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,通过周期性通断来调整输出电压。这两种模式能耗低,时间短,可以显著减少能源消耗和余热产生。
开关电源是利用功率半导体器件作为开关元件,将交流电先整流成直流,再逆变成交流,然后再次整流输出为所需直流。具体过程包括:
①首先,将交流電經過整流與滤波轉變為穩定的直流電。
②通過高速脉冲宽度调制(PWM)信号控制開關管進行高速導通與截止,使得直流電轉化為高頻率交流供給給開關變壓器。
③開關變壓器在次級感應出高頻交流電壓,並經過第二次整流與滤波後輸送到負載中提供需要的直流電。
④最後,由於反馈機制,調節PWM占空比,以確保輸出的穩定性。
其優點包括體積小、重量輕(僅為線性電源的20%左右)、效率高(通常60%-70%,而線性電源只有30%-40%),抗干扰能力強、可升降壓以及模組化設計。
然而,由於其工作在開關狀態,因此會產生較大的噪聲。此外,這種新型技術具有有效率、高性能及大功率等優點,但也存在一定缺陷,如噪聲問題等。在下圖中,我們可以更深入地了解降壓型開關電源如何實現這些功能。當正極接觸時,儲能二極管D將部分能量儲存在儲能感L中,而當正極斷絕時,由於感L中的磁場保持不變,即從左向右繼續發生,這樣就形成了一個回路。
通過精確控制開閉時間,即PWM信號,可以控制輸出電子並達到穩定目的。在此過程中,儲能感L存儲和釋放能量,而二極管D則在斷絕期間提供繼續供應給儲存中的電子。我們可以看出,其核心就是精確控制晶體管以實現對电子流量的微調,以此來維持稳定的输出。