什么是開關(guān)電源?開關(guān)電源有什么作用?原理是什么?

開關(guān)電源是電源中的一種類別，采用開關(guān)電源可以有效節(jié)省能源。為增進(jìn)大家對開關(guān)電源的認(rèn)識，本文將對開關(guān)電源，以及開關(guān)電源的組成、開關(guān)電源的原理予以介紹。如果你對開關(guān)電源具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、開關(guān)電源

開關(guān)電源不同于線性電源，開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開關(guān)電源本身是不會消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時間來達(dá)到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會消耗電能。開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)殚_關(guān)電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關(guān)電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。

若電源的高效率、體積及重量是考慮重點(diǎn)時，開關(guān)電源比線性電源要好。不過開關(guān)電源比較復(fù)雜，內(nèi)部晶體管會頻繁切換，若切換電流尚未加以處理，可能會產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備，而且若開關(guān)電源沒有特別設(shè)計，其電源功率因數(shù)可能不高。

開關(guān)電源的前身是線性穩(wěn)壓電源。在開關(guān)電源出現(xiàn)之前，許多控制設(shè)備的工作電源都采用線性穩(wěn)壓電源。由于計算機(jī)等電子裝置的集成度不斷增加，功能越來越強(qiáng)，他們的體積卻越來越小，因此迫切需要體積小、重量輕、效率高、性能好的新型電源，這就成了開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動力。

新型電力電子器件的發(fā)展給開關(guān)電源的發(fā)展提供了物質(zhì)條件。在 20 世紀(jì) 60 年代末，巨型晶體管(GTR)的出現(xiàn)，使得采用高工作頻率的開關(guān)電源得以問世，那時確定的開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)一直沿用至今。后來隨著電力 MOSFET 的應(yīng)用，開關(guān)電源的頻率進(jìn)一步提高，使得電源體積更小，重量更輕，功率密度進(jìn)一步提高。在 20 世紀(jì) 80 年代，IGBT 的出現(xiàn)讓僅適用于小功率場合的開關(guān)電源在中大功率直流電源也得以發(fā)揮。在 20 世紀(jì) 80 年代后 20 年為了解決因開關(guān)頻率提高而引發(fā)的電磁干擾問題，出現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù)開關(guān)電路。隨后在 20 世紀(jì) 90 年代，為了提高開關(guān)電源的功率因數(shù)，出現(xiàn)了功率因數(shù)校正技術(shù)(PFC)。

目前除了對直流輸出電壓的紋波要求極高的場合外，開關(guān)電源已經(jīng)全面取代了線性穩(wěn)壓電源，主要用于小功率場合。例如：計算機(jī)、電視機(jī)、各種電子儀器的電源。在許多中等容量范圍內(nèi)，開關(guān)電源逐步取代了相控電源，例如：通信電源領(lǐng)域、電焊機(jī)、電鍍裝置等的電源。

二、開關(guān)電源組成

開關(guān)電源大致由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四大部分組成。

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，提供控制電路對電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。

3、檢測電路提供保護(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，為保護(hù)電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

三、開關(guān)電源的基本原理

簡單地說,開關(guān)電源的工作原理是:

1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流;

2.通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關(guān)管,將那個直流加到開關(guān)變壓器初級上;

3.開關(guān)變壓器次級感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載;

4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。

以上便是此次小編帶來的開關(guān)電源相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對開關(guān)電源已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!