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开关电源简介

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。

随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。

开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控(CCTV),节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

开关电源的基本类型

顾名思义,开关电源就是利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等),通过控制电路,使电子开关器件不停地“接通”和“关断”,让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制,从而实现DC/AC、DC/DC电压变换,以及输出电压可调和自动稳压。

开关电源一般有三种工作模式:频率、脉冲宽度固定模式,频率固定、脉冲宽度可变模式,频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压变换;后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外,开关电源输出电压也有三种工作方式:直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样,前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压变换;后两种工作方式多用于开关稳压电源。

根据开关器件在电路中连接的方式,目前比较广泛使用的开关电源,大体上可分为:串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中,变压器式开关电源(后面简称变压器开关电源)还可以进一步分成:推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的激励和输出电压的相位,又可以分成:正激式、反激式、单激式和双激式等多种;如果从用途上来分,还可以分成更多种类。

电路图讲解:简单的开关电源电路图

开关电源电路原理图如下图所示。 虽然稳压精度不高,但能满足一般要求,且电路简洁,采用常规元件,输出允许开路和短路。

LED电源定制

 (电路图讲解:简单的开关电源电路图)

市电经D1整流及C1滤波后得到约300V的直流电压加在变压器的①脚(L1的上端),同时此电压经R1给V1加上偏置后后使其微微导通,有电流流过L1,同时反馈线圈L2的上端(变压器的③脚)形成正电压,此电压经C4、R3反馈给V1,使其更导通,乃至饱和,最后随反馈电流的减小,V1迅速退出饱和并截止,如此循环形成振荡,在次级线圈L3上感应出所需的输出电压。L2是反馈线圈,同时也与D4、D3、C3一起组成稳压电路。当线圈L3经D6整流后在C5上的电压升高后,同时也表现为L2经D4整流后在C3负极上的电压更低,当低至约为稳压管D3(9V)的稳压值时D3导通,使V1有基极短路到地,关断V1,最终使输出电压降低。电路中R4、D5、V2组成过流保护电路。当某些原因引起V1的工作电流大太时,R4上产生的电压互感器经D5加至V2基极,V2导通,V1基极电压下降,使V1电流减小。D3的稳压值理论为9V+0.5~0.7V,在实际应用时,若要改变输出电压,只要更换不同稳压值的D3即可,稳压值越小,输出电压越低,反之则越高。


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