時間:2024-03-13 17:47:18來源:21ic電子網
開關模式電源(Switch Mode Power Supply,簡稱SMPS),又稱交換式電源、開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設備,例如個人電腦,而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。
開關電源不同于線性電源,開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區)及全閉模式(截止區)之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點,切換之間的轉換會有較高的耗散,但時間很短,因此比較節省能源,產生廢熱較少。理想上,開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩壓是通過調整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的,線性電源在產生輸出電壓的過程中,晶體管工作在放大區,本身也會消耗電能。開關電源的高轉換效率是其一大優點,而且因為開關電源工作頻率高,可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,因此開關電源也會比線性電源的尺寸要小,重量也會比較輕。若電源的高效率、體積及重量是考慮重點時,開關電源比線性電源要好。不過開關電源比較復雜,內部晶體管會頻繁切換,若切換電流尚未加以處理,可能會產生噪聲及電磁干擾影響其他設備,而且若開關電源沒有特別設計,其電源功率因數可能不高。
開關電源產品廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設備,視聽產品,安防監控,LED燈帶,電腦機箱,數碼產品和儀器類等領域。
開關電源是一種用于將交流電轉換為穩定的直流電的電源設備。它通過交流輸入端口接收來自電網的電力,
并通過內部的變壓器、整流器、濾波器、穩壓器等電路組件對電壓和電流進行處理,輸出穩定的直流電給負載使用。
開關電源具有高效、穩定、可靠的特點,在現代電子設備、通信設備、工業自動化等領域得到了廣泛應用。
開關電源可以將交流電轉換成穩定的直流電,提供給各種電子設備使用。其主要作用包括:
1. 穩定電壓輸出:開關電源能夠輸出穩定的直流電,有效地避免了因瞬間電壓波動而對電子設備造成損害的情況。
2. 增加電路效率:開關電源采用高頻開關技術,使得其轉換效率、穩定性和可靠性更高,從而可以提高整個電路的效率和質量。
3. 降低熱損失:與傳統的線性電源相比,開關電源的熱損失更低,不僅能夠減少設備的消耗功率,還能夠使得電源的壽命更加長久。
4. 支持大范圍的輸入電壓:開關電源的輸入范圍較廣,通常支持輸入AC 90-240V電壓,使得電子設備具有更廣泛的適應性。
5. 更小巧的體積:由于采用高頻開關技術,開關電源的整體體積更小,可以在設計中更加靈活使用,節約空間。
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一、開關電源的作用
開關電源的主要作用是將高能量切割成無數個低能量,然后通過傳輸線路將其傳輸到輸出端。輸出端會根據輸出電壓的高低對輸入端進行反饋,這種反饋機制能夠有效地穩定輸出電壓,使其在各種不同條件下都能保持穩定。
此外,開關電源的發熱量相對較低,這是因為多余的能量可以轉化為熱能散發掉,這在一定程度上起到了降低電壓的作用。由于這種能量轉換過程中沒有產生其他損耗,所以開關電源的效率較高。
同時,開關電源還具有體積小、重量輕、節能環保等優點,因此被廣泛應用于各種電子設備中。
一、什么是電源開關
電源開關就是用通過電路控制開關管進行高速的道通與截止.將直流電轉化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓,從而產生所需要的一組或多組電壓!
二、電源開關的作用
1、交流電源輸入經整流濾波成直流;
2、通過高頻pwm(脈沖寬度調制)信號控制開關管,將那個直流加到開關變壓器初級上;
3、開關變壓器次級感應出高頻電壓,經整流濾波供給負載;
4、輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制pwm占空比,以達到穩定輸出的目的。
三、電源開關的工作原理
電源開關里有一扇門,一開門電源就通過,一關門電源就停止通過,那么什么是門呢,開關電源里有的采用可控硅,有的采用開關管,這兩個元器件性能差不多,都是靠基極、(開關管)控制極(可控硅)上加上脈沖信號來完成導通和截止的,脈沖信號正半周到來,控制極上電壓升高,開關管或可控硅就導通,由220v整流、濾波后輸出的300v電壓就導通,通過開關變壓器傳到次級,再通過變壓比將電壓升高或降低,供各個電路工作。
振蕩脈沖負半周到來,電源調整管的基極、或可控硅的控制極電壓低于原來的設置電壓,電源調整管截止,300v電源被關斷,開關變壓器次級沒電壓,這時各電路所需的工作電壓,就靠次級本路整流后的濾波電容放電來維持。待到下一個脈沖的周期正半周信號到來時,重復上一個過程。
這個開關變壓器就叫高頻變壓器,因為他的工作頻率高于50hz低頻。那么推動開關管或可控硅的脈沖如何獲得呢,這就需要有個振蕩電路產生,我們知道,晶體三極管有個特性,就是基極對發射極電壓是0.65-0.7v是放大狀態,0.7v以上就是飽和導通狀態, -0.1v- -0.3v就工作在振蕩狀態,那么其工作點調好后,就靠較深的負反饋來產生負壓,使振蕩管起振,振蕩管的頻率由基極上的電容充放電的時間長短來決定,振蕩頻率高輸出脈沖幅度就大,反之就小,這就決定了電源調整管的輸出電壓的大小。
那么變壓器次級輸出的工作電壓如何穩壓呢,一般是在開關變壓器上,單繞一組線圈,在其上端獲得的電壓經過整流濾波后,作為基準電壓,然后通過光電耦合器,將這個基準電壓返回振蕩管的基極,來調整震蕩頻率的高低,如果變壓器次級電壓升高,本取樣線圈輸出的電壓也升高,通過光電耦合器獲得的正反饋電壓也升高,這個電壓加到振蕩管基極上,就使振蕩頻率降低,起到了穩定次級輸出電壓的穩定
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