开关电源是使用现代电力电子技能,操控开关管注册和关断的时刻比率,坚持安稳输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)操控IC和MOSFET构成。跟着电力电子技能的开展和立异,使得开关电源技能也在不断地立异。现在,开关电源以小型、轻量和高效率的特色被广泛使用简直一切的电子设备,是当今电子信息产业飞速开展不行短少的一种电源办法。
开关电源产品广泛使用于工业主动化操控、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器外表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等范畴。
开关电源的根本组成:
开关电源大至由主电路、操控电路、检测电路、辅佐电源四大部份组成,见图1。
1. 主电路
冲击电流限幅:约束接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂涉及阻止本机发生的杂波反应回电网。
整流与滤波:将电网沟通电源直接整流为较滑润的直流电。
逆变:将整流后的直流电变为高频沟通电,这是高频开关电源的中心部分。
输出整流与滤波:依据负载需求,供给安稳牢靠的直流电源。
2. 操控电路
一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去操控逆变器,改动其脉宽或脉频,使输出安稳,另一方面,依据测验电路供给的数据,经维护电路辨别,供给操控电路对电源进行各种维护措施。
3. 检测电路
供给维护电路中正在运转中各种参数和各种外表数据。
4. 辅佐电源
完成电源的软件(长途)发动,为维护电路和操控电路(PWM等芯片)作业供电。
开关电源的作业原理:
开关电源的作业进程适当简单了解,在线性电源中,让功率晶体管作业在线性方法,与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管作业在导通和关断的状况,在这两种状况中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器材上的伏安乘积便是功率半导体器材上所发生的损耗。
与线性电源比较,PWM开关电源更为有用的作业进程是经过“斩波”,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来完成的。脉冲的占空比由开关电源的操控器来调理。一旦输入电压被斩成沟通方波,其幅值就能够经过变压器来升高或下降。经过添加变压器的二次绕组数就能够添加输出的电压值。最终这些沟通波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
操控器的首要意图是坚持输出电压安稳,其作业进程与线性方法的操控器很相似。也便是说操控器的功能块、电压参阅和差错放大器,能够规划成与线性调理器相同。他们的不同之处在于,差错放大器的输出(差错电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转化单元。开关电源有两种首要的作业办法:正激式改换和升压式改换。虽然它们各部分的安置不同很小,可是作业进程相差很大,在特定的使用场合下各有长处。
开关电源便是选用功率半导体器材作为开关元件,经过周期性通断开关,操控开关元件的占空比来调整输出电压。开关元件以必定的时刻距离重复地接通和断开,在开关无件接通时输入电源Vi经过开关S和滤波电路向负载RL供给能量,当开关S断开时,电路中的储能设备(L1、C2、二极管D组成的电路)向负载RL释放在开关接通时所贮存的能量,使负载得到接连而安稳的能量。
VO=TON/T*Vi
VO 为负载两头的电压平均值
TON 为开关每次接通的时刻
T 为开关通断的作业周期
由式可知,改动开关接通时刻和作业周期的份额,VO间电压平均值也随之改动,因而,跟着负载及输入电源电压的改动主动调整TON和T的份额便使输出电压VO坚持不变。改动接通时刻TON和作业周期份额亦即改动脉冲的占空比,这种办法称为“时刻比率操控”(TImeRaTIonControl,缩写为TRC)。
按TRC操控原理,有三种办法:
1. 脉冲宽度调制(PulseWithModulaTIon,缩写为PWM)
开关周期稳定,经过改动脉冲宽度来改动占空比的办法。
2. 脉冲频率调制(PulseFrequencyModulaTIon,缩写为PFM)
导通脉冲宽度稳定,经过改动开关作业频率来改动占空比的办法。
3. 混合调制
导通脉冲宽度和开关作业频率均不固定,互相都能改动的办法,它是以上二种办法的混合。