開關(guān)電源詳解

交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開關(guān)管，將那個(gè)直流加到開關(guān)變壓器初級(jí)上開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負(fù)載輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西，過濾掉電網(wǎng)上的干擾，同時(shí)也過濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾;在功率相同時(shí)，開關(guān)頻率越高，開關(guān)變壓器的體積就越小，但對(duì)開關(guān)管的要求就越高;開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭，以得到需要的輸出;一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路，比如空載、短路等保護(hù)，否則可能會(huì)燒毀開關(guān)電源。主要用于工業(yè)以及一些家用電器上，如電視機(jī)，電腦等開關(guān)電源原理圖分析。

開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)

開關(guān)電源是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。開關(guān)電源的工作原理，簡(jiǎn)單的說是將交流電先整流成直流電，再將直流逆變成交流電，再整流輸出成所需要的直流電壓。

①交流電源經(jīng)整流濾波成直流;

②通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開關(guān)管進(jìn)行高速的導(dǎo)通與截止，將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給開關(guān)變壓器進(jìn)行變壓;

③開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻交流電壓,經(jīng)整流濾波變成直流電供給負(fù)載;

④輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。

開關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕(體積和重量只有線性電源的20～30%)、效率高(一般為60～70%，而線性電源只有30～40%)、自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。

開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)：

由于逆變電路中會(huì)產(chǎn)生高頻電壓，對(duì)周圍設(shè)備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地。

開關(guān)電源電路組成

開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。

一、AC輸入整流濾波電路

① 防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F(xiàn)1、F2、F3會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。

② 輸入電磁干擾濾波電路(EMI)：消除來自電網(wǎng)，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、電器的開關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的干擾，同時(shí)也防止開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散。C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對(duì)C5充電，由于瞬間電流大，加RT1(熱敏電阻)就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減小(RT1是負(fù)溫系數(shù)元件)，這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。

⑵、功率因數(shù)校正電路 PFC (power factor correction)

PFC，意思是功率因數(shù)校正,作用是對(duì)輸入電流波形進(jìn)行控制，使其同步輸入電壓波形。功率因數(shù)，指的是有效功率與總耗電量之間的關(guān)系，基本上功率因數(shù)可以衡量電力被使用的程度，功率因數(shù)值越大，代表其電力利用率越高。開關(guān)電源是一種電容輸入型電路，其電流和電壓之間的相位差會(huì)造成交換功率的損失，而PFC電路就是為了提高功率因數(shù)，提高交流電轉(zhuǎn)直流電的效率。PFC電路分為兩種，一種是被動(dòng)式(無源)PFC，另一種是主動(dòng)式PFC(有源)電路。

二、控制電路

一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的資料，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。

三、檢測(cè)電路

除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表資料。

四、輔助電源

提供所有單一電路的不同要求電源。