)電源穩(wěn)定輸出的效果。
2．3保護(hù)電路
當(dāng)開關(guān)電源運(yùn)行不正常時(shí)，能夠限制電流或者關(guān)斷開關(guān)電源等，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)開關(guān)電源負(fù)載的效果。
保護(hù)類型主要包含欠壓電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)以及過(guò)電流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)等口。

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| 發(fā)布時(shí)間：2020.12.01 來(lái)源：

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