电源技术官网揭秘开关电源的神奇作用

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。这种转换是通过改变晶体管全开和全关模式来实现的,这两种模式既能耗低又时间短,可以显著减少能源消耗和余热产生。

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,从而调整输出电压。其工作原理简化来说,是将交流电先整流成直流,再逆变成交流再次整流输出为所需直流 电压。具体过程包括:

① 首先,将交流电源经过整流滤波,转变为稳定的直流。

② 接着,用高频PWM信号控制高速导通与截止,使得直流转化为高频率交流供给开关变压器。

③ 开关变压器次级感应出高频交流后经历整流滤波,最终提供稳定直流给负载。

④ 输出部分反馈到控制回路,以调整PWM占空比确保稳定输出。

其主要优点是体积小、重量轻(仅线性设备20%-30%)、效率极高(60%-70%,远超线性30%-40%)且抗干扰能力强,同时拥有宽广输出范围和模块化设计。

然而,由于工作在高速切换状态,其噪声较大,但这一新型技术具有许多优势,如效率高等,并可升降压且功率大。此外,它们适用于多种应用场合,如图示展示了降壓開關電源简单工作原理。当開關闭合时,通過K(通常為三極管或場效應管)與D(續電二極管),L(儲能電感)與C(濾波電容)形成閉環。在此过程中,储能在L中缓慢增大,而C则对脉冲进行滤波以保持恒定输出。在特定的时间下,当K打开并释放存储在L中的能量时,该环路继续运作。这一循环使得通过精细调控K关闭和打开的持续时间,即PWM,可以精确地控制最终发出的伏特数值。如果我们监测并根据需要调整这些操作,就可以维持一个稳定的系统状态。

关键功能包括:

主要电子路径:从输入端接收AC输入,然后经过初步处理成为DC,并进一步由复杂电子系统处理至最终期望的DC输出。

控制与反馈机制:这涉及到生成、高度准确性的信号以便指导电子元件何时应该“打开”或者“关闭”,同时也利用采样数据来自动生成反馈机制以保持系统运行的一致性。

保护机制:为了防止过度使用、过热等不利情况发生,有专门保护措施被引入,比如欠/过/异常温度检测来避免损坏设备或导致故障出现。