导语:开关电源的核心功能是什么?它通过精巧的方式将单一电平的电压转换成用户所需的电流或电压。其工作原理是通过改变晶体管的全开和全关状态,实现高效能耗和短时间供电,从而节约能源并减少余热产生。
开关电源是一种利用功率半导体器件作为控制元件,通过周期性通断来调整输出电压。其工作原理简化来说,是将交流首先整流为直流,再用高频脉冲宽度调制(PWM)信号控制高速切换,将直流转变为高频交流,然后再次整流输出至所需直流電壓。
①交流電經過整流滤波轉換為直流;
②通過高頻PWM信號調控開關管進行高速導通與截止,使得直流轉變為高頻率低壓脈衝,並提供給開關變壓器進行變壓;
③開關變壓器次級感應出高頻交錯電圧,經過整流滤波後成為輸入負載用的直流量;
④輸出部分通過反饋回路對控制電路進行調節,以實現穩定的輸出目的。
开关电源之所以受到青睐,它具备了多项优点:体积小、重量轻(仅占线性式同等容量设备的20-30%)、效率高等,而自身抗干扰能力强、输出范围广且模块化设计使得其应用更加便捷。
然而,由于其工作在不断打开与关闭状态中,这也带来了噪声较大的缺点。不过,这些不足已被后续技术进步所弥补。为了更深入地理解降压型开关电源,我们可以参考以下图解:
图中展示了一个典型降压型开关 电源组成,当接通时,存储在储能感应L中的能量会逐渐释放到负载上,同时二极管D提供持续当前给予负载,从而保持稳定运行。当断 开时,由于感应力作用导致剩余的一部分当前仍然维持不变形成闭环路径,不断从负载返回至二极管D,再回到左端。这整个过程就构成了一个循环,使得输 出稳定不变。在这个过程中,关键是通过对开合时间(即PWM)的精确控制来实现这一目标。在实际操作中,可以通过检测输出以确定是否需要调整这段时间,以保证稳定性的需求得到满足。在打开与关闭期间,储能感应L存储;在关闭期间释放,所以称之为储 能感应。而二极管D则是在关闭期间负责提供必要路径给该电子,所以称之为续 流二极管。
此外,还有其他类型保护机制,如欠压保护、过压保护以及过热保护等,以确保系统安全运作,并防止可能出现的问题。此类措施对于保障设备性能至关重要,为用户提供更加可靠服务。