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简述开关电源的工作原理

2012/5/23 14:51:55      点击:

     开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止.将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压!转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多.所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热!成本很低.如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义。

      开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。

      开关电源的工作原理是:

      第一. 交流电源输入经整流滤波成直流;

      第二. 通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;

      第三. 开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;

      第四. 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.

      交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;

      在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求也就越高;

      开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;

      一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则就可能会烧毁开关电源.

 ATX电源的主要组成部分:

     【EMI滤波电路】:EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰,同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰,在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。拥有数千种高科技含量的(AC-DC、DC-DC、DC-AC)高频开关电源、模块电源。

     【一级EMI电路】:交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号,同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来,构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。

     【二级EMI电路】:市电进入电源板后先通过电源保险丝,然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波,然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件,而限流电阻含有金属氧化物成分,能限制瞬间的大电流,减少电源对内部元件的电流冲击。

     【桥式整流器和高压滤波】:经过EMI滤波后的市电,再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将输入端的交流电转变为脉冲直流电,目前有两种形式,一种是全桥就是把四个二极管封装在一起,一种是用4个分立的二极管组成桥式整流电路,作用相同,效果也一样。

       一般说来,在全桥附近应该有两个或更多的高大桶状元件,即高压电解电容,其作用是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳的直流电。高压电解电容的使用与开关电路的设计有密切关系,其容量往往是以往电源评测时的焦点,但实际上它的容量和电源的功率毫无关系,不过增大它的容量会减小电源的纹波干扰,提高电源的电流输出质量。