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开关电源的工作原理

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开关电源的工作原理

近些年来,随着科技的进步,生产力的发展,大家对开关电源的需求量大大的提高,促使各种各样先进的开关电源技术在当今社会之中取得了广泛的运用,社会各界对于开关电源技术的要求也在慢慢提高,如今的开关电源的生产能力越来越大,性能越来越好,体积更加小,价位也更加便宜。

一、开关电源的由来
在20世纪50年代因为各种因素的制约,火箭需要体型小而且重量轻的开关电源。因此 美国宇航局发明了开关电源。这仅仅开关电源发展历程的开始。之后伴随着社会生产力和科学技术的发展,开关电源慢慢由航空航天领域的应用向制造业领域应用转化,而且又在制造业领域大量应用以后,开关电源又向民用产品的应用发展。
开关电源技术快速的增长期起源于20世纪70年代,电力电子理论的建立与完善为开关电源的发展提供了一个良好的理论基础。可是在应用早期,产品存在开关频率较低、功率密度较低、可靠性较差的缺陷。所以,在此之后开关电源的发展主要是针对前面所讲的缺陷开展改变改善与发展。历经不停的探索,以及新的元器件和新的理论常识的补充完善,让开关电源技术变的更加成熟、更适用于各种领域。
我国从1994年开始最先在通信领域推广并采用开关电源。历经二十多年的实践经验证明,开关电源在军工科技、工农业生产、人们的日常生产生活中发挥了必要的作用。
二、开关电源的工作原理
对于现代开关电源来讲,其工作原理主要可以分成以下几种:第1,脉冲宽度调制,其具开关频率是固定底,但可以通对脉冲宽度的改变,对占空比开展调整,实现稳压的效果,尽管这种周期性固定的方法可以提高对滤波电路的支撑,但其中也是有缺陷存在,即非常容易受到功率开关导通时间的干扰,造成 输出电压没办法实现宽范围的调整,此外,在输出段通常要开展预负载,避免空载时,出现输出电压提高的情况。第2,脉冲频率调制,其采用固定的脉冲宽度,可通过开关频率的调整,改变占空比,实现稳压的效果,在此过程中,脉频调制器是最为核心的内容,在开展电路设计的过程中,需要采用固定脉宽发生器,对锯齿波发生器加以替代,并借助电压频率转换器将频率改变,其稳压原理是在电压升高时,控制器信号输出的脉冲宽度不会发生改变,但其周期会随之变长,进而降低占空比,实现降低电压的效果。这种工作原理的开关电源具备较宽的电压调整范围,且输出段可以不设置预负载。第3,混合调制,即不设置固定的开关频率和脉冲宽度,使两者都能发生改变,这是上述两种调制方法的结合,其中既涵盖脉宽调制器,又涵盖脉频调制器,因为脉冲宽度以及周期都可以开展单独的调整,因此 ,其占空比具备最为广泛的调整范围。

三、开关电源的组成

开关电源的典型结构如图所示。

开关电源的典型结构图

2.1主电路
交流电进入开关电源最先通过整流和滤波转变为高压直流电,再通过开关电路和高频开关变压器转为高频率低压脉冲,随后再通过整流和滤波电路,最后输出低电压的直流电源。
2.2控制和反馈回路
给开关器件输入给定开关信号,使开关器件的打开和关闭,进而实现能量传送的效果。而且依据采样和反馈回路采集输出,形成负反馈的闭环回路,实现使开关电源稳定输出的效果。
2.3保护电路
当开关电源运行不正常时,能够限制电流或者关断开关电源等,以实现保护开关电源负载的效果。
保护类型主要包含欠压电压保护、过电压保护以及过电流保护和过热保护等口。

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| 发布时间:2020.12.01    来源:
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