開(kāi)關(guān)電源按照什么標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)
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開(kāi)關(guān)電源是一種交直流電轉(zhuǎn)換的電源裝置,它通過(guò)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)動(dòng)作,以高頻率將輸入電壓切換為脈沖信號(hào),然后通過(guò)整流濾波電路將其轉(zhuǎn)換為直流電壓輸出。開(kāi)關(guān)電源具有高效率、小體積、輕重量、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
開(kāi)關(guān)電源工作原理
開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理是通過(guò)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)動(dòng)作,將輸入電壓切換為高頻脈沖信號(hào)。這個(gè)高頻脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器或電感器的變換和濾波電路的處理,最終得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和穩(wěn)定,以滿(mǎn)足不同設(shè)備的電源需求。開(kāi)關(guān)電源具有許多優(yōu)點(diǎn),包括高效率、穩(wěn)定性好、體積小、重量輕、可靠性高等。它廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等領(lǐng)域,成為現(xiàn)代電子技術(shù)中常見(jiàn)的電源類(lèi)型之一。
開(kāi)關(guān)電源分類(lèi)
開(kāi)關(guān)電源可以根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi),以下是幾種常見(jiàn)的分類(lèi)方式:
1.按輸入電源類(lèi)型分類(lèi)分為:
AC-DC開(kāi)關(guān)電源:將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
DC-DC開(kāi)關(guān)電源:將直流電轉(zhuǎn)換為另一種直流電壓。
2.按工作方式分類(lèi):
單端開(kāi)關(guān)電源:只有一個(gè)開(kāi)關(guān)管,適用于低功率應(yīng)用。
雙端開(kāi)關(guān)電源:有兩個(gè)開(kāi)關(guān)管,適用于高功率應(yīng)用。
3.按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi):
按照拓?fù)浯笾驴煞譃?Buck (降壓)、Boost(升壓)、Buck-Boost(降壓-升壓)、Flyback(反激)、Forward(正激)、Two-Transistor Forward(雙晶體管正激)、Push-Pull(推挽)、Half Bridge(半橋)、Full Bridge (全橋)等,這些分類(lèi)方式只是其中的一部分,開(kāi)關(guān)電源還可以根據(jù)其他特定的要求和應(yīng)用進(jìn)行更詳細(xì)的分類(lèi)。
接下來(lái)我們針對(duì)常用的Flyback(反激)、Forward(正激)做一些介紹,正激和反激是兩種不同的開(kāi)關(guān)電源技術(shù),正激式開(kāi)關(guān)電源是指使用正激高頻變壓器隔離耦合能量的開(kāi)關(guān)電源,與之對(duì)應(yīng)的有反激式開(kāi)關(guān)電源。
開(kāi)關(guān)電源電路圖
一、主電路
從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程,包括:
1、輸入濾波器:其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾,同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。
2、整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電,以供下一級(jí)變換。
3、逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電,這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分,頻率越高,體積、重量與輸出功率之比越小。
4、輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源。
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。
開(kāi)關(guān)控制穩(wěn)壓原理
開(kāi)關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開(kāi),在開(kāi)關(guān)K接通時(shí),輸入電源E通過(guò)開(kāi)關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL,在整個(gè)開(kāi)關(guān)接通期間,電源E向負(fù)載提供能量;當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí),輸入電源E便中斷了能量的提供??梢?jiàn),輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的,為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供,開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置,在開(kāi)關(guān)接通時(shí)將一部份能量?jī)?chǔ)存起來(lái),在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),向負(fù)載釋放。圖中,由電感L、電容C2和二極管D組成的電路,就具有這種功能。電感L用以?xún)?chǔ)存能量,在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),儲(chǔ)存在電感L中的能量通過(guò)二極管D釋放給負(fù)載,使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量,因二極管D使負(fù)載電流連續(xù)不斷,所以稱(chēng)為續(xù)流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用
下式表示:
EAB=TON/T*E
式中TON為開(kāi)關(guān)每次接通的時(shí)間,T為開(kāi)關(guān)通斷的工作周期(即開(kāi)關(guān)接通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和)。
由式可知,改變開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例,AB間電壓的平均值也隨之改變,因此,隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比,這種方法稱(chēng)為“時(shí)間比率控制”(Time Ratio Control,縮寫(xiě)為T(mén)RC)。
按TRC控制原理,
有三種方式:
一、脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,縮寫(xiě)為PWM)
開(kāi)關(guān)周期恒定,通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變占空比的方式。
二、脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation,縮寫(xiě)為PFM)
導(dǎo)通脈沖寬度恒定,通過(guò)改變開(kāi)關(guān)工作頻率來(lái)改變占空比的方式。
三、混合調(diào)制
導(dǎo)通脈沖寬度和開(kāi)關(guān)工作頻率均不固定,彼此都能改變的方式,它是以上二種方式的混合