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常用开关电源基本工作原理

时间:2013-01-19 21:42:27来源:原创 作者:admin 点击:

1-1.几种基本类型的开关电源

  顾名思义,开关电源电子开关器件(如晶体管、场效应管可控硅闸流管等),通过控制电路,使电子开关器件不停地“接通”和“关断”,让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制,从而实现DC/AC、DC/DC电压变换,以及输出电压可调和自动稳压。
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  开关电源有三种工作模式:频率、脉冲宽度固定模式,频率固定、脉冲宽度可变模式,频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压变换;后两种工作模式多用于开关稳压电源,开关电源输出电压也有三种工作方式:直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样,前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压变换;后两种工作方式多用于开关稳压电源。   <<与广大电子爱好者更好的互动交流,容源电子网已开通电子论坛,欢迎来到电子论坛与同行们分享、学习经验。》



  根据开关器件在电路中连接的方式,目前比较广泛使用的开关电源,大体上可分为:串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中,变压器式开关电源(简称变压器开关电源)还可以进一步分成:推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的激励和输出电压的相位,又可以分成:正激式、反激式、单激式和双激式等多种;从用途上来分,还可以分成更多种类。   <<与广大电子爱好者更好的互动交流,容源电子网已开通电子论坛,欢迎来到电子论坛与同行们分享、学习经验。》



  下面我们先对串联式、并联式、变压器式等三种最基本的开关电源工作原理进行简单介绍,种类的开关电源也将逐步进行详细分析。

  1-2.串联式开关电源
  1-2-1.串联式开关电源的工作原理

  图1-1-a是串联式开关电源的最简单工作原理图,图1-1-a中Ui是开关电源的工作电压,即:直流输入电压;K是控制开关,R是负载。当控制开关K接通的时候,开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton,幅度为Ui的脉冲电压Up;当控制开关K关断的时候,又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff,幅度为0的脉冲电压。这样,控制开关K不停地“接通”和“关断”,在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压uo 。   <<与广大电子爱好者更好的互动交流,容源电子网已开通电子论坛,欢迎来到电子论坛与同行们分享、学习经验。》



  图1-1-b是串联式开关电源输出电压的波形,由图中看出,控制开关K输出电压uo是一个脉冲调制方波,脉冲幅度Up等于输入电压Ui,脉冲宽度等于控制开关K的接通时间Ton,由此可求得串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为:
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  串联式开关电源输出电压uo的幅值Up等于输入电压Ui,其输出电压uo的平均值Ua总是小于输入电压Ui,,串联式开关电源都是以平均值Ua为变量输出电压。,串联式开关电源属于降压型开关电源。   <<与广大电子爱好者更好的互动交流,容源电子网已开通电子论坛,欢迎来到电子论坛与同行们分享、学习经验。》



  串联式开关电源也有人称它为斩波器,它工作原理简单,工作效率很高,其在输出功率控制应用很广。例如,电动摩托车速度控制器以及灯光亮度控制器等,都是属于串联式开关电源的应用。串联式开关电源只单纯用于功率输出控制,电压输出可以不用接整流滤波电路,而直接给负载提供功率输出;但用于稳压输出,则整流滤波。   <<与广大电子爱好者更好的互动交流,容源电子网已开通电子论坛,欢迎来到电子论坛与同行们分享、学习经验。》



  串联式开关电源的缺点是输入与输出共用一个地,产生EMI干扰和底板带电,当输入电压为市电整流输出电压的时候,引起触电,对人身不安全。
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