什么是开关电源

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

开关电源用途

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。

 

开关电源种类

开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化；AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。

（1）DC/DC变换

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类：

A、Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压U0小于输入电压Ui，极性相同。

B、Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压U0大于输入电压Ui，极性相同。

C、Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

D、Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。

（2）AC/DC变换

AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。

AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单相、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

 

 

 

开关电源的组成

开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成（如图）。

（1）主电路

冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。

输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。

整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。

逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。

输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

（2）控制电路

一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。

（3）检测电路

提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。

（4）辅助电源

实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。【详细】

 

开关电源工作原理

开关电源就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，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开 关无件接通时输入电源Vi通过开关S和滤波电路向负载RL提供能量，当开关S断开时，电路中的储能装置（L1、C2、二极管D组成的电路）向负载RL释放 在开关接通时所储存的能量，使负载得到连续而稳定的能量。

VO=TON/T*Vi；

VO 为负载两端的电压平均值；TON 为开关每次接通的时间；T 为开关通断的工作周期；

由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，VO间电压平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便使输出电压VO 维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（TimeRationControl，缩写为 TRC）。

按TRC控制原理，有三种方式：

（1）脉冲宽度调制（PulseWithModulation，缩写为PWM）：开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。

（2）脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation，缩写为PFM）：导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

（3）混合调制：导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合