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AC/DC开关电源简介

发布时间:2022/12/30      点击次数:431

引言:随着电力电子技术的发展和创新,AC/DC开关电源已基本取代线性电源,朝着小型、轻量和高效的方向发展。目前,开关电源是当今电子信息产业飞速发展的关键部分,被广泛应用于各行各业的电子设备。本文将详细介绍开关电源的发展历程、工作原理及作用。面对眼花缭乱的AC/DC开关电源,我们应该如何选型?

 

一、 开关电源优势

开关电源:是电源供应器的一种,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。

开关电源在70年代开始取代线性电源,随着技术的发展、法规的完善,开关电源也越来越通用,在很多场合已经取代线性电源,开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。

图1  AC-DC开关电源

 

1.AC/DC线性电源

假设需要一款输出12Vdc产品,常见的AC/DC线性电源(变压器)如图3,

①使用工频变压器U1,将工频50Hz,220Vac转换为8.5Vac,

②使用D1和C1进行整流滤波,则8.5Vac×1.414=12Vdc,实现将交流电压转换成直流电压。

图3  AC/DC线性电源(变压器)

图4  线性电源变压器

2.AC/DC开关电源

假设需要一款输出12Vdc产品,常见的AC/DC开关电源(反激)如图5,

①通过BD1和C1整流滤波,将220Vac转换成311Vdc;

②通过Q1高频开关(常见频率65Khz),将能量分成很多小份;

③在Q1关断时,D1导通,经C2滤波整流成12Vdc。

图5  AC-DC开关电源(反激)


图6  AC-DC开关电源(机壳)

 

3.AC-DC线性电源和开关电源差别

通过观察图7可知,线性电源和开关电源的区别是:

①线性电源变压器电流大,频率小;

②开关电源将能量平均分成很多小份,所以变压器电流小,频率高;

图7  线性和开关电源变压器电流对比


由变压器计算公式图片.png可知:

ΔB:磁感应强度,判断变压器是否工作在饱和状态的值;

I:变压器初级回路电流;    Lp:变压器初级线圈电感量;

Ae:变压器磁芯截面积;    Np:变压器初级线圈匝数。

线性变压器初级电流比开关变压器初级电流大很多,那线性变压器必须做到以下几点:

ΔB必须做的更大,多数使用矽钢片和硅钢片,体积需要做的更大,磁芯损耗大;

②Np需要绕的更多圈,线损高;

两者的优劣势可以总结如下:


表1 AC-DC线性电源和开关电源对比

 

二、典型应用剖析

图2是直流充电桩的系统应用框图,系统模块需要有外部供电才能实现正常运转,而外部供电的电压需要在模块工作电压范围内,为了得到这个电压,就需要有实现电压转换的装置,这就是“电源”的作用。

同时,系统需要多个电压供电,采用AC/DC开关电源将大大减小体积和重量,提高系统效率,同时输出纹波和电压精度性能好,给到后端BMS、MCU和显示屏的电压更加稳定,系统可靠性进一步提高。

①220Vac转12V给BMS单元供电; ②220Vac转24V给显示屏供电

③24V转12V给监控单元供电; ④24V转5V给单片机供电

图2  直流充电桩供电系统

 

三、 AC/DC开关电源选型指南

AC/DC开关电源应用广泛,由此衍生出了各式各样的AC/DC开关电源。如何选择一款正确、合适的电源,是行业的一大难题。为此,金升阳总结归纳一份选型指南:①按封装分类②按行业分类。第一类以应用场景出发,根据实际工况需求针对性选择不同封装的AC/DC开关电源;第二类则是立足于行业的精细化需求,选择满足认证的行业专用电源。

1.按封装分类

2.按使用行业分类


选对电源不仅节省后期维护成本,而且有利于提升设备竞争力和品牌力,不同应用场景选用合适且可靠的产品设计才是关键。金升阳AC/DC开关电源布局完善,产品功能齐全,可满足不同工况、不同行业的需求。

未来,AC/DC开关电源仍会以“小型化,数字化”为核心思路发展。金升阳快速响应,坚持以技术创新谋发展,致力为各行业提供更稳定可靠的AC/DC开关电源。

 


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