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技術(shù)文章
意大利univer開關(guān)電源工作原理與分類
點擊次數(shù)：997 發(fā)布時間：2023-3-23
開關(guān)電源是進行交流/直流（AC/DC）、直流/直流（DC/DC）、直流/交流（DC/AC）功率變換的裝置，通過對主變換回路和控制回路的控制完成變換。主變換回路將輸入的交流電變換后傳遞給負(fù)載，它決定開關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)形式、變換要求和負(fù)載能力等技術(shù)指標(biāo)；控制回路按輸入、輸出技術(shù)指標(biāo)的要求來檢測、控制主變換回路的工作狀態(tài)。開關(guān)電源集成控制電路就是將控制回路集成化的集成電路。
一般開關(guān)電源控制集成電路包括振蕩器、誤差放大器、PWM 觸發(fā)器、狀態(tài)控制器等部分功能電路，高品質(zhì)開關(guān)電源還包括高電壓功率開關(guān)管、電流比較器，以及各種保護功能電路。
所謂 AC/DC 變換就是交流/直流變換；AC/AC 變換稱為交流/交流變換，即為改變電源的頻率；DC/AC 變換稱為逆變；DC/DC 變換為直流電變成交流電后再將交流電變?yōu)橹绷麟姟Ｗ?20 世紀(jì) 60 年代研發(fā)出了二極管、三極管半導(dǎo)體器件后，人們就開始利用半導(dǎo)體器件進行變換。所以，凡是利用半導(dǎo)體功率器件做開關(guān)，將一種電源形態(tài)變換成另一種電源形態(tài)的電路，稱為開關(guān)電源變換電路。在電源變換時，采用開關(guān)變換技術(shù)，利用自動控制技術(shù)來穩(wěn)定輸出，并加有各種保護控制電路的電源開關(guān)變換電路，稱為開關(guān)電源。
在開關(guān)電源的變換過程中，用高頻變壓器隔離稱為離線式開關(guān)變換器，常用的 AC/DC 變換器就是離線式開關(guān)變換器。開關(guān)電源的工作原理框圖如圖 1-1 所示。
圖 1-1 開關(guān)電源的工作原理框圖
第一部分電路是交流市電供電輸入電路，包括低通濾波電路和一次整流電路。220V 交流輸入市電經(jīng)低通濾波電路和整流電路整流后，輸出沒有穩(wěn)壓的直流電壓Vi，直流電壓Vi送到第二部分電路進行功率因數(shù)校正，以提高開關(guān)電源電路的功率因數(shù)。功率因數(shù)校正電路的具體實現(xiàn)方法有無源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正兩種。所謂有源功率因數(shù)校正是指開關(guān)電源在功率因數(shù)校正過程中，采用如三極管和集成電路等有源器件來實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能的電路。由于有源功率因數(shù)校正具有功率因數(shù)校正特性好的優(yōu)點，在開關(guān)電源電路中得到了廣泛應(yīng)用。第三部分電路是功率變換，功率變換是通過高頻電子開關(guān)電路和高頻脈沖變壓器來實現(xiàn)的，把經(jīng)過功率因數(shù)校正輸出的直流電壓變換成受控制的、符合設(shè)計要求的高頻脈沖電壓。第四部分電路是輸出電路，用于將高頻脈沖電壓經(jīng)整流濾波后輸出所需的直流電壓。第五部分電路是驅(qū)動控制電路，輸出直流電壓經(jīng)過分壓、采樣后與開關(guān)電源電路的基準(zhǔn)電壓進行比較、放大，從而輸出相應(yīng)的誤差控制電壓來穩(wěn)定輸出直流電壓。第六部分電路是振蕩信號產(chǎn)生電路，由它產(chǎn)生高頻振蕩信號，該高頻振蕩信號與控制信號疊加，從而實現(xiàn)輸出穩(wěn)壓控制，實現(xiàn)高頻電源變換。
開關(guān)穩(wěn)壓電源是通過對輸入的直流電進行高頻開關(guān)變換，來實現(xiàn)輸出電壓變換和輸出直流電壓穩(wěn)壓的控制目的，其工作原理如圖 1-2 所示。
圖 1-2 開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理圖
從圖 1-2（a）可以看出，未穩(wěn)壓交流輸入市電經(jīng)交流輸入市電整流電路（功率因數(shù)校正）后輸出的直流電壓 Vi經(jīng)過高頻開關(guān)變換后輸出高頻脈沖波，高頻脈沖波的周期為 T，脈沖寬度為Ton，這個高頻脈沖波經(jīng)濾波電路濾波后輸出如圖 1-2（b）所示的直流電壓Vo，輸出的直流電壓Vo可以用式（1-1）計算，可見當(dāng)輸入直流電壓Vi發(fā)生變化時，改變Ton /T的比值，使Ton /T與Vi的乘積保持不變，就可以使輸出直流電壓保持不變，從而實現(xiàn)輸出直流電壓穩(wěn)壓的控制目的。
圖 1-3 占空比示意圖
在實用中，根據(jù)改變脈沖占空比D 的實現(xiàn)方式不同，開關(guān)電源有 PWM（脈沖寬度調(diào)制）、PFM（脈沖頻率調(diào)制）和 PFM/PWM（脈沖調(diào)頻、調(diào)寬）實現(xiàn)方式。在 PWM 實現(xiàn)方式中，利用開關(guān)工作頻率不變，利用改變開關(guān)工作導(dǎo)通時間Ton的方法來改變脈沖占空比D，從而實現(xiàn)輸出直流電壓穩(wěn)壓的目的。而在 PFM 工作方式中，利用保持開關(guān)工作導(dǎo)通時間Ton不變，而改變脈沖開關(guān)工作頻率（周期）的方法來改變脈沖占空比D，從而實現(xiàn)輸出直流電壓穩(wěn)壓的目的。而在 PFM/PWM 實現(xiàn)方式中，利用既改變脈沖開關(guān)導(dǎo)通時間Ton，又改變脈沖開關(guān)工作頻率（周期）的方法來改變脈沖占空比D，從而實現(xiàn)輸出直流電壓穩(wěn)壓的目的。以上幾種輸出直流電壓穩(wěn)壓的實現(xiàn)方法在開關(guān)電源中都有所應(yīng)用。
1.根據(jù)開關(guān)電路單開關(guān)、雙開關(guān)拓?fù)鋭澐?/div>
根據(jù)開關(guān)電路單開關(guān)、雙開關(guān)拓?fù)?，開關(guān)電源可分為以下兩種。
1）單開關(guān)拓?fù)?/div>
單開關(guān)拓?fù)漭敵鰡螛O性交流電（除非工作在諧振開關(guān)狀態(tài)）。從工作原理上來說，單端正激式、單端反激式開關(guān)逆變電路結(jié)構(gòu)都應(yīng)歸屬于單開關(guān)變換電路拓?fù)?。它只利用了開關(guān)變壓器磁芯磁化曲線的一半（一個象限），單端反激式開關(guān)逆變器輸出功率一般在 200W 以下，而單端正激式開關(guān)逆變器的輸出功率較單端反激式開關(guān)逆變器要大。
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