开关电源按照什么标准进行分类
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开关电源是一种交直流电转换的电源装置,它通过开关管的开关动作,以高频率将输入电压切换为脉冲信号,然后通过整流滤波电路将其转换为直流电压输出。开关电源具有高效率、小体积、轻重量、稳定性好等特点。
开关电源工作原理
开关电源的基本工作原理是通过开关管的开关动作,将输入电压切换为高频脉冲信号。这个高频脉冲信号经过变压器或电感器的变换和滤波电路的处理,最终得到稳定的直流输出电压。开关电源的输出电压可以根据需要进行调整和稳定,以满足不同设备的电源需求。开关电源具有许多优点,包括高效率、稳定性好、体积小、重量轻、可靠性高等。它广泛应用于电子设备、通信设备、计算机设备、工业控制系统等领域,成为现代电子技术中常见的电源类型之一。
开关电源分类
开关电源可以根据不同的分类标准进行分类,以下是几种常见的分类方式:
1.按输入电源类型分类分为:
AC-DC开关电源:将交流电转换为直流电。
DC-DC开关电源:将直流电转换为另一种直流电压。
2.按工作方式分类:
单端开关电源:只有一个开关管,适用于低功率应用。
双端开关电源:有两个开关管,适用于高功率应用。
3.按拓扑结构分类:
按照拓扑大致可分为 Buck (降压)、Boost(升压)、Buck-Boost(降压-升压)、Flyback(反激)、Forward(正激)、Two-Transistor Forward(双晶体管正激)、Push-Pull(推挽)、Half Bridge(半桥)、Full Bridge (全桥)等,这些分类方式只是其中的一部分,开关电源还可以根据其他特定的要求和应用进行更详细的分类。
接下来我们针对常用的Flyback(反激)、Forward(正激)做一些介绍,正激和反激是两种不同的开关电源技术,正激式开关电源是指使用正激高频变压器隔离耦合能量的开关电源,与之对应的有反激式开关电源。
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开关电源电路图
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