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开关电源的运行原理与电路介绍
时间:2021-10-14 08:39:19 点击次数:20

开关电源的运行原理是:

1.交流电源输入经整流滤波成直流。

2.经过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上。

3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载。

4.输出部分经过必定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以到达安稳输出的目的.交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的搅扰,一同也过滤掉电源对电网的搅扰。

在功率相一同,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需求的输出;一般还应该增加一些防护电路,比方空载、短路等防护,不然可能会焚毁开关电源本文是针对开关电源电路首要组成部份的分析:

开关电源的首要组成部分

EMI滤波电路:EMI滤波电路首要效果是滤除外界电网的高频脉冲对电源的搅扰,一同也起到减少开关电源自身对外界的电磁搅扰,在优异的电源中一般都有两极EMI滤波电路。

一级EMI电路:交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相搅扰信号,一同也将电源内部的搅扰信号屏蔽起来,构成了电源抗电磁搅扰的第一道防线。

二级EMI电路:市电进入电源板后先经过电源保险丝,然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分过滤高频杂波,然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以防护电源内部的元件,而限流电阻含有金属氧化物成分,能束缚瞬间的大电流,减少电源对内部元件的电流冲击。

桥式整流器和高压滤波:经过EMI电路滤波后的市电,再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将输入端的交流电转变为脉冲直流电。方式有两种,一种是全桥就是把四个二极管封装在一同,一种是用4个分立的二极管组成桥式整流电路,效果相同,效果也一样。

一般说来,在全桥邻近应该有两个或更多的高大桶状元件,即高压电解电容,其效果是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳的直流电。高压电解电容的运用与开关电路的设计有密切关系,其容量往往是以往电源评测时的焦点,但实际上它的容量和电源的功率毫无关系,不过增大它的容量会减小电源的纹波搅扰,进步电源的电流输出质量。

PFC电路:PFC电路称为功率要素校正或补偿电路,功率要素越高,电能利用率就越大。

现在PFC电路有两种办法,一种是无源式PFC,又称被动式PFC,一种是有源式PFC,又称自动式PFC。无源式PFC是经过一个工频电感来补偿交流输入的基波电流与电压的相位差,迫使电流与电压相位共同,无源PFC功率较低,一般只要65%-70%,且所用的工频电感又大又笨重,但因为本钱低,仍有许多ATX电源选用这种办法。有源PFC是由电子元器件组成的,体积小,重量轻,经过专用的IC去调整电流波形的相位,功率大进步,达95%以上,但因为本钱较高,一般只能在高级使用场合才干看到。

开关三极管与开关变压器:开关电源望文生义其中心就是开关二字。开关三极管和开关变压器是开关电源的中心部件,经过自激式或他激式使开关管作业在丰满、截止(即开、关)状况,然后在开关变压器的副绕组上感应出高频电压,再经过整流、滤波和稳压后输出各种直流电压。开关三极管和开关变压器是ATX电源的中心部件,其质量直接影响电源的好坏和运用寿命,尤其是开关三极管,作业在高反压状况下,没有满足的防护电路,很简略击穿焚毁。开关管的品质直接抉择了电源的安稳性,它也是电源中首要的发热元件,拆开电源后看到的主散热片上的两个晶体管就是开关管。

影响高频开关变压器功用的要素包含铁氧体的功率、磁芯截面积的巨细和磁隙的宽度,截面积过小的变压器简略产生磁丰满而无法输出较大的功率,各个绕组的匝数直接影响输出的电压,一般咱们无法具体的掌握这些参数,所以无法准确的判断变压器究竟能输出多大的功率,只要经过电子负载机测量才干知道,别的,开关变压器的输出端尽管许多,但其中的某些输出端运用的却是相同的绕组,比方+3.3VDC+5VDC就是这样,所以当+3.3VDC输出最大电流时+5VDC就无法输出很大的电流了,所以咱们不能将电源各个输出端的功率进行简略的累加。

除主变压器外,一般电源内还应有两个小变压器,其中一个将开关电路控制信号进行扩大以驱动开关管进行作业,一同还可以将开关管作业的高压区和集成电路作业的低压区进行物理隔绝。别的一个完全是一套独立的小型开关电源,这就是咱们所说的待机电路,其输出的电压为电源的主电路供电,一同经过+5VStandBy端输出到主板来实现唤醒功用。

低压整流滤波电路:经过高频开始变压器降压后的脉动电压相同要运用二极管和电容进行整流和滤波,仅仅此时整流时的作业频率很高,有必要运用具有快速恢复功用的肖特基整流二极管,普通的整流二极管难当此任,而整流部分运用的电容也不能有太大的交流阻抗,不然就无法滤除其中的高频交流成分,因而选择的电容不但容量要大,还要有较低的交流电阻才行,此外还能见到12个体积硕大的带磁心的电感线圈,与滤波电容一同滤除高频的交流成分,确保输出纯洁的直流电。

因为低压流端需求输出很大的电流,所以整流二极管相同会产生很多的热量,这些二极管与前面的开关管都需求独自的散热片进行散热,电源中另一个散热片上所固定的就是这些元件。从这些元件输出的就是各种不同电压的输出电流了。

稳压和防护电路:稳压电路一般是从电源输出端的输出电压取样出部分电压与标准电压作比较,比较出的差值经过扩大后去驱动开关三极管,调理开关管的占空比,然后到达电压的安稳。防护电路的效果是经过检测各端输出电压或电流的改变,当输出端产生短路、过压、过流、过载、欠压等到现象时,防护电路动作,堵截开关管的鼓励信号,使开关管停振,输出电压和电流为零,起到防护效果。

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