電力電子技術(shù)認(rèn)識開關(guān)電源

開關(guān)電源具有高效率、高可靠性、小型化、輕型化的特點(diǎn)。圖1所示為通用開關(guān)電源原理框圖，輸入電壓為220V、50Hz的交流電，經(jīng)濾波、整流后變?yōu)?00V左右的高壓直流電，然后通過功率開關(guān)管的導(dǎo)通與截止將直流電壓變成連續(xù)的脈沖，再經(jīng)變壓器隔離降壓及輸出濾波后變?yōu)榈碗妷旱闹绷麟姟D1開關(guān)電源框圖什么是開關(guān)電源開關(guān)電源的參考電路如圖2所示圖2SG1524控制的降壓斬波型穩(wěn)壓電路什么是開關(guān)電源一．開關(guān)電源的種類開關(guān)電源（SwitchingPowerSupply），它是指具有電壓調(diào)整功能的器件始終以開關(guān)方式工作的一種直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的種類很多，分類方法也有多種。從推動功率管的方式來分可分為自激式和它激式。按開關(guān)管的個數(shù)及連接方式可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式等。按開關(guān)管的連接方式，開關(guān)電源分為串聯(lián)型與并聯(lián)型開關(guān)電源，串聯(lián)型開關(guān)電源的開關(guān)管是串聯(lián)在輸入電壓與輸出負(fù)載之間的，屬于降壓式穩(wěn)壓電路；而并聯(lián)型開關(guān)電源的開關(guān)管是并聯(lián)在開關(guān)電源之間的，屬于升壓式電路。推動功率管的方式來分自激式它激式按開關(guān)管的連接方式分串聯(lián)型并聯(lián)型開關(guān)管的個數(shù)及連接方式分單端式推挽式半橋式全橋式降壓式電路升壓式電路一．開關(guān)電源的種類單端反激式開關(guān)電源的典型電路如圖3所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，高頻變壓器T初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，副邊上沒有電流通過，能量儲存在高頻變壓器的初級繞組中。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，變壓器T副邊上的電壓極性顛倒，使初級繞組中存儲的能量通過VD1整流和電容C濾波后向負(fù)載輸出。1.單端反激式開關(guān)電源的連接與分析圖3單端反激式開關(guān)電源圖4單端正激式開關(guān)電源一．開關(guān)電源的種類單端正激式開關(guān)電源的典型電路如圖4所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時,VD2也導(dǎo)通，這時電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感L儲存能量；當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感L通過續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。2.單端正激式開關(guān)電源的連接與分析圖4單端正激式開關(guān)電源一．開關(guān)電源的種類自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖5所示。3.自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的連接與分析當(dāng)接入電源后在R1給開關(guān)管VT1提供啟動電流，使VT1開始導(dǎo)通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2中感應(yīng)出使VT1基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使VT1很快飽和。與此同時，感應(yīng)電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區(qū)，Ic開始減小，在L2中感應(yīng)出使VT1基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使VT1迅速截止，這時二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器T初級繞組中的儲能釋放給負(fù)載。在VT1截止時，L2中沒有感應(yīng)電壓，直流供電輸入電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣，由變壓器T的次級繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。

一．開關(guān)電源的種類自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖5所示。3.自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的連接與分析圖5自激式開關(guān)電源一．開關(guān)電源的種類4.推挽式開關(guān)電源的連接與分析圖6自激式開關(guān)電源推挽式開關(guān)電源的典型電路如圖6所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個開關(guān)管VT1和VT2，兩個開關(guān)管在外激勵方波信號的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器T次級繞組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。一．開關(guān)電源的種類5.降壓式開關(guān)電源的連接與分析圖7降壓式開關(guān)電源降壓式開關(guān)電源的典型電路如圖7所示。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，二極管VD1截止，輸入的整流電壓經(jīng)VT1和L向C充電，這一電流使電感L中的儲能增加。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載RL和續(xù)流二極管VD1、釋放電感L中存儲的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。一．開關(guān)電源的種類6.升壓式開關(guān)電源的連接與分析圖8升壓式開關(guān)電源升壓式開關(guān)電源的穩(wěn)壓電路如圖8所示。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，電感L儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，該電壓疊加在輸入電壓上，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，使輸出電壓大于輸入電壓，形成升壓式開關(guān)電源。一．開關(guān)電源的種類7.反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源的連接與分析圖9反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源的典型電路如圖9所示。這種電路又稱為升降壓式開關(guān)電源。無論開關(guān)管VT1之前的脈動直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓，電路均能正常工作。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，電感L儲存能量，二極管VD1截止，負(fù)載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感L中的電流繼續(xù)流通，并感應(yīng)出上負(fù)下正的電壓，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，同時給電容C充電。降壓式、升壓式、反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源的高壓輸出電路與副邊輸出電路之間沒有絕緣隔離，統(tǒng)稱為斬波型直流變換器。二．開關(guān)電源的兩種工作模式(a)連續(xù)模式；(b)非連續(xù)模式圖10兩種模式的開關(guān)電流波開關(guān)電源有兩種工作模式，一種是連續(xù)模式CUM(ContinuousMode)，另一種是非連續(xù)模式DUM(DiscontinuousMode)。這兩種模式的開關(guān)電流波形分別如圖10(a)，(b)所示。圖10可見，在連續(xù)模式下，初級開關(guān)電流是從一定幅度開始增大的，上升到峰值再迅速回零。其開關(guān)