開關(guān)電源的作用和原理

開關(guān)電源將是下述內(nèi)容的主要介紹對(duì)象，通過這篇文章，小編希望大家可以對(duì)它的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識(shí)和了解，詳細(xì)內(nèi)容如下。

一、開關(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏安乘積是很小的(在導(dǎo)通時(shí)，電壓低，電流大;關(guān)斷時(shí)，電壓高，電流小)/功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。

與線性電源相比，PWM開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。

控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出(誤差電壓)在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。

開關(guān)電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各有優(yōu)點(diǎn)。

二、開關(guān)電源的作用

開關(guān)電源是一種將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電源裝置。它通過將輸入電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換和調(diào)整，提供給電子設(shè)備穩(wěn)定的電源供應(yīng)。開關(guān)電源具有以下幾個(gè)主要作用：

1、穩(wěn)定電源供應(yīng)：開關(guān)電源可以提供穩(wěn)定的直流電源供應(yīng)，適用于各種電子設(shè)備和電路的工作。相比于傳統(tǒng)的線性電源，開關(guān)電源通常擁有更高的轉(zhuǎn)換效率和更低的功率損耗，因此更加可靠和穩(wěn)定。

2、綜合性能優(yōu)越：開關(guān)電源在輸出電壓穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、負(fù)載調(diào)整性能等方面較傳統(tǒng)電源更具優(yōu)勢(shì)。它可以根據(jù)負(fù)載的變化實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電壓和電流，以滿足電子設(shè)備不同工作狀態(tài)下的電源要求。

3、體積小巧：相比傳統(tǒng)的線性電源，開關(guān)電源可以實(shí)現(xiàn)更小巧的體積設(shè)計(jì)。這使得開關(guān)電源尤其適用于體積有限的應(yīng)用場(chǎng)景，如移動(dòng)設(shè)備、無(wú)線通信設(shè)備等。

4、適應(yīng)性強(qiáng)：開關(guān)電源可以適應(yīng)不同輸入電壓范圍，通常能夠支持廣泛的輸入電壓，如常見的110VAC或220VAC。這使得開關(guān)電源在不同國(guó)家和地區(qū)的電力標(biāo)準(zhǔn)下都能正常工作。

5、低能耗：開關(guān)電源通常具有較高的效率，能夠更有效地將輸入電能轉(zhuǎn)化為輸出電能。這意味著它相對(duì)于傳統(tǒng)線性電源來說，在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)能夠節(jié)省一定的能源消耗。

三、開關(guān)電源噪音解決方案

1. 降低電容并聯(lián)噪音

開關(guān)電源中的電容并聯(lián)是高頻噪音的主要來源，為了降低電容并聯(lián)噪音，需要采取以下措施：

(1)采用有機(jī)電解電容：有機(jī)電解電容的電容量比較小，相應(yīng)的產(chǎn)生的噪音也小。

(2)采用多個(gè)小容值電容并聯(lián)：多個(gè)小容值電容并聯(lián)可以分?jǐn)傠娙莶⒙?lián)產(chǎn)生的噪音。

(3)采用獨(dú)立電源：獨(dú)立電源能有效地降低電容并聯(lián)產(chǎn)生的噪音。

2. 加強(qiáng)屏蔽

屏蔽是有效的降噪方法，通過使用合適的屏蔽材料，可以有效地降低電子設(shè)備和周圍環(huán)境的干擾。

(1)提高屏蔽性能：選用屏蔽性能較好的屏蔽材料，如鐵磁材料、鋁箔、銅箔等。

(2)增加屏蔽層數(shù)：在關(guān)鍵部位一層屏蔽不足以達(dá)到要求時(shí)，可在原有的基礎(chǔ)上增加屏蔽層數(shù)。

3. 降低驅(qū)動(dòng)電壓噪音

開關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)電壓是產(chǎn)生噪音的主要因素之一，為了降低驅(qū)動(dòng)電壓的噪音，可以采取以下措施：

(1)選擇合適的電源：選擇工作性能更加穩(wěn)定的電源對(duì)開關(guān)電源的噪音產(chǎn)生，可極大降低影響。

(2)降低驅(qū)動(dòng)電壓的噪音：可通過電源濾波電容、磁珠、扭矩磁環(huán)、TLPI網(wǎng)絡(luò)等方式降低驅(qū)動(dòng)電壓的噪音。

4. 降低電感漏磁噪音

電感漏磁也是造成開關(guān)電源噪音的原因之一。為了降低電感漏磁噪音，可以采取以下措施：

(1)選用高品質(zhì)的電感：選用電感品質(zhì)好的原材料，可大大降低電感漏磁噪音。

(2)采用磁屏蔽技術(shù)：在關(guān)鍵部位采用磁屏蔽技術(shù)，可以有效地降低電感漏磁產(chǎn)生的噪音。

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