导语:开关电源的核心功能是什么?它通过巧妙地转换单一电平的电压为用户所需的电流或电压,实现这一目标。这种转换是通过精确控制晶体管全开与全关状态来完成的,这两种模式既节能又高效,可以显著减少能源浪费和余热产生。
开关电源采用高性能半导体器件作为关键部件,利用周期性的通断操作来调控这些器件,以此调整输出电压。简而言之,它首先将交流能源整流成稳定的直流,然后再次逆变回交流,再经过一次整流,最终提供所需的直流输出。
① 交流能源首先被转化为稳定的直流。
② 高频率脉冲宽度调制(PWM)信号精确控制开关管切换状态,将直流能源快速转变为高频交流供给特制变压器进行处理。
③ 变压器中次级感应出高频交流,并经过进一步整理和滤波后形成稳定直流供给负载使用。
④ 输出部分反馈到控制系统以调整PWM占空比,从而保持稳定的输出。
其优点包括体积小、重量轻(仅线性式同类设备的20-30%)、效率极佳(通常60-70%,而线性式只有30-40%),抗干扰能力强、适用范围广及模块化设计。
开关电源是一种较新型的解决方案,其优势在于效率卓越、可升降压、高功率输出等,但由于工作方式涉及高速切换,因此噪声可能会相对较大。在下图中,我们可以清晰了解降压型开关电源如何工作:
图示中的关键组成包括打开关闭三极管K(实际上由场效应管或三极管构成)、二极管D作为储能元素、自感充足的大容量磁珠L以及用于滤波和储存能量的小容量C。每当三极管K打开时,能量通过L传递至负载并暂存于L中,以及C中的部分能量;随着时间推移,当K关闭时,由于L中的惯性作用,即使没有额外输入,也会维持一定时间内不断循环。这一过程从左向右持续,经由D返回至左侧开始新的循环。在不断改变打开与关闭时间(即脉冲宽度调制)的基础上,便能够精确控制最终得到的输出值。此外,如果检测到的输出值低于设定标准,则根据需要更改打开与关闭之间隔离时间,以保持恒定水平,从而实现了稳固输出目的。而在这整个过程中,大容量磁珠负责储存能,而二极管则保证了在无输入情况下的继续流量提供,使得这个装置称作“储能”磁圈,并且称之为“续流量”二極端。
总结来说,开关電源主要有三个核心功能:
主要电子路线
首先将输入的是交替電力進行轉換為較穩定的直接電力
然後通過開關系統與變壓器將這個直接電力轉換為頻繁交替發生的事物
最後經過一次更多轉換,就會得到一個適合負載用的直接電力
控制與反饋迴路
通過輸入給予指令來決定當時是否打開或關閉電子閥門
同時監控並調節輸出的實際結果
保護系統
当系统发生异常的时候,比如过热或者超過预设限制,那么保护系统就会介入,以防止损害到任何相关设备或者人身安全。常见类型有欠壓保護、過壓保護以及過熱保護等。如果需要更详细信息,请查看相关文档以获得完整说明。