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,通过周期性通断开关来调整输出电压,这两种模式能耗低且时间短,可大幅度节约能源并减少余热产生。
开关电源是利用功率半导体器件如晶体管或场效应管作为开关元件,将交流(AC)先整流成直流(DC),然后通过高速脉冲宽度调制(PWM)信号控制这些器件进行高速的导通与截止,从而将直流转化为高频率交流供给变压器,再次整流输出为所需直流電壓。这一过程包括四个关键步骤:
①首先,交流电经过精细滤波和整流技术,使之稳定成为直流。
②随后,这一稳定的直流被一个高频率的PWM信号驱动,以极快速度切换在各个级别上,从而生成一种特殊形式的交流波形。
③这个波形接入到特制设计以适应这种输入形式的一种变压器中,使得变压器产生相应于输入信号变化速率和幅度变化的一个非常复杂、多层次、高频振荡现象。
④最后,在这样的条件下,一系列精心设计好的过滤组合会从这一复杂振荡中提取出最终需要的一种纯净、稳定、连续可控的直接可用于设备和系统中的正弦或者其他形式,但具有相同均匀规律性的恒定 电势值。
开关电源拥有许多优点,如体积小、重量轻(仅占线性转换装置20-30%)、效率高(通常60%-70%,而传统线性装置只达30%-40%)以及抗干扰能力强等。但同时,由于其工作在高速切换状态,因此可能会产生较大的噪声问题。
图示展示了降压型开关电子发光二极管(LED)的基本工作原理。在这个简单图例中,我们看到,当打开交叉触发晶体管K时,储能感L开始吸收来自负载D1上的持续流量。由于感L自感效果,它保持流量不变,即使关闭晶体管K。当再次打开K时,感L释放存储流量,并提供给负载D2,而反向连接二极管D3则确保回路完整无缝地保持着输出流量。此过程可以通过精确控制晶片K及反馈机制来微调,以确保恒定的输出水平。
功能分为三部分:
主要供货环路
该环路负责将输入的AC转换为适合使用设备需求范围内稳定的DC输送至主用途区域。
控制回路与反馈系统
这是一个闭环系统,其中包含采样与测量端口以监控输出,以及基于此信息对输入信号进行调整,以保证始终维持预设设置下的最佳性能状态
保护机制
设计保护措施主要涉及安全保障措施,如防止过剩/不足力量损害设备,以及温度超标情况警告来防止设备因过热导致严重故障。