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)時間并保持穩(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效應(yīng)管組成。
開關(guān)電源相對于線性電源來說。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,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)變壓器的勵磁和輸出電壓的相位,可分為正向勵磁型、反激式、單勵磁型和雙勵磁型。
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。然而,由于電路工作在開關(guān)狀態(tài),噪聲相對較大。
示例:降壓開關(guān)電源
讓我們簡單談?wù)劷祲洪_關(guān)電源的工作原理:電路由開關(guān)(實際電路中的三極管或場效應(yīng)管)、續(xù)流二極管、儲能電感、濾波電容等組成。
當(dāng)開關(guān)閉合時,電源通過開關(guān)和電感向負(fù)載供電,并將部分電能儲存在電感和電容中。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。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,從而形成一個環(huán)路。
輸出電壓可以通過控制開關(guān)閉合和斷開的時間來控制(即脈寬調(diào)制)。如果通過輸出電壓來控制開/關(guān)時間,以保持輸出電壓不變,就實現(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(高頻時為VMOS)交替導(dǎo)通。首先,電流流過上橋開關(guān)管,通過利用電感線圈的存儲功能,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,因為這兩個開關(guān)管需要輪流打開和關(guān)閉。
線性電源就不同了,因為沒有開關(guān)的介入,使得供水管道一直在排水,如果有很多,就會漏出來,這就是我們經(jīng)??吹降囊恍┚€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。從這個角度來看,線性電源的轉(zhuǎn)換效率很低,當(dāng)熱量很高時,元器件的使用壽命必然會下降,影響較終的使用效果。
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,需要一個大功率的調(diào)節(jié)管,并配有一個大體積的散熱器,其發(fā)熱嚴(yán)重,效率低,一般在40%到60%之間(也是一個很好的線性電源)。
線性電源的工作方式是,必須有一個從高壓到低壓的降壓裝置。一般來說,它是一個變壓器,還有像KX這樣的其他電源,然后通過整流輸出DC電壓。這樣,體積也很大,相對較重,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,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)時通過電感線圈暫時儲存能量,損耗小,效率高,散熱要求低,但對變壓器和儲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。它的變形金剛只是一個小詞??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。
詞條
詞條說明
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