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什么是開關電源及它的工作原理和用途
時間：2015-11-02來源：tac瀏覽次數：
內容簡介：
目前網絡上關于什么是開關電源、開關電源的工作原理、分類、用途等問題太多，回答也都是參差不齊，現為大家總結關于開關電源的相關問題，希望能給您帶來幫助。
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一、什么是開關電源
它是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣闊的發展空間。
開關電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關穩壓電源。另外，開關電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關穩壓電源。
二、開關電源的優點
功耗小,效率高.在開關電源電路中,晶體管V在激勵信號的激勵下,它交替地工作在導通—截止和截止—導通的開關狀態,轉換速度很快,頻率一般為50kHz左右,在一些技術先進的國家,可以做到幾百或者近1000kHz.這使得開關晶體管V的功耗很小,電源的效率可以大幅度地提高,其效率可達到80%.
體積小,重量輕.從開關電源的原理框圖可以清楚地看到這里沒有采用笨重的工頻變壓器.由于調整管V上的耗散功率大幅度降低后,又省去了較大的散熱片.由于這兩方面原因,所以開關電源的體積小,重量輕.
穩壓范圍寬.從開關電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調節的,輸入信號電壓的變化可以通過調頻或調寬來進行補償.這樣,在工頻電網電壓變化較大時,它仍能夠保證有較穩定的輸出電壓.所以開關電源的穩壓范圍很寬,穩壓效果很好.此外,改變占空比的方法有脈寬調制型和頻率調制型兩種.開關電源不僅具有穩壓范圍寬的優點,而且實現穩壓的方法也較多,設計人員可以根據實際應用的要求,靈活地選用各種類型的開關電源.
濾波的效率大為提高,使濾波電容的容量和體積大為減少.開關電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz,是線性穩壓電源的1000倍,這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍；即使采用半波整流后加電容濾波,效率也提高了500倍.在相同的紋波輸出電壓下,采用開關電源時,濾波電容的容量只是線性穩壓電源中濾波電容的1/500～1/1000.電路形式靈活多樣,有自激式和他激式,有調寬型和調頻型,有單端式和雙端式等等,設計者可以發揮各種類型電路的特長,設計出能滿足不同應用場合的開關電源.
三、開關電源的工作原理
1.交流電源輸入經整流濾波成直流;
2.通過高頻PWM(脈沖寬度調制)信號控制開關管,將那個直流加到開關變壓器初級上;
3.開關變壓器次級感應出高頻電壓,經整流濾波供給負載;
4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩定輸出的目的.
交流電源輸入時一般要經過厄流圈一類的東西,過濾掉電網上的干擾,同時也過濾掉電源對電網的干擾;
在功率相同時,開關頻率越高,開關變壓器的體積就越小,但對開關管的要求就越高;
開關變壓器的次級可以有多個繞組或一個繞組有多個抽頭,以得到需要的輸出;
一般還應該增加一些保護電路,比如空載、短路等保護,否則可能會燒毀開關電源.
四、開關電源的用途
開關電源產品廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防監控，LED燈袋，電腦機箱，數碼產品和儀器類等領域。
本文從開關電源的定義、工作原理、分類、優點、用途方面分析了開關電源的相關問題，有很多不足之處望您和我一起探討學習。
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