导语:开关电源的作用是什么?它通过不同的方式将单个电平的电压转换成用户所需的电流或电压,实现高效节能。其工作原理是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断控制开关元件的占空比来调整输出电压。这两种模式不仅能耗低且时间短,还能够显著减少能源消耗和余热产生。
开关电源利用功率半导体器件作为关键组件,通过高速、周期性的通断操作来控制交流与直流之间的转换过程。其核心机制包括以下几个步骤:
①首先,将交流电源经过精细整流滤波技术处理,使之稳定为直流。
②接着,以高频脉冲宽度调制(PWM)信号对晶体管进行高速切换,这一过程中直流被转化为高频率交流,并输送至高频变压器。
③在变压器中,次级感应产生高频交流后,再次经过精细整流滤波,最终形成稳定的直流供给负载。
④最后,输出部分通过反馈环路与控制系统紧密相连,不断调整PWM占空比以确保输出稳定。
开关电源凭借其独特优势,如小型化、高效率、抗干扰能力强以及模块化设计,被广泛应用于各种电子设备领域。不过,由于其工作原理涉及到快速打开关闭操作,因此会伴随较大的噪声问题。
下面是一个简图展示了降压型开关電源的基本工作原理。在这个示意图中,我们可以看到,当晶体管K处于打开状态时,它允许储能感L释放存储在其中的磁场能量,同时也提供了一条路径让负载吸收这份能量。此时,因为感L具有自感特性,即使晶体管K关闭,其内部仍然保持着一定程度上的磁场,从而继续供给负载并形成一个闭合回路。当晶体管K再次打开时,由于剩余磁场导致当前过大,因此不会立即达到输入端口上的最大值,而是缓慢增长。这种缓慢增长就是为了防止瞬间大幅变化造成损害。
此外,该系统还包含了检测功能,可以实时监控输出 电压,并根据需要调整晶片K和D之间通断时间,以保证最终得到所需的一致稳定输出。而由于储能感L能够暂存一些额外能源,在适当的时候释放出来;二极管D则负责维持这一过程中的连续流量,所以它们分别称作“储能感”和“续 流二极”。
总结来说,开关電源主要有三个关键部分:主循环负责从输入到输出整个转换过程;控制与反馈回路确保整个系统运行在最佳状态;保护机制则是在出现异常情况下保护设备免受损害,如欠/过/超温保护等多重安全保障措施。