24v開關(guān)電源原理及電路

開關(guān)電源是將交流電源轉(zhuǎn)換為電子電氣設(shè)備的直流電源的產(chǎn)品，具有體積小、重量輕、紋波低、效率高、運(yùn)行噪聲低、工作溫升低以及成本低的特點(diǎn)，表現(xiàn)短路和過載保護(hù)和軟啟動(dòng)功能可有效保護(hù)負(fù)載電路免受損壞，是傳統(tǒng)變壓器的理想替代品。開關(guān)電源廣泛用于廣告燈箱，通信設(shè)備，工業(yè)自動(dòng)化，低功率直流電動(dòng)機(jī)電源以及其他需要將220V或110V交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源的地方。

在開關(guān)電源中，24伏屬于安全電壓范圍，所以稱之為24V開關(guān)電源。

目前市場(chǎng)上常見的48v、36v、27v、12v等都屬于低壓產(chǎn)品，24V也是低壓的一種類型。

原理：

24V開關(guān)電源是一種高頻逆變開關(guān)電源。開關(guān)管由電路控制，以提供快速路徑和截止。直流電被轉(zhuǎn)換為高頻交流電，并提供給變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生所需的一組或多組電壓。

24V開關(guān)電源的工作原理：1、交流電源輸入經(jīng)過整流并濾波為直流。2、開關(guān)管由高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制，直流電被添加到開關(guān)變壓器的初級(jí)側(cè)。3、開關(guān)變壓器的次級(jí)側(cè)產(chǎn)生一個(gè)高頻電壓，該高頻電壓經(jīng)過整流并過濾到負(fù)載中。4、輸出部分通過特定電路反饋到控制電路，以控制PWM占空比并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。

如何判斷開關(guān)電源的好壞

(1)有輸入電壓，而無(wú)開關(guān)電源輸出電壓，或輸出電壓明顯不對(duì)。

(2)開關(guān)電源的開關(guān)管、變壓器印制板周邊元件，特別是過電壓吸收元件有外觀上可見的燒黃、燒焦，用萬(wàn)用表測(cè)開關(guān)管等元件已損壞。

(3)開關(guān)變壓器漆包線長(zhǎng)期在高溫下使用，出現(xiàn)發(fā)黃、焦臭、變壓器繞阻間有擊穿、變壓器繞阻特別是高壓線包有斷線、骨架有變形和跳弧痕跡。

查找開關(guān)電源損壞原因

(1)開關(guān)電源變壓器本身漏感太大。運(yùn)行時(shí)一次繞阻的漏感造成大能量的過電壓，該能量被吸收的元件(阻容元件、穩(wěn)壓管、瞬時(shí)電壓抑制二極管)吸收時(shí)發(fā)生嚴(yán)重過載，時(shí)間一長(zhǎng)吸收的元件就損壞了。

以上原因又會(huì)使開關(guān)電源效率下降、開關(guān)管和開關(guān)變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，而且開關(guān)管上出現(xiàn)高的反峰電壓，促使開關(guān)管損壞及變壓器損壞，特別在密閉機(jī)箱里的變壓器、開關(guān)管、吸收用電阻、穩(wěn)壓管或瞬時(shí)電壓抑制二極管的溫度會(huì)很高。

(2)變壓器導(dǎo)線因氧化、助焊劑腐蝕而斷裂。

(3)元器件本身壽命問題，特別是開關(guān)管和或開關(guān)集成電路因電流電壓負(fù)擔(dān)大，更易損壞。

(4)環(huán)境惡劣，由灰塵、水汽等造成絕緣損壞。

開關(guān)電源的修理

(1)開關(guān)電源因局部高溫已使印制板深度發(fā)黃碳化或印制線損壞時(shí)，印制板的絕緣和覆銅箔、導(dǎo)線已不能使用時(shí)，只能整體更換該印制板。

(2)查出損壞的元件后更換新元件，元件型號(hào)應(yīng)與原型號(hào)一致，在不能一致時(shí)，要確認(rèn)元件的功率、開關(guān)頻率、耐壓以及尺寸上能否安裝，并要與周邊元件保持絕緣間距。

(3)認(rèn)為已修好后，應(yīng)通電檢查。通電時(shí)不應(yīng)使整個(gè)變頻器通電而只對(duì)有開關(guān)變壓器的那一部分，即在開關(guān)變壓器的電源側(cè)通電，檢查工作是否正常、二次電壓是否正確，改變電源側(cè)的電壓在+15%耀-20豫變動(dòng)范圍內(nèi)，輸出電壓應(yīng)基本不變。

量測(cè)輸出是否短路，就可以使用數(shù)字萬(wàn)用表的電阻檔或者蜂鳴器檔位，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)字表顯示的電阻值非常低甚至蜂鳴器會(huì)嘯叫，那就說(shuō)明適配器輸出端短路了，還可以適配器通電測(cè)試，首先確定適配器正常輸出電壓為多少伏，然后數(shù)字表?yè)茉谥绷麟妷簷n(DCV),用紅表筆(+)量測(cè)適配器輸出口的內(nèi)芯，黑表筆(-)接適配器輸出口的外層金屬端(地端)，如果數(shù)字表顯示的是比額定電壓低很多，甚至為0伏，那就說(shuō)明適配器無(wú)電壓輸出或者輸出短路。

下面介紹比較簡(jiǎn)易的24V電源實(shí)現(xiàn)方法

(1)購(gòu)買一個(gè)220VAC轉(zhuǎn)24VAC變壓器，輸出功率根據(jù)實(shí)際需求而定;

(2)再通過橋堆(橋式整流)將24V交流電整流為直流電，整流后的電壓約為0.9倍的24V，其中橋堆可以使用4個(gè)整流二極管代替(頭條@技術(shù)閑聊原創(chuàng));

(3)通過電容進(jìn)行濾波，濾波電容的大小跟負(fù)載電流、紋波系數(shù)有關(guān)，濾波電容的計(jì)算公式為：0.289/[f×(U/I)×ACv]，單位為F，其中0.289是由半波阻性負(fù)載整流電路的波紋系數(shù)推演來(lái)的常數(shù);f是交流電的頻率，單位HZ，比如我國(guó)市電為50HZ;U為整流電路最大輸出電壓，單位V;I為整流電路最大輸出電流，單位為A;ACv為紋波系數(shù)。就不作詳細(xì)計(jì)算了，此處濾波電容選擇2200μF，關(guān)于耐壓值的選擇，由于24VAC整流后的直流電壓最大值為24×1.414V≈34V，再考慮70%的降額設(shè)計(jì)(頭條@技術(shù)閑聊原創(chuàng))，由34V÷0.7≈48.6V，因此，耐壓值選取50V。經(jīng)過濾波后的直流電壓約1.2倍的交流電，即24V×1.2=28.8V;

(4)然后再經(jīng)過常用的線性三端穩(wěn)壓器7824進(jìn)行降壓、穩(wěn)壓，可得穩(wěn)定的24V直流電壓輸出，7824的最大輸出電流為1.5A，注意根據(jù)實(shí)際負(fù)載電流情況計(jì)算7824的自身功耗，考慮散熱問題。自身功耗計(jì)算公式P=(輸入電壓-輸出電壓)×負(fù)載電流，若負(fù)載電流為1A，則P=(28.8V-24V)×1A=4.8W，需增加散熱片。