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开关电源的工作模式和原理

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2018-01-30

      开关电源是由pwm(脉冲宽度调制)控制icmosfet构成的,其原理是控制开关管接通和关断的时间比率,工作流程是整流成直流--变换成所需要不同电压的交流--整流成直流输出。具有小体积、高效率等优点,广泛应用于主机、数码产品、工业自动化、通讯设备、监控、led照明、电力、军工、科研、仪器仪表、医疗设备等领域。

 

      开关电源结构由主电路、控制电路、检查电路、辅助电源组成。开关电源按类型分为隔离型和非隔离型,俩者区别在于隔离型输入和输出电路是不共地的,而非隔离型是共地的。

 

      开关电源的工作模式有频率、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。输出电压方式有直接输出电压方式、平均输出电压方式、幅值输出电压方式。

 

      频率、脉冲宽度固定模式和直接输出电压方式一般用于逆变电源、dcdc电源变换,频率固定、脉冲宽度可变模式、频率、脉冲宽度可变模式和平均输出电压方式、幅值输出电压方式一般用于稳压开关电源。

 

      目前市场上的开关电源大致上可分为3大类,分别是串联式电源、并联式电源、变压器式电源。

 

      串联式开关电源原理图如上所示:ui是工作电压,k是控制开关,r是负载。当k接通和关断,在负载两端可以得到一个脉冲调制的输出电压uo。串联式开关电源的缺点是容易产生emi干扰和带电,所以一般都会增加整流二极管和滤波电路,如下图所示:

 

并联式开关电源原理图如下图所示:

 

      其中ui是工作电压,k是控制开关,r是负载,l是储能电感。当k接通,输入电源开始对l加电,电路在l中产生磁场。当k关断时l会产生反电动势,反电动势产生电流的方向和原电流方向相同,会在负载上产生较高电压。因此会增加整流滤波电路,如下图所示:

 

      当k接通时,输入电源开始对l加电,当k关断时,反电动势与电流方向相同,但是与开关关断前的方向相反,控制开关俩端的输出电源等于输入电压与反电动势之和。

 

      选择开关电源一般要考虑输入电压规格、功率、负载特性、工作温度及保护功能等方面。


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