開(kāi)關(guān)電源分類(lèi)盤(pán)點(diǎn)

電源" target="_blank">開(kāi)關(guān)電源作為各類(lèi)電子設(shè)備不可或缺的關(guān)鍵組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)乎電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)，以及能否安全、可靠地進(jìn)行工作。它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、科研、通訊、醫(yī)療以及多種家用電器等領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用，在節(jié)約能源、節(jié)省資源以及保護(hù)環(huán)境等方面均具有重大的意義。

開(kāi)關(guān)電源又稱(chēng)交換式電源、開(kāi)關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓，透過(guò)不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶(hù)端所需求的電壓或電流。

開(kāi)關(guān)電源

二、開(kāi)關(guān)電源的基本組成

1、主電路

沖擊電流限幅：限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。輸入濾波器：其作用是過(guò)濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。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。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。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。

2、控制電路

一方面從輸出端取樣，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。

3、測(cè)電路

提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。

4、輔助電源

實(shí)現(xiàn)電源的軟件(遠(yuǎn)程)啟動(dòng)，為保護(hù)電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

開(kāi)關(guān)電源主要有以下分類(lèi)：

按輸入輸出類(lèi)型分

AC/DC 開(kāi)關(guān)電源：

將交流電壓變換為直流電壓的開(kāi)關(guān)電源，通常把市電 220V、50Hz 或 60Hz 的交流電壓轉(zhuǎn)換為所需的直流電壓供電，并實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)與直流輸出之間的電氣隔離。其功率范圍較廣，從幾瓦到幾千瓦都有，常見(jiàn)的如電腦電源、手機(jī)充電器等

DC/DC 開(kāi)關(guān)電源：

是將一種直流電壓變換為另一種直流電壓的開(kāi)關(guān)電源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)直流輸入電源與直流輸出電壓之間的電氣隔離，功率范圍一般在幾瓦到幾百瓦。例如，在一些電子設(shè)備中，將電池的直流電壓轉(zhuǎn)換為不同電壓值為芯片、顯示屏等供電

按電氣隔離方式分

隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器：

輸入與輸出之間有電氣隔離，通常采用變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。按有源功率器件的個(gè)數(shù)來(lái)分，單管的有正激式和反激式兩種;雙管的有雙管正激式、雙管反激式、推挽式和半橋式四種;四管的則是全橋 DC/DC 轉(zhuǎn)換器.

非隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器：

輸入與輸出之間無(wú)電氣隔離，按有源功率器件的個(gè)數(shù)，可分為單管、雙管和四管三類(lèi)。其中單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式、升壓式、升壓降壓式、Cuk、Zeta、Sepic 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器

按能量傳輸方式分

單向傳輸 DC/DC 轉(zhuǎn)換器：

能量只能從電源側(cè)向負(fù)載側(cè)傳輸，大多數(shù)常規(guī)的開(kāi)關(guān)電源都屬于此類(lèi).

雙向傳輸 DC/DC 轉(zhuǎn)換器：

既可以從電源側(cè)向負(fù)載側(cè)傳輸功率，也可以從負(fù)載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率，適用于一些需要能量回饋或雙向能量流動(dòng)的特殊應(yīng)用場(chǎng)合，如電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)等.

按控制方式分

自激式轉(zhuǎn)換器：

借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管自持周期性開(kāi)關(guān)，如洛耶爾轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器.

他控式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器：

開(kāi)關(guān)器件的控制信號(hào)由外部專(zhuān)門(mén)的控制電路產(chǎn)生.

按開(kāi)關(guān)條件分

硬開(kāi)關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器：

開(kāi)關(guān)器件是在承受電壓或流過(guò)電流的情況下開(kāi)通或關(guān)斷電路的，開(kāi)通或關(guān)斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗，即開(kāi)關(guān)損耗。且開(kāi)關(guān)頻率越高，開(kāi)關(guān)損耗越大，同時(shí)還會(huì)激起電路分布電感和寄生電容的振蕩，帶來(lái)附加損耗，因此其開(kāi)關(guān)頻率不能太高.

軟開(kāi)關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器：

開(kāi)關(guān)管在開(kāi)通或關(guān)斷過(guò)程中，或是加于其上的電壓為零，即零電壓開(kāi)關(guān);或是通過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流為零，即零電流開(kāi)關(guān)。這種軟開(kāi)關(guān)方式可以顯著減小開(kāi)關(guān)損耗以及開(kāi)關(guān)過(guò)程中激起的振蕩，使開(kāi)關(guān)頻率可以大幅度提高，為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造了條件.

按功能及應(yīng)用分

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器：

屬于簡(jiǎn)易的 DC/DC 開(kāi)關(guān)電源，輸入電壓與輸出電壓沒(méi)有電氣隔離，但轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 95% 以上，一般用在電氣設(shè)備、電子設(shè)備內(nèi)部的電壓轉(zhuǎn)換，如筆記本電腦主板上的各種電壓變換器

模塊電源：

將電源電路集成為一個(gè)模塊，既有 AC/DC 模塊，也有 DC/DC 模塊，其輸入電壓和輸出電壓有多種規(guī)格可供選擇，功率范圍一般為幾瓦到幾十瓦，具有體積小、重量輕、可靠性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、儀器儀表等領(lǐng)域

電源適配器：

小型便攜式電子設(shè)備及電子電器的供電電源變換設(shè)備，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等的充電器，通常由外殼、變壓器、電感、電容、PCB 板、控制 IC 等元器件組成。

開(kāi)關(guān)電源可以按照不同的方式進(jìn)行分類(lèi)：

按激勵(lì)方式分

自激式開(kāi)關(guān)電源：

由開(kāi)關(guān)管和變壓器等構(gòu)成正反饋環(huán)路來(lái)產(chǎn)生振蕩信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。它不需要外部的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性稍差，常用于小功率電源。

他激式開(kāi)關(guān)電源：

需要外部的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的工作，如通過(guò)專(zhuān)門(mén)的控制芯片產(chǎn)生 PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)。這種電源的穩(wěn)定性和精度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能，適用于大功率、高精度要求的場(chǎng)合。

按調(diào)制方式分

脈寬調(diào)制(PWM)型開(kāi)關(guān)電源：

通過(guò)改變脈沖寬度(占空比)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，是最常見(jiàn)的一種開(kāi)關(guān)電源。在固定的開(kāi)關(guān)頻率下，當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)反饋控制電路調(diào)整脈沖寬度，使輸出電壓保持穩(wěn)定。

脈頻調(diào)制(PFM)型開(kāi)關(guān)電源：

保持脈沖寬度不變，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。在輕負(fù)載時(shí)，可以降低開(kāi)關(guān)頻率以減小開(kāi)關(guān)損耗;在重負(fù)載時(shí)，提高開(kāi)關(guān)頻率保證輸出電壓穩(wěn)定。這種電源在低功耗應(yīng)用場(chǎng)景下有較好的效率表現(xiàn)。

混合調(diào)制型開(kāi)關(guān)電源：

結(jié)合了 PWM 和 PFM 兩種調(diào)制方式，根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)切換調(diào)制方式，綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，能夠在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率。

按輸出電壓類(lèi)型分

直流 - 直流(DC - DC)開(kāi)關(guān)電源：

用于將一個(gè)直流電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)直流電壓，比如將 12V 直流轉(zhuǎn)換為 5V 直流。它在便攜式電子設(shè)備、分布式電源系統(tǒng)等中廣泛應(yīng)用。

交流 - 直流(AC - DC)開(kāi)關(guān)電源：

主要功能是將交流輸入電壓(如市電 220V、110V)轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流輸出電壓，像電腦電源適配器、手機(jī)充電器等都是這種類(lèi)型。

按功率大小分

小功率開(kāi)關(guān)電源：

功率一般在 100W 以下，常用于小型電子設(shè)備，如手機(jī)充電器(5 - 10W)、小型電子詞典電源等。

中功率開(kāi)關(guān)電源：

功率范圍通常在 100W - 1kW 之間，應(yīng)用于一些中型的電子設(shè)備，如液晶電視電源(100 - 300W)、小型工業(yè)控制電源等。

大功率開(kāi)關(guān)電源：

功率在 1kW 以上，主要用于大型工業(yè)設(shè)備、通信基站、服務(wù)器等大功率負(fù)載的供電系統(tǒng)。

按電路結(jié)構(gòu)分

反激式開(kāi)關(guān)電源：

變壓器在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，關(guān)斷時(shí)將能量傳遞到次級(jí)繞組輸出。它的電路簡(jiǎn)單，成本較低，適用于小功率、多路輸出的場(chǎng)合。

正激式開(kāi)關(guān)電源：

變壓器初級(jí)繞組在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)直接將能量傳遞到次級(jí)繞組，然后通過(guò)整流和濾波輸出。這種電源的輸出紋波較小，功率可以做得較大，但電路相對(duì)復(fù)雜，成本較高。

推挽式開(kāi)關(guān)電源：

使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流信號(hào)，通過(guò)變壓器耦合到次級(jí)繞組，再經(jīng)過(guò)整流濾波得到直流輸出。它的優(yōu)點(diǎn)是功率較大，效率高，但電路復(fù)雜，對(duì)開(kāi)關(guān)管的一致性要求較高。

半橋和全橋式開(kāi)關(guān)電源：

半橋電路使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管和一個(gè)帶有中心抽頭的變壓器初級(jí)繞組，全橋電路則使用四個(gè)開(kāi)關(guān)管。它們都能實(shí)現(xiàn)大功率輸出，輸出紋波小，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，主要用于大功率工業(yè)電源和服務(wù)器電源等場(chǎng)合。