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開關(guān)電源知多少!開關(guān)電源工作原理分析

鉅大LARGE  |  點擊量:1231次  |  2020年04月03日  

開關(guān)電源知多少

開關(guān)電源可以通過高頻開關(guān)模式很好的解決這一問題。關(guān)于高頻開關(guān)電源而言,AC輸入電壓可以在進入變壓器之前升壓(升壓前一般是50-60KHz)。隨著輸入電壓的升高,變壓器以及電容等元器件的個頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關(guān)電源正是我們的個人pC以及像VCR錄像機這樣的設(shè)備所要的。要說明的是,我們經(jīng)常所說的“開關(guān)電源”其實是“高頻開關(guān)電源”的縮寫形式,和電源本身的關(guān)閉和開啟式?jīng)]有任何關(guān)系的。


事實上,終端用戶的pC的電源采用的是一種更為優(yōu)化的方案:閉回路系統(tǒng)(closedloopsystem)——負責控制開關(guān)管的電路,從電源的輸出獲得反饋信號,然后根據(jù)pC的功耗來新增或者降低某一周期內(nèi)的電壓的頻率以便能夠適應(yīng)電源的變壓器(這個方法稱作pWM,pulseWidthModulation,脈沖寬度調(diào)制)。所以說,開關(guān)電源可以根據(jù)與之相連的耗電設(shè)備的功耗的大小來自我調(diào)整,從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量,而且降低發(fā)熱量。


反觀線性電源,它的設(shè)計理念就是功率至上,即便負載電路并不要很大電流。這樣做的后果就是所有元件即便非必要的時候也工作在滿負荷下,結(jié)果產(chǎn)生高很多的熱量。


開關(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件,通過周期性通斷開關(guān),控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。開關(guān)元件以一定的時間間隔重復(fù)地接通和斷開,在開關(guān)無件接通時輸入電源Vi通過開關(guān)S和濾波電路向負載RL供應(yīng)能量,當開關(guān)S斷開時,電路中的儲能裝置(L1、C2、二極管D組成的電路)向負載RL釋放在開關(guān)接通時所儲存的能量,使負載得到持續(xù)而穩(wěn)定的能量。


VO=TON/T*Vi


VO為負載兩端的電壓平均值


TON為開關(guān)每次接通的時間


T為開關(guān)通斷的工作周期


由式可知,改變開關(guān)接通時間和工作周期的比例,VO間電壓平均值也隨之改變,因此,隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調(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“時間比率控制”(TImeRaTIonControl,縮寫為TRC)。


按TRC控制原理,有三種方式:


1.脈沖寬度調(diào)制(pulseWithModulaTIon,縮寫為pWM)


開關(guān)周期恒定,通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。


2.脈沖頻率調(diào)制(pulseFrequencyModulaTIon,縮寫為pFM)


導(dǎo)通脈沖寬度恒定,通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比的方式。


3.混合調(diào)制


導(dǎo)通脈沖寬度和開關(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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