開關電源的原理特點及分類

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開關電源的原理特點及分類

開關電源是運用現(xiàn)代電力電子技術，操縱開關管啟用和關閉的時間比率，維持平穩(wěn)輸出電壓的一種電源，開關電源通常由脈沖寬度調(diào)制（PWM）操縱IC和MOSFET構(gòu)成。伴隨著電力電子技術的發(fā)展壯大和創(chuàng)新，促使開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新。現(xiàn)階段，開關電源以小型、輕量和高效率的優(yōu)勢被廣泛用于幾乎所有的電子產(chǎn)品，是當下電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。伴隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展壯大，開關電源慢慢地走上國際舞臺，電源的體積也慢慢趨于模塊化和小型化，電源的抗擾水平也更加強。
1開關電源
開關電源是開關穩(wěn)壓電源的通稱，通常指輸入為交流電壓、輸出為直流電壓的AC-DC逆變電路。開關電源里面的功率開關管工作在高頻開關狀態(tài)，本身耗費的電量很低，電源效率可以達到75%~90%，比一般線性穩(wěn)壓電源（線性電源）提升 1倍。
線性電源與開關電源的差異，就是線性電源的調(diào)壓能夠看作是調(diào)阻值調(diào)壓，就好比調(diào)整滑動變阻器使電壓發(fā)生改變。開關電源則能夠看作是通過調(diào)整開關的頻率而使電壓發(fā)生變化。
開關電源分類
1.無工頻變壓器式開關電源
無工頻變壓器式開關電源是通過體積小的高頻變壓器來替代笨重的工頻變壓器，實驗與電網(wǎng)隔離的。因為開關電源里面元器件工作在高頻開關狀態(tài)，因此本身耗費的電量很低，電源效率比一般線性電源提升 1倍。
2.開關電源穩(wěn)壓器
開關電源穩(wěn)壓器是一種開關式集成電源穩(wěn)壓器，他將PWM控制器、功率輸出級、保護電路等集成在一個芯片中，電源穩(wěn)壓器效率可以達到90%以上，有的還能持續(xù)調(diào)整輸出電壓，適用于生產(chǎn)從幾十瓦至幾百瓦的開關電源。
3.單片開關電源
單片開關電源是將開關電源的主要電路都集成在芯片中，能實現(xiàn)輸出隔離、脈寬調(diào)制及多種保護功能，其集成度較高。單片開關電源通過輸入整流濾波器適配85~265V、47~400Hz的交流電。并且它具備高集成度、高性價比、較簡外圍電路、較佳性能指標等優(yōu)勢，如今已成為開發(fā)600W以下中、小功率開關電源、精密開關電源及開關電源模塊化的優(yōu)選集成電路。
開關電源的原理特點及分類

開關電源工作方式
開關電源按控制基本原理來分類，可以有下面4種分類：
（1）脈沖寬度調(diào)制PWM，即脈寬調(diào)制式。根據(jù)調(diào)整脈沖寬度達到穩(wěn)壓目標，其關鍵是PWM控制器。這種方法開關電源的使用較為廣泛，其占空比調(diào)整范圍大，PWM還能夠和主系統(tǒng)的時鐘保持同步。
（2）脈沖頻率調(diào)制PFM，即脈頻調(diào)制式：與脈寬調(diào)試類似，它是根據(jù)調(diào)整開關頻率來達到穩(wěn)壓目標，其關鍵是PFM控制器。這種方法適合于便攜式設備，它在低占空比、低頻條件下降低控制芯片的靜態(tài)電流。
（3）脈沖密度調(diào)制PDM，即脈密調(diào)制式：其優(yōu)點是脈寬恒定，根據(jù)調(diào)整脈沖數(shù)達到穩(wěn)壓目標。它選用零電壓技術，能明顯降低功率開關管耗損。
（4）混合調(diào)制式：它是PWM和PFM的組合。開關周期開關周期和脈沖寬度都可調(diào)。PWM控制器既可作為一片獨立的集成電路使用，也可被集成開關穩(wěn)壓器中，或集成在開關電源中。
這其中，開關穩(wěn)壓器屬于DC-DC變換器，開關電源通常為AC-DC變換器。去除前端整流濾波部分就可以當做是DC-DC變換器，再加上前端整流濾波部分就是一個AC-DC變換器。
4開關電源基本原理
開關電源的基本原理主要由下面7部分構(gòu)成：
（1）輸入整流濾波器，包括整流橋和輸入濾波電容。
（2）單片開關電源，內(nèi)含功率開關管和控制器(含振蕩器、基準電壓源、誤差放大器和PWM比較器)，MOSFET。
（3）漏極鉗位保護電路。
（4）高頻變壓器。
（5）輸出整流濾波器。
（6）光耦反饋電路。
（7）偏置電路，給光耦合器的光敏三極管給予偏壓。
5基本原理研究
穩(wěn)壓基本原理研究如下所示：當因為某些情況導致V升高，這時候LED上的電流就升高，根據(jù)光耦器使接收管的發(fā)射極電流升高，進而使TOPSWITCH的控制端電流變大，占空比變小，導致V下降，從而達到穩(wěn)壓的作用。
6結(jié)語
從上述我們可以得出開關電源作為目前電源領域的嬌子，它還有相當長的生命周期，并且優(yōu)勢明顯。從運行基本原理上看很多因素都會影響開關電源的品質(zhì)，并且其他保護電路的增加也會使開關電源安全系數(shù)得到更高保障，隔離的選取也會影響電源的反應程度。
開關電源充分考慮廣大企業(yè)界的電源需求，不管是電源體積還是電源安全系數(shù)都做到極致，確保各大企業(yè)設計板電源電路穩(wěn)定輸出，給予電源設計支持，達到真正意義上的用戶與生產(chǎn)廠家的互動。

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| 發(fā)布時間：2020.12.04 來源：

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