開關(guān)電源特點(diǎn)、分類、工作方式
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-05-12 16:55:33
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。
開關(guān)電源是相對(duì)線性電源說(shuō)的,其輸入端直接將交流電整流變成直流電,再在高頻震蕩電路的作用下,用開關(guān)管控制電流的通斷,形成高頻脈沖電流。在電感(高頻變壓器)的幫助下,輸出穩(wěn)定的低壓直流電。
由于變壓器的磁芯大小與開關(guān)電源工作頻率的平方成反比,頻率越高鐵心越小。這樣就可以大大減小變壓器,使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控制直流,使這種電源的效率比線性電源高很多。這樣就節(jié)省了能源,因此它受到人們的青睞。但它也有缺點(diǎn),就是電路復(fù)雜、維修困難、對(duì)電路的污染嚴(yán)重;電源噪聲大,不適合用于某些低噪聲電路。
開關(guān)電源的特點(diǎn)
開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,目前開關(guān)電源主要以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到幾乎所有的電子設(shè)備,其重要性可見一斑。
開關(guān)電源的分類
根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式,開關(guān)電源總的來(lái)說(shuō)可分為串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。
其中,變壓器式開關(guān)電源還可以進(jìn)一步分成:推挽式、半橋式、全橋式等多種。根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位,又可以分成:正激式、反激式、單激式和雙激式等多種。
開關(guān)電源和普通電源的區(qū)別
普通的電源一般是線性電源,線性電源,是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的電源。而在開關(guān)電源中則不一樣,開關(guān)管(在開關(guān)電源中,我們一般把調(diào)整管叫做開關(guān)管)是工作在開、關(guān)兩種狀態(tài)下的:開 —— 電阻很小,關(guān) —— 電阻很大。
開關(guān)電源是一種比較新型的電源。它具有效率高,重量輕,可升、降壓、輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)。但是由于電路工作在開關(guān)狀態(tài),所以噪聲比較大。
■ 舉例說(shuō)明:降壓型開關(guān)電源
我們來(lái)簡(jiǎn)單的說(shuō)說(shuō)降壓型開關(guān)電源的工作原理:電路由開關(guān)(實(shí)際電路中為三極管或者場(chǎng)效應(yīng)管),續(xù)流二極管、儲(chǔ)能電感、濾波電容等構(gòu)成。
當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),電源通過(guò)開關(guān)、電感給負(fù)載供電,并將部分電能儲(chǔ)存在電感以及電容中。由于電感的自感,在開關(guān)接通后,電流增大得比較緩慢,即輸出不能立刻達(dá)到電源電壓值。
一定時(shí)間后,開關(guān)斷開,由于電感的自感作用(可以比較形象的認(rèn)為電感中的電流有慣性作用),將保持電路中的電流不變,即從左往右繼續(xù)流。這電流流過(guò)負(fù)載,從地線返回,流到續(xù)流二極管的正極,經(jīng)過(guò)二極管,返回電感的左端,從而形成了一個(gè)回路。
通過(guò)控制開關(guān)閉合跟斷開的時(shí)間(即PWM——脈沖寬度調(diào)制),就可以控制輸出電壓。如果通過(guò)檢測(cè)輸出電壓來(lái)控制開、關(guān)的時(shí)間,以保持輸出電壓不變,這就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。
普通電源和開關(guān)電源相同的是都有電壓調(diào)整管,利用反饋原理來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓的,不同的是開關(guān)電源利用開關(guān)管進(jìn)行調(diào)整,普通電源一般利用三極管的線性放大區(qū)進(jìn)行調(diào)整。比較而言,開關(guān)電源的能耗低,對(duì)交流電壓適用范圍要寬,輸出直流的波紋系數(shù)要好,缺點(diǎn)是開關(guān)脈沖干擾。
普通半橋開關(guān)電源的主要工作原理就是上橋和下橋的開關(guān)管(頻率高時(shí)開關(guān)管為VMOS)輪流導(dǎo)通,首先電流通過(guò)上橋開關(guān)管流入,利用電感線圈的存儲(chǔ)功能,將電能集聚在線圈中,關(guān)閉上橋開關(guān)管,打開下橋的開關(guān)管,電感線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關(guān)閉下橋開關(guān)管,再打開上橋讓電流進(jìn)入,就這樣重復(fù)進(jìn)行,因?yàn)橐喠鏖_關(guān)兩開關(guān)管,所以稱為開關(guān)電源。
而線性電源就不一樣了,由于沒有開關(guān)介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就會(huì)漏出來(lái),這就是我們經(jīng)??吹降哪承┚€性電源的調(diào)整管發(fā)熱量很大,用不完的電能,全部轉(zhuǎn)換成了熱能。從這個(gè)角度來(lái)看,線性電源的轉(zhuǎn)換效率就非常低了,而且熱量高的時(shí)候,元件的壽命勢(shì)必要下降,影響終的使用效果。
■ 主要區(qū)別:工作方式
線性電源的功率調(diào)整管總是工作在放大區(qū),流過(guò)的電流是連續(xù)的。由于調(diào)整管上損耗較大的功率,所以需要較大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器,發(fā)熱嚴(yán)重,效率很低,一般在40%~60%(還得說(shuō)是很好的線性電源)。
線性電源的工作方式,從高壓變低壓必須有降壓裝置,一般的都是變壓器,也有別的像KX電源,再經(jīng)過(guò)整流輸出直流電壓。這樣一來(lái)體積也就很大,比較笨重,效率低、發(fā)熱量也大;但也有優(yōu)點(diǎn):紋波小、調(diào)整率好、對(duì)外干擾小、適合用于模擬電路/各類放大器等。
開關(guān)電源它的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài),在電壓調(diào)整時(shí)能量是通過(guò)電感線圈來(lái)臨時(shí)貯存,這樣他的損耗就小,效率也就高,對(duì)散熱的要求低,但它對(duì)變壓器和貯能電感也有了更高的要求,要用低損耗高磁導(dǎo)率的材料來(lái)做。它的變壓器就是一個(gè)字-小。總效率在80%~98%,開關(guān)電源的效率高但體積小,但是和線性電源比它的紋波,電壓電流調(diào)整率就有一定的折扣了。
版權(quán)與免責(zé)聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)必須注明維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng),http://udpf.com.cn,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
- UPS電源中電流電壓傳感器的應(yīng)用2025/9/29 10:25:23
- AC/DC 與 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的工作原理與應(yīng)用2025/9/26 13:06:39
- 線性穩(wěn)壓電源與開關(guān)穩(wěn)壓電源:原理、特性及應(yīng)用2025/9/17 15:37:35
- 直線電機(jī)工作原理與應(yīng)用全解析2025/9/12 9:44:24
- 詳解 BUCK 電路電感額定電流:選型要點(diǎn)與合適數(shù)值2025/9/4 16:05:09
- 交交型變頻器和交直交型變頻器的區(qū)別
- 800G DR8 與其他 800G 光模塊的對(duì)比分析
- UPS電源中電流電壓傳感器的應(yīng)用
- 51單片機(jī)電平特性是什么
- AC/DC 與 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的工作原理與應(yīng)用
- PCB板層設(shè)計(jì)與電磁兼容性的關(guān)系解析
- 接觸器式繼電器怎么區(qū)分 如何測(cè)量好壞
- 車規(guī)級(jí)MCU介紹及應(yīng)用場(chǎng)景
- 電容選型時(shí)如何選擇產(chǎn)品的電壓
- 線性穩(wěn)壓電源與開關(guān)穩(wěn)壓電源:原理、特性及應(yīng)用