一、開關電源簡介

開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構成。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。

二、開關電源的基本組成

開關電源大致由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成。

1、主電路

沖擊電流限幅：限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流。

輸入濾波器：其作用是過濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。

整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。

逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關電源的核心部分。

輸出整流與濾波：根據(jù)負載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。

2、控制電路

一方面從輸出端取樣，與設定值進行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護電路鑒別，提供控制電路對電源進行各種保護措施。

3、檢測電路

提供保護電路中正在運行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。

4、輔助電源

實現(xiàn)電源的軟件(遠程)啟動，為保護電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

三、開關電源的工作原理

開關電源的電壓轉換，是由開關晶體管、脈沖變壓器等組成的脈沖振蕩器，產(chǎn)生脈沖電，將300V的直流電經(jīng)脈沖變壓器的次級變換成所需要的電壓。電原理如圖2所示。

1、脈沖振蕩器的工作原理

1)脈沖振蕩器的啟動

電源經(jīng)R10、R10A、R15給Q3(三極管)的b極(基極)、e極(發(fā)射極)提供正向偏置電壓，強迫Q3進入導通狀態(tài)。

2)脈沖振蕩器的振蕩過程

當Q3進入導通狀態(tài)后，+Vc就會經(jīng)脈沖變壓器的初級線圈、Q3的c極、e極、R15到電源的-Vc，此時脈沖變壓器的次級線圈就會產(chǎn)感應電勢，次級線圈的一端接在-Vc，另一端經(jīng)R12、C8接到Q3的b極，且感應電勢的極性與初級線圈的自感電勢是同極性的(圖中初次極線圈的上端均為同名端)，便得Q3的b極得到更大的基極電流，加速Q(mào)3的導通直至Q3進入飽和狀態(tài)。電路如圖3所示。

當Q3飽和后，Ic不再變化，波形如圖4中t0到t3。經(jīng)過t3到t4的飽和過程后，自感電勢、感應電勢的極性會隨其反轉，即上負下正。次極線圈中這個反轉后的電勢，正極經(jīng)R15加在Q1的e極，負極經(jīng)R12、C8加在Q3的b極，使得Q3處于反向偏置，促使Q3快速地從飽和狀態(tài)過度到截止狀態(tài)，圖中t4到t6。Q3截止后，通過D8、R17、C7組成的吸收電路很快地將初極線圈中所產(chǎn)生的反向電勢以及反向電流吸收掉，圖中t6到t7。完成了一個振蕩周期。之后振蕩電路就會周而復始重復上述過程。

脈沖振蕩器的頻率由C8和所接的次極線圈的電感量所決定。

2、輸出電壓的調(diào)節(jié)

電路如圖2 。IC1是一個精密基準穩(wěn)壓電源，當被檢測到輸出+5V電壓偏高(或偏低)時，通過光偶合器P421中的發(fā)光管照度加強(或減弱)，光敏管內(nèi)阻下降(或上升)而電流增大，引起Q4的c極電流增強(或減弱)，從而多分流(或少分流)掉Q3b極中一部分電流，使Q3延后(或提前)導通。使得圖4中t1到t3延后(或提前)，從而引起波形在t2到t5之間的時間變短(或變長)，最終使脈沖的寬度發(fā)生寬窄的變化，進而引起輸出電壓下降(或上升)，以保證輸出電壓的穩(wěn)定。

3、開關電源的輸出

開關電源的一級電壓輸出有兩路：一路經(jīng)D9半波整流及C29的濾波，得到一個輸出為15V的電壓輸出。另一路經(jīng)D10的半波整流及C11、C12、L1、R88的濾波、Z06的穩(wěn)壓后，得到一個輸出為5V的穩(wěn)定電壓輸出。

四、開關電源的用途

開關電源產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫(yī)療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈袋，電腦機箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領域。