什么是開關(guān)電源

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開關(guān)電源技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源因其體積小、重量輕、效率高而被廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子設(shè)備中。它是電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展不可或缺的供電方式。

開關(guān)電源是一種利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)控制開關(guān)管開關(guān)時(shí)間比并保持穩(wěn)定輸出電壓的電源。開關(guān)電源一般由脈寬調(diào)制控制集成電路和場(chǎng)效應(yīng)管組成。

開關(guān)電源相對(duì)于線性電源。它的輸入直接將交流電整流成直流電。在高頻振蕩電路的作用下，開關(guān)管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。借助電感(高頻變壓器)，輸出穩(wěn)定的低壓直流電。

由于變壓器鐵芯的尺寸與開關(guān)電源工作頻率的平方成反比，頻率越高，鐵芯越小。這可以大大減少變壓器，并減少電源的重量和體積。由于它直接控制DC，這種電源的效率比線性電源高得多。這節(jié)約了能源，所以很受人們的歡迎。然而，它也有缺點(diǎn)，即電路復(fù)雜，維護(hù)困難，電路污染嚴(yán)重。該電源噪聲高，不適用于某些低噪聲電路。

開關(guān)電源的特性

開關(guān)電源一般由脈寬調(diào)制控制集成電路和場(chǎng)效應(yīng)管組成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開關(guān)電源以其體積小、重量輕、效率高的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子設(shè)備中，顯示出其重要性。

開關(guān)電源的分類

根據(jù)開關(guān)器件在電路中的連接方式，開關(guān)電源一般可分為串聯(lián)開關(guān)電源、并聯(lián)開關(guān)電源和變壓器開關(guān)電源。

其中，變壓器式開關(guān)電源又可分為推挽式、半橋式和全橋式。根據(jù)變壓器的勵(lì)磁和輸出電壓的相位，可分為正向勵(lì)磁型、反激式、單勵(lì)磁型和雙勵(lì)磁型。

開關(guān)電源與普通電源的區(qū)別

普通電源一般是線性電源。線性電源是指調(diào)節(jié)管工作在線性狀態(tài)的電源。然而，它在開關(guān)電源方面是不同的。開關(guān)管(在開關(guān)電源中，我們通常稱之為調(diào)節(jié)管開關(guān)管)工作在開和關(guān)兩種狀態(tài)：開——電阻很小，關(guān)——電阻很大。

開關(guān)電源是一種相對(duì)新型的電源。它具有效率高、重量輕、可升降壓、輸出功率高等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于電路工作在開關(guān)狀態(tài)，噪聲相對(duì)較大。

示例：降壓開關(guān)電源

讓我們簡(jiǎn)單談?wù)劷祲洪_關(guān)電源的工作原理：電路由開關(guān)(實(shí)際電路中的三極管或場(chǎng)效應(yīng)管)、續(xù)流二極管、儲(chǔ)能電感、濾波電容等組成。

當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電源通過(guò)開關(guān)和電感向負(fù)載供電，并將部分電能儲(chǔ)存在電感和電容中。由于電感的自感，開關(guān)接通后電流緩慢增加，即輸出不能立即達(dá)到電源電壓值。

一段時(shí)間后，開關(guān)關(guān)閉，由于電感的自感(電感中的電流在視覺上被認(rèn)為具有慣性效應(yīng))，電路中的電流將保持不變，即從左到右繼續(xù)流動(dòng)。該電流流經(jīng)負(fù)載，從地返回，流向續(xù)流二極管的正極，流經(jīng)二極管，并返回電感的左端，從而形成一個(gè)環(huán)路。

輸出電壓可以通過(guò)控制開關(guān)閉合和斷開的時(shí)間來(lái)控制(即脈寬調(diào)制)。如果通過(guò)檢測(cè)輸出電壓來(lái)控制開/關(guān)時(shí)間，以保持輸出電壓不變，就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。

普通電源和開關(guān)電源具有相同的調(diào)壓管

普通半橋開關(guān)電源的主要工作原理是上橋和下橋的開關(guān)管(高頻時(shí)為VMOS)交替導(dǎo)通。首先，電流流過(guò)上橋開關(guān)管，通過(guò)利用電感線圈的存儲(chǔ)功能，電能集中在線圈中。最后，合上上橋開關(guān)管，打開下橋電感線圈開關(guān)管，電容將持續(xù)向外供電。然后關(guān)閉下橋開關(guān)管，打開上橋允許電流進(jìn)入。這是重復(fù)的。它被稱為開關(guān)電源，因?yàn)檫@兩個(gè)開關(guān)管需要輪流打開和關(guān)閉。

線性電源就不同了，因?yàn)闆]有開關(guān)的介入，使得供水管道一直在排水，如果有很多，就會(huì)漏出來(lái)，這就是我們經(jīng)常看到的一些線性電源調(diào)節(jié)管道的熱量很大，把電用完了，全部轉(zhuǎn)換成熱能。從這個(gè)角度來(lái)看，線性電源的轉(zhuǎn)換效率很低，當(dāng)熱量很高時(shí)，元器件的使用壽命必然會(huì)下降，影響最終的使用效果。

主要區(qū)別：工作方式

線性電源的功率調(diào)節(jié)管總是工作在放大區(qū)，流過(guò)它的電流是連續(xù)的。由于調(diào)節(jié)管功率損耗大，需要一個(gè)大功率的調(diào)節(jié)管，并配有一個(gè)大體積的散熱器，其發(fā)熱嚴(yán)重，效率低，一般在40%到60%之間(也是一個(gè)很好的線性電源)。

線性電源的工作方式是，必須有一個(gè)從高壓到低壓的降壓裝置。一般來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)變壓器，還有像KX這樣的其他電源，然后通過(guò)整流輸出DC電壓。這樣，體積也很大，相對(duì)較重，效率低，發(fā)熱量也大；然而，它也具有紋波小、調(diào)整率好、外部干擾小的優(yōu)點(diǎn)，適用于模擬電路/各種放大器等。

該開關(guān)電源的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，電壓調(diào)節(jié)時(shí)通過(guò)電感線圈暫時(shí)儲(chǔ)存能量，損耗小，效率高，散熱要求低，但對(duì)變壓器和儲(chǔ)能電感也有較高的要求，開關(guān)電源采用低損耗、高磁導(dǎo)率的材料制成。它的變形金剛是一個(gè)小詞?？傂试?0%到98%之間，開關(guān)電源效率高但體積小，但與線性電源的紋波相比，電壓電流調(diào)整率有一定的折扣。