開關(guān)電源簡析

1.開關(guān)電源的定義：

輸入交流電壓（AC）經(jīng)由整流濾波以后可獲得一高壓的直流電壓（DC=1.4AC），此電壓接入交換元件當(dāng)做開關(guān)使用在20KHZ~100KHZ的高頻狀態(tài)。這時直流高壓會被切割成高頻的方波信號，這個方波信號經(jīng)由功率隔離變壓器，在二次側(cè)可以獲得事先所設(shè)定的電壓值，然后再經(jīng)由整流與濾波就可以獲得所需的直流輸出電壓。開關(guān)電源的方框圖如下：

2.開關(guān)電源的分類：

開關(guān)電源按照輸入電壓與輸出電壓的類型可以分為四類，即DC-DC，AC-DC，DC-AC，AC-AC。其中DC-AC，AC-AC在實際應(yīng)用中很少見到，本文敘述從略。

2.1 DC/DC變換 是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：

（1） Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，極性相同。

（2） Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui，極性相同。

（3） Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。

（4） Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo 大于或小于輸入電壓UI,極性相反，電容傳輸。

2.2 AC/DC變換

AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流”，功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程，因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度。

2.3 DC/AC變換；

2.4 AC/AC變換。

3.常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

3.1 單端反激變換器

3.1.1、電路拓?fù)鋱D

3.1.2、電路原理

其變壓器T1起隔離和傳遞儲存能量的作用，即在開關(guān)管Q開通時Np儲存能量，開關(guān)管Q關(guān)斷時Np向Ns釋放能量。在輸出端要加由電感器Lo和兩Co電容組成一個低通濾波器，變壓器初級需有Cr、Rr和Dr組成的RCD漏感尖峰吸收電路。輸出回路需有一個整流二極管D1。由于其變壓器使用有氣隙的磁芯，故其銅損較大，變壓器溫相對較高。并且其輸出的紋波電壓比較大。但其優(yōu)點就是電路結(jié)構(gòu)簡單，適用于200W以下的電源且多路輸出交調(diào)特性相對較好。

3.2 雙管反激變換器

3.2.1、電路拓?fù)鋱D

3.2.2、電路原理

其變壓器T1起隔離和傳遞儲存能量的作用，即在開關(guān)管Q1、Q2開通時Np儲存能量，開關(guān)管Q1、Q2關(guān)斷時Np向Ns釋放能量，同時Np的漏感將通過D2、D3返回給輸入，可省去RCD漏感尖峰吸收電路。在輸出端要加由電感器Lo和兩Co電容組成一個低通濾波器。輸出回路需有一個整流二極管D1（最好使用恢復(fù)時間快的整流管）。