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开关电源工作流程详细讲解

发布时间:2021-05-17      点击次数:324
   开关电源(switch mode power supply,简称SMPS),顾名思义,有开关动作,它利用变占空比或变频的方法实现不同的电压。实际上,变压器次级输出是一个近似方波信号,调节方波的占空比就可以调节直流输出电压的大小.
  相对于开关电源技术,以前老式的直流电源采用的是线性电源(linear power supply)技术,需要一个笨重的变压器,发热量很大,浪费50~65%的能量。一个功率变换器,当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态,在开关电源中,被称为稳态。稳态下,功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律:对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器,有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。
  为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
  开关电源的工作流程
  交流输入→输入滤波器→全桥整流→直流滤波→开关管(振荡逆变)→开关变压器→输出整流与滤波
  蓝色部分:交流电源(AC IN)接入后,经过二极管桥式整流电路,输出脉动直流电压。由于存在较大的交流成分,须经过电容滤波,输出纯净的直流电压。
  黄色部分:高频开关变压器
  红色部分:通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将整流滤波后的直流加到开关变压器初级上,开关变压器次级感应出高频电压,经过由二极管和滤波电容组成的低压滤波电路整流滤波后,输出直流电压供给负载(DC OUT)。
  绿色部分:当输出电压波动时,开关变压器的反馈绕组通过一定的电路反馈给控制电路,调节PWM占空比,以达到稳定输出的目的。
  直流开关电源的保护:
  基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路。
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