TA的每日心情 | 开心
2022-1-29 15:05 |
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什么叫开关电源？
& W/ U4 |) f0 ?5 { O4 Q 随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
$ y7 ^( Y- h! ?( a9 u2 @& J 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制 IC 和 MOSFET 构成。$ d+ k9 u8 S" {4 |6 Y( ~. i/ h
开关电源是相对线性电源说的，其输入端直接将交流电整流变成直流电，再在高频震荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。在电感（高频变压器）的帮助下，输出稳定的低压直流电。
1 w: E1 t' s% V0 j% v0 q% ? 由于变压器的磁芯大小与开关电源工作频率的平方成反比，频率越高铁心越小。这样就可以大大减小变压器，使电源减轻重量和体积。而且由于它直接控制直流，使这种电源的效率比线性电源高很多。这样就节省了能源，因此它受到人们的青睐。但它也有缺点，就是电路复杂，维修困难，对电路的污染严重。电源噪声大，不适合用于某些低噪声电路。
1 H Q3 X: R( }% ? |- r 开关电源的特点8 z0 ~2 b/ i. G8 P
开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制 IC 和MOSFET 构成。随着随着电力电子技术的发展和创新，目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备，其重要性可见一斑。1 d$ q" i9 N- G
开关电源的分类
, L! H' T# X' a5 z) g$ v; A 根据开关器件在电路中连接的方式，开关电源总的来说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。
4 i6 f7 Z ^. Q9 C$ i# I) ? 其中，变压器式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。3 v% P8 ]9 P& k- A. g
开关电源和普通电源的区别
: |+ N( V3 n+ G5 Z. N 普通的电源一般是线性电源，线性电源，是指调整管工作在线性状态下的电源。而在开关电源中则不一样，开关管（在开关电源中，我们一般把调整管叫做开关管）是工作在开、关两种状态下的：开 —— 电阻很小，关 —— 电阻很大。
) @+ R6 y( D' z& G 开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高，重量轻，可升、降压、输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态，所以噪声比较大。
- S; }/ `7 g0 }) t8 C8 @' h 举例说明：降压型开关电源1 w$ M6 N, @* @6 l
我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理：电路由开关（实际电路中为三极管或者场效应管），续流二极管、储能电感、滤波电容等构成。2 t4 j# ]9 |" ~" {
当开关闭合时，电源通过开关、电感给负载供电，并将部分电能储存在电感以及电容中。由于电感的自感，在开关接通后，电流增大得比较缓慢，即输出不能立刻达到电源电压值。! n$ j( @) X; h# k' N4 _
一定时间后，开关断开，由于电感的自感作用（可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用），将保持电路中的电流不变，即从左往右继续流。这电流流过负载，从地线返回，流到续流二极管的正极，经过二极管，返回电感的左端，从而形成了一个回路。
/ h- k6 w4 k" u) H; E1 G 通过控制开关闭合跟断开的时间（即 PWM——脉冲宽度调制），就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间，以保持输出电压不变，这就实现了稳压的目的。- r0 a" D2 X& z) s8 P) p0 m
普通电源和开关电源相同的是都有电压调整管，利用反馈原理来进行稳压的，不同的是开关电源利用开关管进行调整，普通电源一般利用三极管的线性放大区进行调整。比较而言，开关电源的能耗低，对交流电压适用范围要宽，输出直流的波纹系数要好，缺点是开关脉冲干扰。
8 @( B2 l% ^- k! S d 普通半桥开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的开关管（频率高时开关管为 VMOS）轮流导通，首先电流通过上桥开关管流入，利用电感线圈的存储功能，将电能集聚在线圈中，最后关闭上桥开关管，打开下桥的开关管，电感线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥开关管，再打开上桥让电流进入，就这样重复进行，因为要轮流开关两开关管，所以称为开关电源。9 p9 l) G# L) v. ^- Z: \
而线性电源就不一样了，由于没有开关介入，使得上水管一直在放水，如果有多的，就会漏出来，这就是我们经常看到的某些线性电源的调整管发热量很大，用不完的电能，全部转换成了热能。从这个角度来看，线性电源的转换效率就非常低了，而且热量高的时候，元件的寿命势必要下降，影响最终的使用效果。
# y1 K3 T; L* k, V3 @& k 主要区别：工作方式
' \$ W6 @; {9 v# R8 N: o5 y 线性电源的功率调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的。由于调整管上损耗较大的功率，所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器，发热严重，效率很低，一般在 40%~60%（还得说是很好的线性电源）。
# _/ {3 q! F+ [6 M/ r! `( t' N 线性电源的工作方式，使从高压变低压必须有将压装置，一般的都是变压器，也有别的像 KX 电源，再经过整流输出直流电压。这样一来体积也就很大，比较笨重，效率低、发热量也大；但也有优点：纹波小、调整率好、对外干扰小、适合用与模拟电路 / 各类放大器等。0 z9 w" Y; \1 f/ v$ f
开关电源它的功率器件工作在开关状态，在电压调整时能量是通过电感线圈来临时贮存，这样他的损耗就小，效率也就高，对散热的要求低，但它对变压器和贮能电感也有了更高的要求，要用低损耗高磁导率的材料来做。它的变压器就是一个字小。总效率在 80%～98%，开关电源的效率高但体积小，但是和线性电源比他的纹波，电压电流调整率就有一定的折扣了。
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发表于 2021-12-29 14:47
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