导语:开关电源的秘密力量解析,如何将单一电压转变为用户所需的电流或电压?答案在于它巧妙地通过改变晶体管全开和全关状态来实现。这种高效的工作方式不仅节约能源,还减少了余热的产生。
开关电源运作原理可以简单理解为,将交流电首先转换成直流,然后再次逆变成交流,最后经过整流输出为所需直流电压。这一过程涉及四个关键步骤:
① 交流经由整流滤波器转化为稳定的直流。
② 高频率脉冲宽度调制(PWM)信号控制半导体开关进行高速切换,使得直流能量被迫通过高频率振荡,形成可供开关变压器利用的高频交流。
③ 开关变压器产生感应作用,将这部分交流传递至输出端,并通过进一步整流滤波,最终提供给负载使用。
④ 输出端不断反馈以调整控制信号,以保持恒定的输出稳定性。
其优点包括体积小、重量轻(仅线性式的一分之五到三分之一)、效率极佳(通常60%-70%,而线性式只有30%-40%),抗干扰能力强,以及模块化设计。
作为一种较新型的电子设备,它具备多项优势,如效率卓越、轻便且灵活,可进行升降压操作,同时能够提供大功率输出。但由于其工作在持续切换状态下,其噪声水平相对较高。
以下图示,我们将详细探讨降壓開關電源運作機制。如圖所示,该系统由開關元件K(實際中為三極管或場效應管)、二極管D、儲能電感L以及濾波電容C組成。当開關K打開時,輸出經過該開關與電感L給負載供電,並將一部分能量儲存在電感L與電容C中。在此過程中,由於電感L自我感應,在接通後會使得輸出的增長速度較慢,因此不能立即達到原始輸入電壓。此後隨著時間推移,一旦開關K关闭,由於同樣原因,即使從左向右繼續有現象,這個循環將持續進行。一旦這個循環開始,就會形成一個閉合回路。通過精確控制每一次打開和閉合時間(即調製脈衝寬度),就可以調節輸出中的平均值,以實現穩定的輸出。
如果我們通過檢測輸出來控制打開和閉合時間,以維持不變,那麼就實現了穩壓。而當系統在打開和閉合期間存儲能量;並在闭合期间释放时,这种储能机制就是我们称之为储能功能,而负责补充这个过程的是二极管D,因为它允许当系统需要的时候继续输送当前储存在其中的能量,从而确保系统运行连续无间断。这两个组件——储 能磁圈与续流量二极管——是整个系统不可或缺的心脏部分,他们共同协助保证设备顺利运作并维持稳定性能。