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什么是開關電源

  • 時間:3年前
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什么是開關電源?市面上出售的開關電源,是根據現代電子技術的應用,設計控制開關管,讓工作電壓維持穩定的一種電源,即新型能源。不過它的工作效率較高,而且重量輕,可升、可降壓,還具有輸出功率大等諸多優點。因此,逐漸進入到人們的生活等應用領域中。另外,開關電源的發展與應用在節約能源、保護環境方面都有著重要的意義。開關電源有buck和boost兩個英文的稱呼。上面buck和boost對應的就是降壓開關電路和升壓開關電路。作為行業內通俗點講,應該叫串聯開關電路和并聯開關電路。

開關電源

開關模式電源(Switch Mode Power Supply,簡稱SMPS),常規稱呼它作交換式電源、開關變換器,用于設備的高頻化電能轉換裝置,是設備的電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設備,例如個人電腦,而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。

開關模式電源(Switch Mode Power Supply,簡稱SMPS),又稱交換式電源、開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設備,例如個人電腦,而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。

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

開關電源的工作原理其實比較簡單:當晶體管基極為高電平時,晶體管飽和導通,等效電路如圖3所示,此時電感L儲存能量,電容C充電。當晶體管基極為低電平時,晶體管截止,等效電路如圖4所示,此時電感L釋放能量,電容C放電。通常我們的PCB板上還有采樣電路,反饋電路,以此來調節基極控制電壓的占空比,來達到穩壓的目的。同時,由于負載和晶體管串聯,輸出電壓小于輸入電壓,所以又叫降壓開關電路(buck開關電路)。對應的并聯開關電路原理相似,同時由于晶體管并聯,電感產生的感應電動勢與電壓相疊加后作用于負載,所以輸出電壓會高于輸入電壓。

S-240-24電源開關

濾波電路對于開關電源是很重要的,因為模塊本身電源轉換時通過晶體管的開關來控制的,那么開關的過程中就會產生尖峰脈沖干擾。輸入濾波一般應該包括大容值電容和小容值電容,小容值電容靠近晶體管放置,能給晶體管內部高頻電流提供到地的回路。大容值的電容則能給晶體管輸入平穩的直流穩壓電源。而輸出部分的大容值電容則是用于給負載提供平穩的直流電源。在負載電阻發生變化時,由于開關電路需要通過采樣、反饋,調節占空比的方式來調整輸出電壓,不能隨時調整,所以需要一個大容值電容充放電來緩沖。

普通的電源和開關電源的區別

普通的電源一般是線性電源,線性電源,是指調整管工作在線性狀態下的電源。而在開關電源中則不一樣,開關管(在開關電源中,我們一般把調整管叫做開關管)是工作在開、關兩種狀態下的:開——電阻很??;關——電阻很大。

開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高,重量輕,可升、降壓,輸出功率大等優點。但是由于電路工作在開關狀態,所以噪聲比較大。

普通電源和開關電源相同的是都有電壓調整管,利用反饋原理來進行穩壓的,不同的是開關電源利用開關管進行調整,普通電源一般利用三極管的線性放大區進行調整。

比較而言,開關電源的能耗低,對交流電壓適用范圍要寬,輸出直流的波紋系數要好,缺點是開關脈沖干擾。


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