什么是開關(guān)電源?所謂開關(guān)電源，故名思議，就是這里有一扇門，一開門電源就通過(guò)，一關(guān)門電源就停止通過(guò)，那么什么是門呢，開關(guān)電源里有的采用可控硅，有的采用開關(guān)管，這兩個(gè)元器件性能差不多，都是靠基極、(開關(guān)管)控制極(可控硅)上加上脈沖信號(hào)來(lái)完成導(dǎo)通和截止的，脈沖信號(hào)正半周到來(lái)，控制極上電壓升高，開關(guān)管或可控硅就導(dǎo)通，由220V整流、濾波后輸出的300V電壓就導(dǎo)通，通過(guò)開關(guān)變壓器傳到次級(jí)，再通過(guò)變壓比將電壓升高或降低，供各個(gè)電路工作。

振蕩脈沖負(fù)半周到來(lái)，電源調(diào)整管的基極、或可控硅的控制極電壓低于原來(lái)的設(shè)置電壓，電源調(diào)整管截止，300V電源被關(guān)斷，開關(guān)變壓器次級(jí)沒(méi)電壓，這時(shí)各電路所需的工作電壓，就靠次級(jí)本路整流后的濾波電容放電來(lái)維持。

待到下一個(gè)脈沖的周期正半周信號(hào)到來(lái)時(shí)，重復(fù)上一個(gè)過(guò)程。這個(gè)開關(guān)變壓器就叫高頻變壓器，因?yàn)樗墓ぷ黝l率高于50HZ低頻。那么推動(dòng)開關(guān)管或可控硅的脈沖如何獲得呢，這就需要有個(gè)振蕩電路產(chǎn)生，我們知道，晶體三極管有個(gè)特性，就是基極對(duì)發(fā)射極電壓是0.65-0.7V是放大狀態(tài)，0.7V以上就是飽和導(dǎo)通狀態(tài)， -0.1V- -0.3V就工作在振蕩狀態(tài)，那么其工作點(diǎn)調(diào)好后，就靠較深的負(fù)反饋來(lái)產(chǎn)生負(fù)壓，使振蕩管起振，振蕩管的頻率由基極上的電容充放電的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)決定，振蕩頻率高輸出脈沖幅度就大，反之就小，這就決定了電源調(diào)整管的輸出電壓的大小。

那么變壓器次級(jí)輸出的工作電壓如何穩(wěn)壓呢，一般是在開關(guān)變壓器上，單繞一組線圈，在其上端獲得的電壓經(jīng)過(guò)整流濾波后，作為基準(zhǔn)電壓，然后通過(guò)光電耦合器，將這個(gè)基準(zhǔn)電壓返回振蕩管的基極，來(lái)調(diào)整震蕩頻率的高低，如果變壓器次級(jí)電壓升高，本取樣線圈輸出的電壓也升高，通過(guò)光電耦合器獲得的正反饋電壓也升高，這個(gè)電壓加到振蕩管基極上，就使振蕩頻率降低，起到了穩(wěn)定次級(jí)輸出電壓的穩(wěn)定，太細(xì)的工作情況就不必細(xì)講了，也沒(méi)必要了解的那么細(xì)的，這樣大功率的電壓由開關(guān)變壓器傳遞，并與后級(jí)隔開，返回的取樣電壓由光耦傳遞也與后級(jí)隔開，所以前級(jí)的市電電壓，是與后級(jí)分離的，這就叫冷板，是安全的，變壓器前的電源是獨(dú)立的，這就叫開關(guān)電源。

開關(guān)電源是一種交直流電轉(zhuǎn)換的電源裝置，它通過(guò)開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作，以高頻率將輸入電壓切換為脈沖信號(hào)，然后通過(guò)整流濾波電路將其轉(zhuǎn)換為直流電壓輸出。開關(guān)電源具有高效率、小體積、輕重量、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

開關(guān)電源工作原理

開關(guān)電源的基本工作原理是通過(guò)開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作，將輸入電壓切換為高頻脈沖信號(hào)。這個(gè)高頻脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器或電感器的變換和濾波電路的處理，最終得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。開關(guān)電源的輸出電壓可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和穩(wěn)定，以滿足不同設(shè)備的電源需求。開關(guān)電源具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括高效率、穩(wěn)定性好、體積小、重量輕、可靠性高等。它廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等領(lǐng)域，成為現(xiàn)代電子技術(shù)中常見(jiàn)的電源類型之一。

開關(guān)電源分類

開關(guān)電源可以根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，以下是幾種常見(jiàn)的分類方式：

1.按輸入電源類型分類分為：

AC-DC開關(guān)電源：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

DC-DC開關(guān)電源：將直流電轉(zhuǎn)換為另一種直流電壓。

2.按工作方式分類：

單端開關(guān)電源：只有一個(gè)開關(guān)管，適用于低功率應(yīng)用。

雙端開關(guān)電源：有兩個(gè)開關(guān)管，適用于高功率應(yīng)用。

3.按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類：

按照拓?fù)浯笾驴煞譃?Buck (降壓)、Boost(升壓)、Buck-Boost(降壓-升壓)、Flyback(反激)、Forward(正激)、Two-Transistor Forward(雙晶體管正激)、Push-Pull(推挽)、Half Bridge(半橋)、Full Bridge (全橋)等，這些分類方式只是其中的一部分，開關(guān)電源還可以根據(jù)其他特定的要求和應(yīng)用進(jìn)行更詳細(xì)的分類。

接下來(lái)我們針對(duì)常用的Flyback(反激)、Forward(正激)做一些介紹，正激和反激是兩種不同的開關(guān)電源技術(shù)，正激式開關(guān)電源是指使用正激高頻變壓器隔離耦合能量的開關(guān)電源，與之對(duì)應(yīng)的有反激式開關(guān)電源。

正激式開關(guān)電源

正激式開關(guān)電源中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但輸出功率很高，適用于100W-300W的開關(guān)電源，一般用在低壓，大電流的開關(guān)電源，應(yīng)用比較廣泛。

如下圖所示，對(duì)于正激式開關(guān)電源具體是指當(dāng)開關(guān)管接通時(shí)，輸出變壓器充當(dāng)介質(zhì)直接耦合磁場(chǎng)能量，電能與磁能相互轉(zhuǎn)化，使輸入輸出同時(shí)進(jìn)行。在日常應(yīng)用中也存在不足：如需要增加反電動(dòng)勢(shì)繞組(防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)把開關(guān)管擊穿)，次級(jí)多加1個(gè)電感進(jìn)行儲(chǔ)能濾波，因此相比反激式開關(guān)電源而言其成本較高，而且正激式開關(guān)電源變壓器的體積要比反激式開關(guān)電源變壓器的體積大。

正激式開關(guān)電源

反激式開關(guān)電源

如下圖所示，反激式開關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開關(guān)電激，它的變壓器不僅起到變換電壓傳輸能量的作用，同時(shí)還起到儲(chǔ)能電感的作用，因此，反激式變壓器類似于電感的設(shè)計(jì)。所有電路比較簡(jiǎn)單，容易控制，反激式在5W-100W的小功率方面應(yīng)用非常廣泛。對(duì)于反激式開關(guān)電源，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電感電流上升，由于反激電路輸出線圈同名端相反，因此輸出二極管截止，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載由輸出電容進(jìn)行能量供應(yīng)，當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通，變壓器的能量通過(guò)二極管向負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)電容充電。

反激式開關(guān)電源

由對(duì)比可知，正激的變壓器只有變壓功能，整體可以看成一個(gè)帶變壓器的buck電路。反激的變壓器可以看作一個(gè)帶變壓功能的電感，是一個(gè)buck-boost電路。總的來(lái)說(shuō)，正激反激工作原理不同，正激是初級(jí)工作次級(jí)也工作，次級(jí)不工作有續(xù)流電感續(xù)流，一般是CCM模式。功率因數(shù)一般不高，而且輸入輸出和變比占空比成比例。反激是初級(jí)工作，次級(jí)不工作，兩邊獨(dú)立開來(lái),一般DCM模式下，但是變壓器的電感會(huì)比較小，而且需要加氣隙,所以通常適合中小功率情況。

正激變壓器是理想的，不儲(chǔ)能，但是由于勵(lì)磁電感是有限值，勵(lì)磁電流使得磁芯會(huì)大，為避免磁通飽和，變壓需要輔助繞組進(jìn)行磁通復(fù)位。反激變壓器工作形式可以看作耦合電感，電感先儲(chǔ)能再放能，由于反激變壓器的輸入、輸出電壓極性相反，故當(dāng)開關(guān)管斷開之后，次級(jí)可以提供磁芯一個(gè)復(fù)位電壓，因而反激變壓器不需額外增加磁通復(fù)位繞組。一、開關(guān)電源主要用途

開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化、軍用機(jī)器設(shè)備、科學(xué)研究機(jī)器設(shè)備、LED照明、工控自動(dòng)化、通信設(shè)備、電氣設(shè)備、儀表設(shè)備、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體制冷制暖、空氣凈化機(jī)，電子器件電冰箱，液晶顯示屏，LED燈具，通信設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控系統(tǒng)，LED燈帶，主機(jī)箱，電子產(chǎn)品和儀器設(shè)備類等行業(yè)。

二、開關(guān)電源原理及各作用電源電路詳細(xì)說(shuō)明

開關(guān)電源的電源電路構(gòu)成：開關(guān)電源的關(guān)鍵電源電路是由輸入干擾信號(hào)過(guò)濾器(EMI)、整流器濾波電路、輸出功率轉(zhuǎn)換電源電路、PWM控制板電源電路、輸出整流器濾波電路構(gòu)成。輔助電源電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電源電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電源電路、輸出過(guò)電流保護(hù)電源電路、輸出過(guò)流保護(hù)電源電路等。

三、輸入電源電路的基本原理及普遍電源電路

1、AC輸入整流器濾波電路基本原理：①避雷電源電路：當(dāng)有遭雷擊，造成髙壓經(jīng)電力網(wǎng)導(dǎo)進(jìn)電源時(shí)，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1構(gòu)成的電源電路開展維護(hù)。當(dāng)加在氧化鋅壓敏電阻兩邊的工作電壓超出其工作標(biāo)準(zhǔn)電壓時(shí)，其電阻值減少，使髙壓卡路里消耗在氧化鋅壓敏電阻上，若電流量過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3會(huì)損壞維護(hù)后級(jí)電源電路。

②輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3構(gòu)成的雙π型濾波器互聯(lián)網(wǎng)主要是對(duì)輸入電源的電磁感應(yīng)噪音及低頻振蕩數(shù)據(jù)信號(hào)開展抑止，避免對(duì)電源影響，另外也避免電源自身造成的高頻率低頻振蕩對(duì)電力網(wǎng)影響。當(dāng)電源打開一瞬間，要對(duì)C5電池充電，因?yàn)橐凰查g電流量大，加RT1(熱敏電阻器)就能合理的避免浪涌電流。因瞬間動(dòng)能全耗費(fèi)在RT1電阻器上，一定時(shí)間后溫度上升后RT1電阻值減少(RT1是負(fù)溫指數(shù)元器件)，這時(shí)候它耗費(fèi)的動(dòng)能十分小，后級(jí)電源電路可一切正常工作中。

③整流器濾波電路：交流電流經(jīng)BRG1整流器后，經(jīng)C5濾波器后獲得比較純粹的交流電壓。若C5容積縮小，輸出的溝通交流諧波失真將擴(kuò)大。

2、DC輸入濾波電路基本原理：①輸入濾波電路：C1、L1、C2構(gòu)成的雙π型濾波器互聯(lián)網(wǎng)主要是對(duì)輸入電源的電磁感應(yīng)噪音及低頻振蕩數(shù)據(jù)信號(hào)開展抑止，避免對(duì)電源影響，另外也避免電源自身造成的高頻率低頻振蕩對(duì)電力網(wǎng)影響。C3、C4為安規(guī)電容，L2、L3為差模電感。

②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7構(gòu)成抗浪涌電源電路。在起機(jī)的一瞬間，因?yàn)镃6的存有Q2不通斷，電流量經(jīng)RT1組成控制回路。當(dāng)C6上的工作電壓充至Z1的穩(wěn)壓管值時(shí)Q2通斷。假如C8走電或后級(jí)電路短路狀況，在起機(jī)的一瞬間電流量在RT1上造成的壓力降擴(kuò)大，Q1通斷使Q2沒(méi)有柵極工作電壓不通斷，RT1可能在很短的時(shí)間損壞，以維護(hù)后級(jí)電源電路。

四、輸出功率轉(zhuǎn)換電源電路

1、MOS管的原理：現(xiàn)階段運(yùn)用最普遍的絕緣層?xùn)艌?chǎng)效管是MOSFET(MOS管)，是運(yùn)用半導(dǎo)體材料表面的電聲設(shè)備效用開展工作中的。也稱之為表面場(chǎng)效元器件。因?yàn)樗臇艠O處在不導(dǎo)電性情況，因此 輸入電阻器能夠 進(jìn)一步提高，最大達(dá)到105歐母，MOS管是運(yùn)用柵源工作電壓的尺寸，來(lái)更改半導(dǎo)體材料表面感生電荷的是多少，進(jìn)而操縱漏極電流量的尺寸。