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開關電源的原理電路你知道嗎?
文章來源:handler    時間:2021-05-26 10-38-16

  隨著電子技術程度的開展,早前電氣控制范疇做為輔助回路電源被普遍運用的工頻變壓器(多為降壓式),由于體積大、能耗高以及需求后續電子線路等缺陷,而大范圍地的被體積小、重量輕、一體化的開關電源所取代。

    開關電源產品普遍應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯現器,LED燈具,通訊設備,視聽產品,安防監控,LED燈帶,電腦機箱,數碼產品和儀器類等范疇。

    開關電源的工作過程相當容易了解,在線性電源中,讓功率晶體管工作在線性形式,與線性電源不同的是,PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態,在這兩種狀態中,加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(在導通時,電壓低,電流大;關斷時,電壓高,電流小)/功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。

    二,開關電源的原理電路

    1。根本電路

    經過整流電路和濾波電路的整流濾波后,交流電壓變為包含一定脈動重量的直流電壓。經過高頻轉換器將該電壓轉換成希冀電壓值的方波,最后對該方波電壓停止整流。濾波成為所需的直流電壓。

    控制電路是一個脈寬調制器,主要由采樣器,比擬器,振蕩器,脈寬調制和參考電壓等電路組成。如今,電路的這一局部已集成在一同,從而構成了用于開關電源的各種集成電路。控制電路用于調理高頻開關元件的開關時間比,以到達穩定輸出電壓的目的。

    2。單端反激式開關電源

    電路中所謂的單端意味著高頻轉換器的磁芯僅在磁滯回路的一側工作。所謂反激是指當開關VT1接通時,高頻變壓器T的初級繞組的感應電壓為正和負,整流二極管VD1處于截止狀態,能量存儲在初級繞組。當開關管VT1斷開時,存儲在變壓器T的初級繞組中的能量將在經過次級繞組和VD1整流并由電容器C濾波后輸出到負載。

    單端反激式開關電源是本錢最低的電源電路,輸出功率為20-100W,能夠同時輸出不同的電壓,并具有更好的穩壓率。獨一的缺陷是輸出紋波電壓大且外部特性差,因而適用于相對固定的負載。

    單端反激式開關電源運用的開關管VT1的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍,工作頻率在20到200kHz之間。

    3。單端正向開關電源

    該電路的方式相似于單端反激電路,但工作條件不同。當開關管VT1翻開時,VD2也開啟,然后電網將能量傳輸到負載,濾波電感L貯存能量;當開關管VT1被切斷時,電感器L繼續經過續流二極管VD3向負載釋放能量。

    電路中還有一個鉗位線圈和一個二極管VD2,可將開關VT1的最大電壓限制為電源電壓的兩倍。為了滿足死心復位條件,即樹立了磁通量并

    復位時間應相等,以使電路中脈沖的占空比不能大于50%。由于當開關管VT1接通時,電路經過變壓器將能量傳輸到負載,所以輸出功率范圍十分大,并且能夠輸出50-200W的功率。電路中運用的變壓器構造復雜且體積大。因而,該電路的實踐應用較少。

    4。自激式開關電源

    這是一種由間歇振蕩電路和普遍運用的根本電源組成的開關電源。

    當銜接電源時,啟動電流在R1處提供應開關VT1,因而VT1開端導通,其集電極電流Ic在L1中線性增加,并且VT1的基極被感應為正,而負值為負。正反應電壓在L2中傳輸。快速使VT1飽和。同時,感應電壓為C1充電。隨著C1的充電電壓增加,VT1的基極電勢逐步變低,招致VT1分開飽和區,Ic開端降落,并且VT1的基極被感應為負,并且在L2中感應動身射極。正電壓使VT1快速截止。此時,二極管VD1導通,并且存儲在高頻變壓器T的一次繞組中的能量被釋放給負載。當VT1關閉時,L2中沒有感應電壓,并且直流電源輸入電壓經過R1反向充電至C1,逐步增加VT1的基極電勢,將其翻開,然后再次翻轉以到達飽和,因而電路將重復振蕩。在這里,就像單端反激式開關電源一樣,變壓器T的次級繞組將所需的電壓輸出到負載。

    自激式開關電源中的開關管起著開關和振蕩的雙重作用,因而省略了控制電路。由于負載位于變壓器的次級側,并且工作在反激狀態,因而具有將輸入和輸出彼此隔離的優點。該電路不只適用于大功率電源,還適用于低功率電源。

    5,推挽式開關電源

    它屬于雙端轉換電路,高頻變壓器的磁芯作用于磁滯回線的兩側。該電路運用兩個開關管VT1和VT2。在外部鼓勵方波信號的控制下,兩個開關管交替翻開和關閉。在變壓器T次級組中取得方波電壓,整流后的濾波器變為所需的DCVoltage。

    該電路的優點是兩個開關管易于驅動。主要缺陷是開關管的耐壓應到達電路峰值電壓的兩倍。電路的輸出功率十分大,通常在100-500W的范圍內。

    6。降壓開關電源

    當開關管VT1導通時,二極管VD1截止,并且輸入的整流電壓經過VT1和L充電至C。該電流增加了電感器L中的能量存儲。當開關管VT1斷開時,電感器L感應出左正負電壓,并且經過負載RL和續流二極管VD1釋放存儲在電感器L中的能量,以堅持輸出DC電壓不變。電路輸出的直流電壓的電平由施加到VT1的基極的脈沖寬度肯定。

    該電路運用更少的組件,并且與下面描繪的其他兩個電路相同,這只能經過運用電感器,電容器和二極管來完成。

    7。升壓開關電源

    當開關VT1導通時,電感器L存儲能量。當開關管VT1關斷時,電感器L感測到左負右正電壓,該正負電壓疊加在輸入電壓上,并經過二極管VD1向負載供電,從而輸出電壓大于輸入電壓,從而構成升壓開關電源。

    8。反向開關電源

    該電路也稱為降壓-升壓開關電源。無論開關管VT1之前的脈動直流電壓高于還是低于輸出端的穩定電壓,電路都能夠正常工作。

    當開關VT1接通時,電感器L貯存能量,二極管VD1斷開,并且負載RL由電容器C的最后一次充電供電。當開關VT1截止時,電感器L中的電流繼續循環,并且感應出負電壓和正電壓以經過二極管VD1向負載供電,并同時為電容器C充電。

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