開關電源便是通過模擬電路來操控開關管進行高速的起動與關停電源,將直流電轉化為高頻率的交流電供給應變壓器進行變壓,從而發生所需要的一組或多組電壓。如今廣泛的應用于工業以及一些家用電器上,如電視機,電腦等。轉化為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50HZ高許多。所以開關變壓器能夠做的很小,而且運行時不是很熱,成本很低,如果不將50HZ變為高頻,那開關電源就沒有意義。
開關電源的按運行原理包含以下部分:
1.交流電源輸入經整流濾波成直流;
2.經過高頻PWM(脈沖寬度調制)信號操控開關管,將直流電流加到開關變壓器上;
3.開關變壓器次級感應出高頻電壓,經整流濾波供應負載;
4.輸出部分經過電路反應給操控電路,操控PWM占空比,以到達安穩輸出的目的.
交流電源輸入時一般要經過厄流圈一類東西,過濾掉電網上的干擾,同時也過濾了電源對電網的干擾;在功率相一起,開關頻率越高,開關變壓器的體積就越小,但對開關管的要求就越高;開關變壓器的次級能夠有多個繞組或一個繞組有多個抽頭,以得到需要的輸出;一般還應該增加一些保護電路,比如空載、短路等保護,不然會導致開關電源燒毀。
一、主電路:從交流電網輸入、直流輸出的全過程,包含:
1、輸入濾波器:其作用是將電網存在的雜波過濾,一起也阻礙本機發生的雜波反應到公共電網。
2、整流與濾波:將電網交流電源直接整流為較滑潤的直流電,以供下一級改換。
3、逆變:將整流后的直流電變為高頻交流電,這是高頻開關電源的核心部分,頻率越高,體積、分量與輸出功率之比越小。
4、輸出整流與濾波:根據負載需要,供給安穩牢靠的直流電源。
二、操控電路:一方面從輸出端取樣,經與設定規范進行比較,然后去操控逆變器,改動其頻率或脈寬,到達輸出安穩,另一方面,根據測驗電路供給的材料,經保護電路辨別,供給操控電路對整機進行各種保護措施。
三、檢測電路﹔除了供給保護電路中正在運行中各種參數外,還供給各種顯示外表材料。四、輔助電源:供給一切單一電路的不同要求電源。
開關電源的穩壓原理
開關K以必定的時刻間隔重復地接通和斷開,在開關K接通時,輸入電源E經過開關K和濾波電路供給應負載RL,在整個開關接通期間,電源E向負載供給能量;當開關K斷開時,輸入電源E便中斷了能量的供給。可見,輸入電源向負載供給能量是斷續的,為使負載能得到接連的能量供給,開關穩壓電源有必要要有一套儲能設備,在開關接通時將一部份能量貯存起來,在開關斷開時,向負載釋放。圖中,由電感L、電容C2和二極管D組成的電路,就具有這種功能。電感L用以貯存能量,在開關斷開時,貯存在電感L中的能量經過二極管D釋放給負載,使負載得到接連而安穩的能量,因二極管D使負載電流接連不斷,所以稱為續流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表明:EAB=TON/T*E式中TON為開關每次接通的時刻,T為開關通斷的運行周期(即開關接通時刻TON和關斷時刻TOFF之和)。由式可知,改動開關接通時刻和運行周期的比例,AB間電壓的平均值也隨之改動,因此,隨著負載及輸入電源電壓的變化主動調整TON和T的比例便能使輸出電壓VO保持不變。改動接通時刻TON和運行周期比例亦即改動脈沖的占空比,這種辦法稱為“時刻比率操控”(TimeRatio Control,縮寫為TRC)。
按TRC 操控原理,有三種方法:
一、脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,縮寫為PWM):開關周期恒定,經過改動脈沖寬度來改動占空比的方法。
二、脈沖頻率調制(Pulse Frequency Modulation,縮寫為PFM):導通脈沖寬度恒定,經過改動開關運行頻率來改動占空比的方法。
三、混合調制:導通脈沖寬度和開關運行頻率均不固定,都能改動的方法,它是以上二種方法的混合。
開關電源是一種電壓轉化電路,主要的運行內容是升壓和降壓,廣泛使用于現代電子產品。由于開關三極管總是運行在“開”和“關”的狀態,所以叫開關電源。開關電源實質便是一個振動電路,這種轉化電能的方法,不只使用在電源電路,在其它的電路使用也很普遍,如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。開關電源與變壓器相比具有效率高、穩性好、體積小等優點,缺點是功率相對較小,而且會對電路發生高頻干擾,電路復雜不易修理等。
在談開關電源之前,先了解一下變壓器反應式振動電路,能發生有規律的脈沖電流或電壓的電路叫振動電路,變壓器反應式振動電路便是能滿足這種條件的電路;它由基本放大電路與一個反應回路組成,其間 C2、Ll組成一個并聯諧振選頻電路,在電路通電的瞬間VT 導通,此時在C2、Ll組成的并聯諧振電路上發生非常豐富的諧波,當外加頻率和并聯諧振電路的固有頻率相等時,電路進入振動狀態,并經過L3反應到VT的基極進一步放大,終究構成有規律的脈沖電流或電壓輸出到負載RL上。開關電源便是環繞變壓器反應式振動電路而設計,只不過在原來的基礎上增加了一些保護和操控電路,咱們能夠用剖析振動電路的辦法來剖析開關電源。
開關電源振按蕩方法分,能夠分為自激式和它激式兩種,自激式是無須外加信號源能自行振動,自激式完全能夠把它看作是一個變壓器反應式振動電路,而它激式則完全依賴于外部保持振動,在實際運用中自激式運用比較廣泛。依據激勵信號結構分類;可分為脈沖調寬和脈沖調幅兩種,脈沖調寬是操控信號的寬度,也便是頻率,脈沖調幅操控信號的起伏,兩者的效果相同都是使振動頻率保持在某一范圍內,到達安穩電壓的效果。變壓器的繞組一般能夠分紅三種類型,一組是參加振動的初級繞組,一組是保持振動的反應繞組,還有一組是負載繞組。在家用電器中運用的開關電源,將220V的交流電經過橋式整流,變換成300V左右的直流電,濾波后進入變壓器后加到開關管的集電極進行高頻振動,反應繞組反應到基極保持電路振動,負載繞組感應的電信號,經整流、濾波、穩壓得到的直流電壓給負載供給電能。負載繞組在供給電能的一起,也肩負起穩定電壓的功能,其原理是在電壓輸出電路接一個電壓取樣裝置,監控輸出電壓的變化狀況,及時反應給振動電路調整振動頻率,然后到達安穩電壓的目的,為了防止電路的干擾,反應回振動電路的電壓會用光電耦合器阻隔。大多數開關電源有待機電路,在待機狀況開關電源還在振動,只是頻率比正常工作時要低。有些開關電源很雜亂,元件鱗次櫛比,許多保護和操控電路,在沒有技術支持的狀況下,維修起來是一件很頭疼的事。在我面臨這種狀況時,首要我會找到開關管及其參加振動的外圍電路,把它從電路中分離出來,看它是否滿足振動的條件,如檢測偏置是否正常,正反應有無故障,還有開關管本身,開關電源自身就有極強大的保護功能,排除后查看操控和保護及負載電路。