開關電源那些事兒

開關電源那些事兒

人類對所有事物的追求是無止境的,對電源的要求也不例外,比如:自身損耗要低,不能殺敵一百自傷八十;對輸入電壓適應度高,電壓波動範圍廣;輸出電壓波紋小,恆流、恆壓特性好;體積越小越好,保護齊全安全性能高...,開關電源就是在這種追求下應用而生的,並且在各種電氣設備中得到了廣泛的應用。

而說起開關電源,一個繞不開的話題就是線性電源(如下圖二,它具有典型的電源變壓器),所謂沒有比較就沒有鑑別,好與壞是建立在參照物上面的。線性穩壓電源是我們學習電子技術接觸最早的、最多的,在所有電子技術書籍裡面有二極管整流、三極管放大內容的,肯定有線性穩壓電源的介紹,就那幾頁很簡單,如果你輕鬆理解了該電路圖,那麼恭喜你已經電子技術入門了。線性電源工作過程:降壓---整流濾波---穩壓,穩壓電路由取樣---比較放大---調整環節組成。典型的如下圖12英寸黑白電視機穩壓電源電路圖。線性電源的優點是內部結構比較簡單、輸出波紋小,反饋響應快,故障容易排除;缺點是因為使用的是工頻電流,變壓器、電容體積較大(由恆磁通公式U=4.44fSnB,頻率f較小,要保證磁感應強度B則線圈匝數n、鐵芯截面積S應增加,下同)、由於調整管工作在放大狀態,兩端有電壓降,其損耗功率P=UI,導致發熱量大,有較大的功率損耗,因此效率低,大約就是在30%上下,設備比較笨重;我們簡單溫故了線性電源之後,接著介紹開關電源。

開關電源那些事兒

線性穩壓電源

開關電源那些事兒

線性穩壓電源電路圖

開關電源:顧名思義與“開關”有關,其調整管工作在開關(截止、飽和)狀態,這是其主要特徵;其工作過程:交流(AC50Hz)---直流(DC311V)---交流(AC20kHz以上)---直流。電源中加工過程中性質在改變,通過電路控制開關管高速的導通或截止,將直流電轉化為高頻交流電,然後通過高頻變壓器變壓,產生一組或多組不同電壓,並進行整流濾波供給負載。它是由

防雷電路(防過壓)、電網電磁干擾濾波器(EMI)、輸入整流濾波器、開關電路(開關管、高頻變壓器、控制電路)、輸出整流、保護電路(過壓欠壓保護、過電流保護、短路保護)等組成。

開關電源那些事兒

典型開關電源電路板

開關電源那些事兒

開關電源原理圖

任何事物都是一分為二的,開關電源與線性電源相比,各有優缺點,不能一概而論。那麼開關電源的優缺點有哪些呢?

首先開關電源最大的特點是調整管工作在飽和與截止狀態,飽和時,管壓降極小,截止時飽和漏電流幾乎為零,因此管子的耗散功率P是較小的,這樣就保證了其效率很高,達到了70%以上;第二點開關電源中間逆變環節電流為高頻電流,根據上述恆磁通理論,其變壓器可以做的很小,故其體積大幅度降低,且發熱量很低;第三點,開關電源的輸入電壓波動範圍很廣,可以達到100v以上; 優點雖然很誘人,但開關電源容易受外界高頻電磁信號干擾本身高頻信號也容易干擾外界電器設備,故需採取防干擾措施;另外開關電源的複雜程度較高(關於開關電源能寫一本書,其複雜程度可見一斑,而線性電源卻寥寥無幾的幾頁就講明白了),故障排除難度較大;還有開關電源輸出的波紋較大。

隨著電子技術、元件的進步,開關電源的性能會越來越好,發展前景良好。

限於篇幅,我們只就開關電源的皮毛進行介紹,在以後的文章中我們會對其原理、結構做詳細的講解。


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