開關(guān)電源基本工作原理是通過使用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件,周期性地通斷開關(guān),控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓,開關(guān)元件在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換。以下是開關(guān)電源工作原理的詳細(xì)解釋:
1.輸入整流濾波:首先,交流(AC)輸入電壓通過整流濾波電路轉(zhuǎn)換成直流(DC)電壓。這個直流電壓會有一定的紋波,但足夠穩(wěn)定,可以供后續(xù)電路使用。
2.功率變換:直流電壓被送入功率變換電路,這里通常包含一個或多個開關(guān)元件(如晶體管、MOSFET等),這些開關(guān)元件在PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號的控制下快速地導(dǎo)通和關(guān)斷。
3.PWM控制:PWM控制器產(chǎn)生一系列的脈沖信號,控制開關(guān)元件的導(dǎo)通和關(guān)斷。通過改變脈沖的寬度(即占空比),可以控制輸出電壓的大小。占空比高時,輸出電壓高;占空比低時,輸出電壓低。
4.能量轉(zhuǎn)換:在開關(guān)元件導(dǎo)通時,能量被存儲在電感或變壓器中;當(dāng)開關(guān)元件關(guān)斷時,存儲的能量被釋放到輸出端,為負(fù)載提供能量。
5.輸出整流濾波:從功率變換電路出來的電壓通常是高頻交流電壓,需要通過輸出整流濾波電路轉(zhuǎn)換成直流電壓,并進(jìn)一步降低紋波,以提供穩(wěn)定的輸出電壓。
6.反饋控制:輸出電壓會被送回PWM控制器,與設(shè)定的參考電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓偏離了設(shè)定值,控制器會調(diào)整PWM信號的占空比,以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
7.保護(hù)功能:為了確保電源和負(fù)載的安全,開關(guān)電源通常還包含過流、過壓、短路等保護(hù)功能。當(dāng)檢測到異常情況時,電源會自動關(guān)閉或限制輸出,以防止損壞。
開關(guān)電源通過高頻開關(guān)動作和精確的占空比控制,實(shí)現(xiàn)了高效率的能量轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定的輸出電壓。開關(guān)電源的主要電路由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路包括輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等組成。
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