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开关电源,开关电源原理

admin admin 发表于2023-12-01 09:26:47 浏览23 评论0

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什么是开关电源

开关电源是一种将电能转换为特定输出电压、电流或功率的电子器件。它通过将输入电源的电能转换为高效率的输出电能,广泛应用于电子设备、通信设备、计算机、工业自动化、医疗设备等领域。
开关电源的工作原理
开关电源的工作原理是通过控制开关管的导通和断开,使得输入电源的电能以高效率的方式转换为输出电能。具体来说,开关电源的工作原理可以分为以下几个步骤:
1.输入电源的交流电压通过整流电路转换为直流电压;
2.直流电压通过滤波电路去除杂波;
3.直流电压经过开关管进行开关控制;
4.开关管的导通和断开控制输出电压的大小和波形;
5.输出电压通过输出电路传输到负载上。
开关电源的应用场景
开关电源广泛应用于各种电子设备、通信设备、计算机、工业自动化、医疗设备等领域。其主要应用场景包括:
1.电子设备:如电视机、音响、DVD等;
2.通信设备:如手机、路由器、交换机等;
3.计算机:如台式机、笔记本电脑等;
4.工业自动化:如工控机、PLC等;
5.医疗设备:如医用电源、医疗器械等。
开关电源的优缺点分析
开关电源相对于传统的线性电源具有以下优点:
1.高效率:开关电源的转换效率通常在80%以上,而线性电源的效率只有50%左右;
2.体积小:开关电源的体积通常比线性电源小很多,可以节省空间;
3.重量轻:开关电源的重量通常比线性电源轻很多,可以方便携带;
4.稳定性好:开关电源的输出电压稳定性好,不易受输入电压波动的影响。
但是,开关电源也存在一些缺点:
1.电磁干扰:开关电源在工作时会产生电磁干扰,可能会对其他电子设备造成影响;
2.成本高:开关电源的制造成本比线性电源高,价格也相对较贵;
3.涉及到高频电路设计:开关电源的设计需要涉及到高频电路设计,对设计人员的技术要求较高。

开关电源原理

开关电源是一种电源类型,其工作原理是通过开关器件(如MOS管)控制电源输入电压的开关,实现对输出电压、电流的调节和稳定,从而提供稳定的电源给电子设备使用。开关电源具有高效率、体积小、重量轻、可靠性高等优点,广泛应用于各种电子设备中。
工作原理
开关电源的工作原理主要包括两个部分:输入端和输出端。输入端主要由整流、滤波、功率因数校正等电路组成,其作用是将交流电转换为直流电,并对电流进行滤波和校正,使其符合电子设备的要求。输出端主要由开关管、变压器、滤波、稳压等电路组成,其作用是将直流电转换为稳定的输出电压和电流,供电子设备使用。
在输入端,当交流电进入整流电路时,被整流为直流电,但直流电的波形并不平稳,存在较大的纹波。因此需要进行滤波,将直流电中的纹波滤除,得到平稳的直流电。此外,为了提高电源的功率因数,还需要进行功率因数校正,使得电源能够更好地适应电子设备的负载变化。
在输出端,开关管是关键器件。当开关管导通时,电源输出电流;当开关管截止时,电源不输出电流。通过控制开关管的导通和截止,可以实现对输出电压和电流的调节和稳定。变压器的作用是进行电压转换,将高压直流电转换为低压直流电,并进行隔离。滤波电路的作用是滤除输出电流中的纹波,得到平稳的输出电流。稳压电路的作用是对输出电压进行稳定,保证输出电压的精度和稳定性。
应用场景
开关电源广泛应用于各种电子设备中,如计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗器械、LED照明等。其中,LED照明是开关电源应用的一个重要领域。由于LED灯珠对电压和电流的要求较为苛刻,需要稳定的电源供应,因此开关电源成为LED照明的首选电源类型。
操作步骤
1.了解电源参数:在选择开关电源时,需要了解电源的输出电压、输出电流、输出功率等参数,以确保电源能够满足电子设备的要求。
2.安装电源:将开关电源安装在电子设备中,连接输入端和输出端,确保电源的正负极连接正确。
3.调节电源参数:通过开关电源的调节装置,调节输出电压和电流,使其符合电子设备的要求。
4.进行测试:使用测试仪器对电子设备进行测试,检查电源的输出电压、电流是否稳定,是否符合要求。

什么是开关电源?开关电源有什么用途?

什么是开关电源?开关电源主要有什么用途?随着电器设备的普及,开关电源在我们日常生活中的应用十分广泛,是一种不可缺少的电源方式,那么接下来我们就给大家介绍下开关电源吧。什么是开关电源?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。开关电源的特点:开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着随着电力电子技术的发展和创新,目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备,其重要性可见一斑。开关电源的分类:根据开关器件在电路中连接的方式,开关电源总的来说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。开关电源的工作方式: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。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。开关电源的用途开关电源广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。以上就是关于什么是开关电源?开关电源主要有什么用途的详细解答,不知道大家对我们的介绍是否满意。

什么是开关电源?

开关电源电气符号用UR字母表示。
其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
现代开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。是直流开关电源,其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。
直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。
也就是说,直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的,DC/DC转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。
直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类:一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。
扩展资料
开关电源不同于线性电源,开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,因此比较节省能源,产生废热较少。
理想上,开关电源本身是不会消耗电能的。电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。相反的,线性电源在产生输出电压的过程中,晶体管工作在放大区,本身也会消耗电能。
开关电源的高转换效率是其一大优点,而且因为开关电源工作频率高,可以使用小尺寸、轻重量的变压器,因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小,重量也会比较轻。
若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时,开关电源比线性电源要好。不过开关电源比较复杂,内部晶体管会频繁切换。
若切换电流尚加以处理,可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备,而且若开关电源没有特别设计,其电源功率因数可能不高。
参考资料来源:百度百科-开关电源

开关电源电路原理

高频开关电源电路原理
高频开关电源由以下几个部分组成:
一、主电路
???从交流电网输入、直流输出的全过程,包括:
???1、输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
???2、整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。
???3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。
???4、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。
???二、控制电路
???一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的资料,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。
???三、检测电路
???除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表资料。
???四、辅助电源
???提供所有单一电路的不同要求电源。
???开关控制稳压原理
开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。在 AB间的电压平均值EAB可用下式表示:
???EAB=TON/T*E
???式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。
???由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(Time Ratio Control,缩写为TRC)。
???按TRC控制原理,有三种方式:
???一、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM)
???开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。
???二、脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM)
???导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。
???三、混合调制
???导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。
???第三节 开关电源的发展和趋势
???1955 年美国罗耶(GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,1957年美国查赛(Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想,这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善,终于做成了25千赫的开关电源。
???目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等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。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz电源,虽已实用化,但其频率有待进一步提高。要提高开关频率,就要减少开关损耗,而要减少开关损耗,就需要有高速开关元器件。然而,开关速度提高后,会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样,不仅会影响周围电子设备,还会大大降低电源本身的可靠性。其中,为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌,可采用R-C或L-C缓冲器,而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过,对1MHz以上的高频,要采用谐振电路,以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波,这样既可减少开关损耗,同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃,因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零,而且噪声也小,可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前,世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。

什么叫开关电源

开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。
其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
扩展资料:
主要用途
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯带,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。