开关电源简介
一.定义
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率(PWM),维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度
调制(PWM)控制IC和功率管(通常为BJT,MOS或者IGBT,我也见过用SCR的逆变器)构成。开关电源的一个最重要特征就是功率管工作在
截至和饱和两种状态而不是放大状态.开关电源的核心是DC-DC变换.
二.历史
开关电源起源于20世纪80年代,当时最早的开关电源是应用于计算机电源.90年代各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检
测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。进入21世纪,开关电源算是真正进入了
我们大家的生活,看看你手上的各种手机和电池充电器吧,它们都是开关电源.此外,新型的LED照明也带动了高效小型化的开关电源的发
展.
三.优点
相对线形电源,开关电源具有体积小,重量轻,效率高,易模块化等特点.在输入输出电压差大或者输出电流大的情况下,效率高体现得非
常明显.
四.缺点
开关电源容易出现EMI(电磁干扰)问题,相对线形电源输出的文波噪声略大,内部复杂(绝大部分)不方便维修
五.分类
1.按震荡源分类
按震荡源可以把开关电源分成自激开关电源和它激开关电源.自激开关电源是靠变压器的反馈绕组的反馈信号控制功率管产生震荡,典
型电路有:电蚊拍,电警棍,部分简易手机充电器,小功率空气清新器等.它激开关电源则是靠外部IC产生震荡,推动功率管,典型电路有:
计算机电源,逆变器等.
2.按初次级电学联系分
我们把初次级没有电学联系(可以通过光藕或变压器等手段联系)的开关电源称为隔离的开关电源,其他的都是非隔离开关电源.
隔离开关电源在某些情况下是必须的,打个比方,如果IPhone手机充电器是非隔离的(输出端和市电有电学联系),那将有可能导致用户在
充电时接触手机造成触电.
3.按拓扑结构分
开关电源的常用拓扑结构有:
A.Buck
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Buck是一种非隔离的降压式开关电源拓扑,相比较使用磁心变压器的隔离开关电源拓扑来讲,效率高点.Buck的功率管使用P沟道场效应
管或者PNP三极管会驱动容易些(N沟道管有悬浮驱动问题).
B.Boost
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Boost是一种非隔离的升压式开关电源拓扑,Boost的功率管一般使用N沟道场效应管或者NPN三极管,Boost一般不存在功率管驱动困难的
问题.上图是个典型的Boost拓扑,其最大升压倍数约10倍,如果超过十倍,其效率会急剧降低,此时请改用下面的拓扑:
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C.半桥
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半桥拓扑由两个功率管,两个电容和主变压器组成,变压器连接在功率管中点和电容中点之间,相对全桥,其优点是变压器初级只用承受
一般电源电压,因此可以使用较少的匝数.上臂管通常需要悬浮驱动.
D.全桥
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全桥拓扑通常用于大功率的场合,比如电焊机.两个上臂管通常需要悬浮驱动.
E.推挽
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推挽拓扑通常使用在输入电压较低时(48V以下),逆变器的前级几乎无一例外使用了推挽结构.
4.按功率管个数分(隔离式)
隔离式DC/DC转换器可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式和反激式两种。双管DC/DC转换器有双管正激式,
双管反激式、推挽式和半桥式四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器。
5.按功率管工作状态分
按功率管工作状态分,可分为硬开关和软开关.软开关又可分为ZVS(零电压开关)和ZCS(零电流开关).软开关方式可以显著降低开关管的
损耗,从而有效提高效率.
六.未来
各种电器使用开关电源供电是必然的趋势.以后的开关电源将会朝着微型化,高效化,高频化,模块化的方向发展.
+10  科创币    jrcsh   2011-10-24   高质量发帖
+200  科创币    科创论坛   2011-10-29   准备完善。
+200  科创币    judema   2011-10-30   高质量发帖
+20  科创币    946710319   2011-10-30   很好,很详细!
+1  科创币    delete   2011-10-30   高质量发帖
+50  科创币    delete   2011-11-04   高质量发帖
+1  科创币    小真-真实   2012-07-13   great ,bro
来自:电气工程 / 电力电子
 
2011-10-30 14:08:17
1楼
很好,很详细!
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2011-11-04 14:22:26
2011-11-4 14:22:26
2楼
开关电源的原理: 开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
它们的功能是:
1.输入电网滤波器:消除来自电网,如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。

2.输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供直流电压。

3.逆变器:是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。

4.输出整流滤波器:将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压,同时还防止高频噪声对负载的干扰。

5.控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行放大。调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定。

6.保护电路:当开关电源发生过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。

开关电源是将交流电先整流成直流电,在将直流逆变成交流电,在整流输出成所需要的直流电压。这样开关电源省去下线性电源中的变压器,以及电压反馈电路。而开关电源中的逆变电路完全是数字调整,同样能达到非常高的调整精度。

开关电源的主要优点:体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20~30%)、效率高(一般为60~70%,而线性电源只有30~40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。

开关电源的主要缺点:由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。
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2011-11-06 14:46:15
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3楼
资料是不错
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2012-07-11 11:12:35
2012-7-11 11:12:35
4楼
很受用~多谢楼主,希望多出点基础技术贴
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5楼
资料齐全,多谢LZ。
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2012-07-13 23:11:12
2012-7-13 23:11:12
6楼
恩恩,详细的帖子,标记学习。[s:274]
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2012-07-21 12:56:27
2012-7-21 12:56:27
7楼
我看到了那个Boost升压就是你那Q空间里的SG3525升压呢
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金坷居士
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2011/09/23注册,1 个月前活动

怪哉!灵异的三极管电流流向! 这素一个在仿真的RCC电路,示波器上绿色的是集电极电流红色的是发射极电流。窝萌都知道发射姬电流素集电极电流和基极电流之和,所以讲道理发射极电流一定比集电极略大。可仿真结果刷了三观,Q1集电极电流一部分流经基极,然后流经Q2的C->E。

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