开关电源分析

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1、开关电源一、开关电源定义2二、开关电源优缺点21.开关稳压电源的优点22.开关稳压电源的缺点3三、开关稳压电源的种类3(1)按激励方式划分3(2)按调制方式划分4(4)按开关管电流的工作方式划分6(5)按开关品体管的类型划分6(6)按晶体管的连接的连接方式划分7(7)按输入与输出的电压人小划分8(8)按工作方式划分8(9)按电路结构划分9四、开关电源组成及原理101.实际电路102.直流一直流变换原理11五、耦合型自激调频式开关电源141.交流输入及整流滤波142.开关管导通回路153.启动电路164.形成自激振荡的正反馈电路165.脉宽调整

2、电路176.开关脉冲电路中三极管的保护电路187.输入电源电压过压保护188.自动稳压电路199.多路直流电压输出20开关电源一、开关电源定义开关电源是一种控制晶休管通断时间比率以维持电压稳定输岀的电源。实际上，开关稳压电源的核心部分是一个直流变压器二、开关电源优缺点1•开关稳压电源的优点功耗小，效率高。在下图中的开关稳压电源电路中，品体管V在激励信号的激励下，它交替地工作在导通一截止和截止一导通的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz左右，在一些技术先进的国家,可以做到几百或者近lOOOkHzo这使得开关晶休管V的功耗很小，电源的效率

3、可以大幅度地提高，其效率可达到80%oUiVD£ChRLUo开关调整元件Eli开关稳压电源原理图及等效原理El体积小，重量轻。从开关稳压电源的原理框图可以清楚地看到这里没有采用笨重的工频变压器。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后，乂省去了较大的散热片。由于这两方面原因，所以开关稳压电源的体积小，重量轻。稳压范围宽。从开关稳压电源的输出电压是由激励信号的占空比來调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿，这样，在工频电网电压变化较大时，它仍能够保证有较稳定的输岀电压。所以开关电源的稳压范围很宽，稳压效果很好。此外，改变占空比的方法

4、有脉宽调制型和频率调制型两种。这样,开关稳压电源不仅具有稳压范围宽的优点，而冃实现稳压的方法也较多，设计人员可以根据实际应用的要求，灵活地选用各种类型的开关稳压电源。滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少。开关稳压电源的工作频率口前基木上是工作在50kHz,是线性稳压电源的1000倍，这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加电容滤波，效率也提高了500b倍。在相同的纹波输出电压下，采用开关稳压电源时，滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/500—l/1000o电路形式灵活多样。例如，有自激式和他激式

5、，有调宽型和调频型，有单端式和双端式等等，设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同应用场合的开关稳压电源。2•开关稳压电源的缺点开关稳压电源的缺点是存在较为严重的开关干扰。开关稳压电源中，功率调整开关晶体管v工作在状态，它产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机的止常工作。此外由于开关稳压电源振荡器没有工频变压器的隔离，这些干扰就会串入工频电网，使附近的其他电了仪器、设备和家用电器受到严重的干扰。口前，由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以

6、及磁性材料技术与一•些技术先进国家还有一定的差距，因而造价不能进一步降低，也影响到可靠性的进一步提高。所以在我国的电了仪器以及机电一体化仪器中，开关稳压电源还不能得到十分广泛的普及及使用。特别是对于无工频变压器开关稳压电源中的高压电解电容器、高反压大功率开关管、开关变压器的磁芯材料等器件，在我国还处于研究、开发阶段。在一些技术先进国家，开关稳压电源虽然有了一定的发展，但在实际应用屮也还存在一些问题，不能十分令人满意。这暴露出开关稳压电源的乂一个缺点，那就是电路结构复杂，故障率高，维修麻烦。对此如果设计者和制造者不予以充分重视，则它将直接影响到

7、开关稳压屯源的推广应用。当今，开关稳压电源推广应用比较困难的主要原因就是它的制作技术难度人、维修麻烦和造价成本较高。三、开关稳压电源的种类(1)按激励方式划分•他激式电路中专设激励信号的振荡器，电路形式如下图所示。E7他激式•自激式开关管兼作振荡器屮的振荡管，电路形式如下图所示。S8自激式(2)按调制方式划分•脉宽调制型振荡频率保持不变，通过改变脉冲宽度来改变和调节输出电压的大小，有时通过取样电路、耦合电路等构成反馈闭环回路，來稳定输出电压的幅度。•频率调制型占空比保持不变，通过改变振荡器的振荡频率来调节和稳定输出电压的幅度。混合调制型•通过

8、调节导通时间的振荡频率来完成调节和稳定输出电压幅度的目的。(3)按储能电感与负载的连接方式划分•串联型储能电感串联在输入与输出电压Z间，电路形式如下图所示。（三极管