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开关电源有哪些必须知道的知识?
文章来源:handler    时间:2021-08-04 02-58-10

开关电源就是用经过电路控制开关管停止高速的道通与截止。将直流电转化为高频率的交流电提供应变压器停止变压,从而产生所需求的一组或多组电压! 开关电源大致能够分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的一定一定有。 

开关电源的工作原理是:   

 1.交流电源输入经整流滤波成直流;  

  2.经过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;

    3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供应负载;  

  4.输出局部经过一定的电路反应给控制电路,控制PWM占空比,以到达稳定输出的目的。 

  交流电源输入时普通要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; 在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的请求就越高; 开关变压器的次级能够有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需求的输出; 普通还应该增加一些维护电路,比方空载、短路等维护,否则可能会烧毁开关电源 。

ATX电源的主要组成局部 EMI滤波电路:EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰,同时也起到减少开关电源自身对外界的电磁干扰,在优质电源中普通都有两极EMI滤波电路。具有数千种高科技含量的(AC-DC、DC-DC、DC-AC)高频开关电源、模块电源。

 一级EMI电路:交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号,同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来,构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。 

二级EMI电路:市电进入电源板后先经过电源保险丝,然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充沛滤除高频杂波,然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。保险丝能在电源功率太大或元件呈现短路时熔断以维护电源内部的元件,而限流电阻含有金属氧化物成分,能限制霎时的大电流,减少电源对内部元件的电流冲击。

 桥式整流器和高压滤波:经过EMI滤波后的市电,再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将输入端的交流电转变为脉冲直流电,目前有两种方式,一种是全桥就是把四个二极管封装在一同,一种是用4个分立的二极管组成桥式整流电路,作用相同,效果也一样。 

 普通说来,在全桥左近应该有两个或更多的高大桶状元件,即高压电解电容,其作用是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比拟平稳的直流电。高压电解电容的运用与开关电路的设计有亲密关系,其容量常常是以往电源评测时的焦点,但实践上它的容量和电源的功率毫无关系,不过增大它的容量会减小电源的纹波干扰,进步电源的电流输出质量。

  PFC电路:PFC电路称为功率要素校正或补偿电路,功率要素越高,电能应用率就越大。  目前PFC电路有两种方式,一种是无源式PFC,又称被动式PFC,一种是有源式PFC,又称主动式PFC。无源式PFC是经过一个工频电感来补偿交流输入的基波电流与电压的相位差,迫使电流与电压相位分歧,无源PFC效率较低,普通只要65%-70%,且所用的工频电感又大又笨重,但由于本钱低,仍有许多ATX电源采用这种方式。有源PFC是由电子元器件组成的,体积小,重量轻,经过专用的IC去调整电流波形的相位,效率大大进步,达95%以上,但由于本钱较高,通常只能在高级应用场所才干看到。 

 开关三极管与开关变压器:开关电源望文生义其中心就是开关二字。开关三极管和开关变压器是开关电源的中心部件,经过自激式或他激式使开关管工作在饱和、截止(即开、关)状态,从而在开关变压器的副绕组上感应出高频电压,再经过整流、滤波和稳压后输出各种直流电压。开关三极管和开关变压器是ATX电源的中心部件,其质量直接影响电源的好坏和运用寿命,特别是开关三极管,工作在高反压状态下,没有足够的维护电路,很容易击穿烧毁。开关管的质量直接决议了电源的稳定性,它也是电源中主要的发热元件,拆开电源后看到的主散热片上的两个晶体管就是开关管。  

 影响高频开关变压器性能的要素包括铁氧体的效率、磁芯截面积的大小和磁隙的宽度,截面积过小的变压器容易产生磁饱和而无法输出较大的功率,各个绕组的匝数直接影响输出的电压,通常我们无法详细的控制这些参数,所以无法精确的判别变压器到底能输出多大的功率,只要经过电子负载机丈量才干晓得,另外,开关变压器的输出端固然很多,但其中的某些输出端运用的却是相同的绕组,比方+3.3VDC和+5VDC就是这样,所以当+3.3VDC输出最大电流时+5VDC就无法输出很大的电流了,所以我们不能将电源各个输出端的功率停止简单的累加。 

  除主变压器外,普通电源内还应有两个小变压器,其中一个将开关电路控制信号停止放大以驱动开关管停止工作,同时还能够将开关管工作的高压区和集成电路工作的低压区停止物理隔离。另外一个完整是一套独立的小型开关电源,这就是我们所说的待机电路,其输出的电压为电源的主电路供电,同时经过+5VStandBy端输出到主板来完成唤醒功用。  

 低压整流滤波电路:经过高频开头变压器降压后的脉动电压同样要运用二极管和电容停止整流和滤波,只是此时整流时的工作频率很高,必需运用具有快速恢复功用的肖特基整流二极管,普通的整流二极管难当此任,而整流局部运用的电容也不能有太大的交流阻抗,否则就无法滤除其中的高频交流成分,因而选择的电容不但容量要大,还要有较低的交流电阻才行,此外还能见到1、2个体积硕大的带磁心的电感线圈,与滤波电容一同滤除高频的交流成分,保证输出纯洁的直流电。

   由于低压整流端需求输出很大的电流,所以整流二极管同样会产生大量的热量,这些二极管与前面的开关管都需求单独的散热片停止散热,电源中另一个散热片上所固定的就是这些元件。从这些元件输出的就是各种不同电压的输出电流了。

   稳压和维护电路:稳压电路通常是从电源输出端的输出电压取样出局部电压与规范电压作比拟,比拟出的差值经过放大后去驱动开关三极管,调理开关管的占空比,从而到达电压的稳定。维护电路的作用是经过检测各端输出电压或电流的变化,当输出端发作短路、过压、过流、过载、欠压等到现象时,维护电路动作,切断开关管的鼓励信号,使开关管停振,输出电压和电流为零,起到维护作用。