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,实现高效能耗和低余热。这种转换是通过改变晶体管的全开和全关模式来实现的,这两种模式既节约能源,也减少了余热产生。
开关电源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占空比,以调整输出电压。简而言之,它将交流电先整流成直流,再逆变为交流,然后再次整流输出为所需直流電壓。
①首先,将交流電轉換為直流電。
②接着,通過高速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進行變壓。
③在開關變壓器次級感應出高頻交流電壓,並經過整流滤波後成為供負載使用的直流電。
④最後,在輸出部分通過反馈機制調節PWM占空比,以實現穩定的輸出。
其主要優點包括體積小、重量輕(僅為線性電源20%~30%)、效率高(60%~70%,遠超於線性電源30%~40%)、抗干扰能力強、輸出範圍寬廣且模組化設計。此外,它還具有有效率、高升降压能力以及大功率輸出的優勢。但由於工作在開關狀態下,其噪聲較大。
以下圖解我們將簡單說明降壓型開關電源的工作原理:
當開關K(三極管或場效应管)打開時,從二極管D中獲得能量,並儲存在磁感L中。儲存後,這些能量會繼續提供給負載。在閉合時間結束時,由於磁感L中的自感效果,即使接近斷路也會保持一定程度不變,這樣就形成了一個回路。在這個循環中,可以通過調控打開與斷路來維持正確水平,因此可以達到穩定輸出的目標。
此外,如果根據檢測到的輸出來調控打開與斷路,那麼這就是實現穩定的目的。而在打擊期間儲存能量,在斷路期間釋放能量,所以稱為儲能磁感。如果二極管D是在斷路期間提供通道,那麼它被稱作是連續二極管。