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開(kāi)關(guān)電源工作原理-開(kāi)關(guān)電源的工作模式
開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。下面，小編就為大家講講開(kāi)關(guān)電源的工作原以及工作模式，希望對(duì)大家有所幫助!
開(kāi)關(guān)電源工作原理
開(kāi)關(guān)電源的工作過(guò)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò)“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(lái)實(shí)現(xiàn)的。
脈沖的占空比由開(kāi)關(guān)電源的控制器來(lái)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(guò)變壓器來(lái)升高或降低。通過(guò)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(guò)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(guò)程與線性形式的控制器很類似。也就是說(shuō)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(guò)一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。
開(kāi)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(guò)程相差很大，在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各有優(yōu)點(diǎn)。
開(kāi)關(guān)電源的工作模式
顧名思義，開(kāi)關(guān)電源就是利用電子開(kāi)關(guān)器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等)，通過(guò)控制電路，使電子開(kāi)關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”，讓電子開(kāi)關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。
開(kāi)關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換;后兩種工作模式多用于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。
另外，開(kāi)關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換;后兩種工作方式多用于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。
根據(jù)開(kāi)關(guān)器件在電路中連接的方式，開(kāi)關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源、并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源、變壓器式開(kāi)關(guān)電源等三大類。
其中，變壓器式開(kāi)關(guān)電源(后面簡(jiǎn)稱變壓器開(kāi)關(guān)電源)還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種;根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種;如果從用途上來(lái)分，還可以分成更多種類。
開(kāi)關(guān)電源由什么組成
電源是各種電子設(shè)備必不可缺的組成部分，其性能優(yōu) 劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。由于開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功耗小，轉(zhuǎn)化率高，且體積和重量只有線性電源的 20%—30%，故目前它已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。
電子設(shè)備電氣故障的檢修，本著從易到難的原則，基本上都是先從電源入手，在確定其電源正常后，再進(jìn)行 其他部位的檢修，且電源故障占電子設(shè)備電氣故障的大多數(shù)。故了解開(kāi)頭電源基本工作原理，熟悉其維修技巧和常見(jiàn)故障，有利于縮短電子設(shè)備故障維修時(shí)間，提高 個(gè)人設(shè)備維護(hù)技能。
開(kāi)關(guān)電源的組成
開(kāi)關(guān)電源大至由主電路、控制電路、檢測(cè)電路、輔助電源四大部份組成，見(jiàn)圖1。
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. 檢測(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)電源的工作原理
開(kāi)關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)周期性通斷開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)元件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓。開(kāi)關(guān)元件以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開(kāi)，在開(kāi) 關(guān)無(wú)件接通時(shí)輸入電源Vi通過(guò)開(kāi)關(guān)S和濾波電路向負(fù)載RL提供能量，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電路中的儲(chǔ)能裝置(L1、C2、二極管D組成的電路)向負(fù)載RL釋放 在開(kāi)關(guān)接通時(shí)所儲(chǔ)存的能量，使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量。
VO=TON/T*Vi
VO 為負(fù)載兩端的電壓平均值
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
由式可知，改變開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例，VO間電壓平均值也隨之改變，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的比例便使輸出電壓VO 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，這種方法稱為“時(shí)間比率控制”(TimeRationControl，縮寫(xiě)為 TRC)。
按TRC控制原理，有三種方式：
1. 脈沖寬度調(diào)制(PulseWithModulation，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。
2. 脈沖頻率調(diào)制(PulseFrequencyModulation，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。
3. 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。
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