開關電源的工作原理

近些年來，隨著科技的進步，生產(chǎn)力的發(fā)展，大家對開關電源的需求量大大的提高，促使各種各樣的開關電源技術在當今社會之中取得了廣泛的運用，社會各界對于開關電源技術的要求也在慢慢提高，如今的開關電源的生產(chǎn)能力越來越大，性能越來越好，體積更加小，價位也更加便宜。

一、開關電源的由來
在20世紀50年代因為各種因素的制約，火箭需要體型小而且重量輕的開關電源。因此美國宇航局發(fā)明了開關電源。這僅僅開關電源發(fā)展歷程的開始。之后伴隨著社會生產(chǎn)力和科學技術的發(fā)展，開關電源慢慢由航空航天領域的應用向制造業(yè)領域應用轉(zhuǎn)化，而且又在制造業(yè)領域大量應用以后，開關電源又向民用產(chǎn)品的應用發(fā)展。
開關電源技術快速的增長期起源于20世紀70年代，電力電子理論的建立與完善為開關電源的發(fā)展提供了一個良好的理論基礎?？墒窃趹迷缙?，產(chǎn)品存在開關頻率較低、功率密度較低、可靠性較差的缺陷。所以，在此之后開關電源的發(fā)展主要是針對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的補充完善，讓開關電源技術變的更加成熟、更適用于各種領域。
我國從1994年開始較先在通信領域推廣并采用開關電源。歷經(jīng)二十多年的實踐經(jīng)驗證明，開關電源在軍工科技、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、開關電源的工作原理
對于現(xiàn)代開關電源來講，其工作原理主要可以分成以下幾種：第1，脈沖寬度調(diào)制，其具開關頻率是固定底，但可以通對脈沖寬度的改變，對占空比開展調(diào)整，實現(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導通時間的干擾，造成輸出電壓沒辦法實現(xiàn)寬范圍的調(diào)整，此外，在輸出段通常要開展預負載，避免空載時，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，可通過開關頻率的調(diào)整，改變占空比，實現(xiàn)穩(wěn)壓的效果，在此過程中，脈頻調(diào)制器是較為核心的內(nèi)容，在開展電路設計的過程中，需要采用固定脈寬發(fā)生器，對鋸齒波發(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，控制器信號輸出的脈沖寬度不會發(fā)生改變，但其周期會隨之變長，進而降低占空比，實現(xiàn)降低電壓的效果。這種工作原理的開關電源具備較寬的電壓調(diào)整范圍，且輸出段可以不設置預負載。第3，混合調(diào)制，即不設置固定的開關頻率和脈沖寬度，使兩者都能發(fā)生改變，這是上述兩種調(diào)制方法的結合，其中既涵蓋脈寬調(diào)制器，又涵蓋脈頻調(diào)制器，因為脈沖寬度以及周期都可以開展單獨的調(diào)整，因此，其占空比具備較為廣泛的調(diào)整范圍。

三、開關電源的組成

開關電源的典型結構如圖所示。

開關電源的典型結構圖

2．1主電路
交流電進入開關電源較先通過整流和濾波轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟?，再通過開關電路和高頻開關變壓器轉(zhuǎn)為高頻率低壓脈沖，隨后再通過整流和濾波電路，較后輸出低電壓的直流電源。
2．2控制和反饋回路
給開關器件輸入給定開關信號，使開關器件的打開和關閉，進而實現(xiàn)能量傳送的效果。而且依據(jù)采樣和反饋回路采集輸出，形成負反饋的閉環(huán)回路，實現(xiàn)使開關電源穩(wěn)定輸出的效果。
2．3保護電路
當開關電源運行不正常時，能夠限制電流或者關斷開關電源等，以實現(xiàn)保護開關電源負載的效果。
保護類型主要包含欠壓電壓保護、過電壓保護以及過電流保護和過熱保護等口。

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| 發(fā)布時間：2020.12.01 來源：

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