開關(guān)電源(yuán)是進行交(jiāo)流(liú)/直流(liú)（AC/DC），直流(liú)/直(zhí)流(liú)（DC/DC），直流(liú)/交流（DC/AC）功率變換的(dí)裝置(zhì)，通過對(duì)主(zhǔ)變換(huàn)回路(lù)和控(kòng)製回路的(dí)控(kòng)製完(wán)成變換。主變(biàn)換(huàn)回路將輸(shū)入的交(jiāo)流電變(biàn)換後(hòu)傳遞給(gěi)負載，它決定開(kāi)關電(diàn)源電路的結(jié)構(gòu)形式(shì)，變換要求(qiú)和負(fù)載(zǎi)能力等(děng)技術(shù)指(zhǐ)標；控(kòng)製回路按輸入，輸(shū)出技術指標(biāo)的要求來(lái)檢測，控(kòng)製主(zhǔ)變換(huàn)回路(lù)的工(gōng)作(zuò)狀態。開(kāi)關電(diàn)源(yuán)集(jí)成控(kòng)製電路(lù)就是將(jiāng)控(kòng)製回(huí)路(lù)集成(chéng)化的(dí)集成電路。
一般開(kāi)關電源(yuán)控製集(jí)成(chéng)電路包括(kuò)振(zhèn)蕩(dàng)器(qì)，誤差放大器，PWM 觸(chù)發器(qì)，狀態(tài)控(kòng)製器等部分功(gōng)能電(diàn)路，高品(pǐn)質開關(guān)電(diàn)源還(huán)包(bāo)括高電(diàn)壓(yā)功率開關管(guǎn)，電流比較器，以(yǐ)及各種(zhǒng)保護(hù)功(gōng)能電(diàn)路。
所謂(wèi) AC/DC 變換就(jiù)是交(jiāo)流(liú)/直流變換；AC/AC 變(biàn)換稱(chēng)為(wéi)交(jiāo)流(liú)/交流(liú)變換，即(jí)為改變(biàn)電(diàn)源的頻率(shuài)；DC/AC 變換(huàn)稱為(wéi)逆(nì)變；DC/DC 變(biàn)換(huàn)為(wéi)直(zhí)流電(diàn)變成交流(liú)電後再(zài)將交流(liú)電變(biàn)為直流(liú)電(diàn)。自 20 世紀 60 年代研發出了(liǎo)二極(jí)管，三極管(guǎn)半(bàn)導體器件後(hòu)，人(rén)們就(jiù)開始利用半導體(tǐ)器件(jiàn)進行變(biàn)換(huàn)。所以，凡是(shì)利用半導體功率器件做開(kāi)關，將一(yī)種電源形態變換(huàn)成(chéng)另一種(zhǒng)電源(yuán)形態的(dí)電(diàn)路(lù)，稱(chēng)為開(kāi)關電源變換電路。在電源變換時，采用開(kāi)關(guān)變換技(jì)術(shù)，利(lì)用自動控製(zhì)技(jì)術來(lái)穩(wěn)定輸出，並加有各種保護(hù)控製電(diàn)路(lù)的(dí)電源(yuán)開關(guān)變換電(diàn)路，稱(chēng)為開關(guān)電源。
在(zài)開關(guān)電(diàn)源(yuán)的(dí)變換(huàn)過程中(zhōng)，用高(gāo)頻變壓器隔離(lí)稱為(wéi)離綫式開關變(biàn)換器，常(cháng)用(yòng)的(dí) AC/DC 變換器(qì)就是離綫式(shì)開(kāi)關(guān)變(biàn)換器(qì)。開(kāi)關(guān)電源的工作原(yuán)理框(kuàng)圖(tú)如(rú)圖(tú) 1-1 所示。
圖(tú) 1-1 開關(guān)電源的工作原理框圖(tú)
第一(yī)部(bù)分電路是(shì)交流(liú)市電供電(diàn)輸入電(diàn)路，包括(kuò)低(dī)通(tōng)濾波(bō)電路(lù)和一次整(zhěng)流電路(lù)。220V 交流輸入市電經(jīng)低通濾波電(diàn)路和(hé)整流(liú)電(diàn)路整流後，輸出沒有穩(wěn)壓的直流(liú)電(diàn)壓Vi，直(zhí)流電壓(yā)Vi送(sòng)到第二(èr)部(bù)分(fēn)電(diàn)路(lù)進(jìn)行功率因(yīn)數(shù)校(xiào)正(zhèng)，以提高(gāo)開(kāi)關(guān)電源(yuán)電路的功率因數。功率(shuài)因數校正(zhèng)電(diàn)路(lù)的(dí)具(jù)體(tǐ)實(shí)現方法(fǎ)有無(wú)源功率(shuài)因(yīn)數校正和有(yǒu)源功率因(yīn)數校正(zhèng)兩種。所謂有源(yuán)功(gōng)率(shuài)因數(shù)校正(zhèng)是(shì)指開關(guān)電(diàn)源(yuán)在功率因數(shù)校(xiào)正過程(chéng)中，采用(yòng)如(rú)三極管和(hé)集(jí)成電路(lù)等(děng)有(yǒu)源器(qì)件來(lái)實現功(gōng)率因(yīn)數校正(zhèng)功(gōng)能(néng)的(dí)電路(lù)。由於有(yǒu)源功率因(yīn)數(shù)校正具有功率因數校正特(tè)性(xìng)好的優(yōu)點，在(zài)開關電源電(diàn)路中得(dé)到(dào)了廣泛應(yīng)用。第三部(bù)分(fēn)電路是(shì)功率變換(huàn)，功率變(biàn)換(huàn)是通過高(gāo)頻電子開(kāi)關(guān)電路和高(gāo)頻(pín)脈(mài)衝變壓器來實(shí)現的(dí)，把(bǎ)經過(guò)功率因數(shù)校正(zhèng)輸出(chū)的直流電壓變(biàn)換成受控製的，符合(hé)設計要求的(dí)高頻(pín)脈衝電壓。第四(sì)部分電路是(shì)輸出電路，用於將高頻脈(mài)衝(chōng)電(diàn)壓(yā)經整(zhěng)流(liú)濾波後(hòu)輸出(chū)所需(xū)的直流電(diàn)壓。第五(wǔ)部分(fēn)電路是驅動控(kòng)製(zhì)電(diàn)路(lù)，輸出(chū)直流電壓經過(guò)分壓，采(cǎi)樣(yàng)後(hòu)與開關(guān)電源電(diàn)路(lù)的基(jī)準(zhǔn)電(diàn)壓進行比較(jiào)，放(fàng)大(dà)，從而輸(shū)出(chū)相應(yīng)的(dí)誤差控製(zhì)電壓(yā)來(lái)穩定輸出直(zhí)流(liú)電壓(yā)。第六部(bù)分電(diàn)路(lù)是(shì)振蕩(dàng)信號(hào)產生(shēng)電路(lù)，由它產生高頻振(zhèn)蕩信(xìn)號，該(gāi)高(gāo)頻振(zhèn)蕩信號(hào)與(yǔ)控(kòng)製(zhì)信號(hào)疊加，從(cóng)而實現輸出穩壓控(kòng)製(zhì)，實現(xiàn)高頻(pín)電(diàn)源變換。
開關穩壓電源(yuán)是通過(guò)對輸入的直流(liú)電進行(háng)高頻(pín)開關變(biàn)換(huàn)，來(lái)實現輸(shū)出電(diàn)壓變(biàn)換(huàn)和輸出(chū)直流電壓穩(wěn)壓的控製目(mù)的(dí)，其工(gōng)作(zuò)原理如圖 1-2 所示(shì)。
圖 1-2 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理圖
從圖(tú) 1-2（a）可以(yǐ)看(kàn)出，未穩壓(yā)交(jiāo)流(liú)輸(shū)入市(shì)電經交流輸(shū)入市電整(zhěng)流電路（功(gōng)率因數(shù)校(xiào)正(zhèng)）後輸出的(dí)直(zhí)流(liú)電壓 Vi經(jīng)過高(gāo)頻開(kāi)關(guān)變換(huàn)後輸出高(gāo)頻脈衝(chōng)波，高(gāo)頻(pín)脈(mài)衝波(bō)的周期為 T，脈衝寬度為Ton，這(zhè)個高(gāo)頻(pín)脈衝波經濾(lǜ)波電(diàn)路(lù)濾波後(hòu)輸出如圖 1-2（b）所示的直流(liú)電壓(yā)Vo，輸(shū)出(chū)的直流(liú)電壓Vo可(kě)以(yǐ)用式(shì)（1-1）計(jì)算，可見(jiàn)當輸(shū)入直(zhí)流電(diàn)壓(yā)Vi發生(shēng)變(biàn)化時，改變(biàn)Ton /T的(dí)比值(zhí)，使(shǐ)Ton /T與Vi的(dí)乘積(jī)保(bǎo)持(chí)不變，就(jiù)可以(yǐ)使(shǐ)輸(shū)出直(zhí)流電(diàn)壓保持(chí)不變，從而實現輸出(chū)直流(liú)電壓(yā)穩(wěn)壓的控(kòng)製(zhì)目的(dí)。
圖 1-3 占(zhān)空比示(shì)意(yì)圖(tú)
在實用(yòng)中，根(gēn)據(jù)改(gǎi)變脈衝占空比(bǐ)D 的實(shí)現方(fāng)式不(bù)同，開(kāi)關電源有(yǒu) PWM（脈衝(chōng)寬(kuān)度調製），PFM（脈(mài)衝頻率調(tiáo)製(zhì)）和 PFM/PWM（脈衝(chōng)調(tiáo)頻，調寬）實現方(fāng)式(shì)。在 PWM 實(shí)現方式(shì)中(zhōng)，利(lì)用開關工作(zuò)頻率(shuài)不變，利(lì)用改(gǎi)變(biàn)開關工作導通時間Ton的(dí)方法來(lái)改(gǎi)變脈衝占空比D，從(cóng)而實現輸出直(zhí)流電(diàn)壓穩(wěn)壓的(dí)目的。而(ér)在(zài) PFM 工作方式(shì)中，利(lì)用保(bǎo)持開(kāi)關(guān)工作導(dǎo)通時間(jiān)Ton不變，而(ér)改(gǎi)變脈衝(chōng)開關工作頻率(shuài)（周期）的(dí)方法來改變脈衝(chōng)占空(kōng)比D，從(cóng)而實(shí)現(xiàn)輸(shū)出直(zhí)流(liú)電壓穩(wěn)壓(yā)的目的。而(ér)在(zài) PFM/PWM 實(shí)現(xiàn)方式中，利用既改(gǎi)變(biàn)脈衝(chōng)開(kāi)關導(dǎo)通(tōng)時(shí)間(jiān)Ton，又改(gǎi)變脈(mài)衝(chōng)開關工作頻(pín)率（周(zhōu)期）的方法來(lái)改變(biàn)脈(mài)衝(chōng)占空比(bǐ)D，從而(ér)實(shí)現輸出(chū)直流(liú)電壓(yā)穩(wěn)壓(yā)的目(mù)的。以上幾種輸出(chū)直流電壓(yā)穩壓(yā)的實現方法在開關(guān)電源中(zhōng)都有所應用(yòng)。
1.根(gēn)據開關(guān)電路(lù)單(dān)開關，雙開關(guān)拓撲(pū)劃(huá)分
根(gēn)據(jù)開關電路單開(kāi)關，雙(shuāng)開關拓撲，開關(guān)電源可(kě)分為以下兩種。
1）單(dān)開關拓撲
單(dān)開關(guān)拓撲(pū)輸(shū)出(chū)單(dān)極性交流(liú)電（除非(fēi)工(gōng)作在諧振(zhèn)開關狀(zhuàng)態）。從工(gōng)作(zuò)原(yuán)理上來說，單端(duān)正激式，單(dān)端反激(jī)式開(kāi)關逆變(biàn)電路(lù)結(jié)構都(dū)應歸(guī)屬於單開(kāi)關變(biàn)換電(diàn)路拓撲。它隻(zhī)利(lì)用了開(kāi)關變壓器(qì)磁芯磁(cí)化(huà)曲(qū)綫的(dí)一半(bàn)（一個(gè)象限），單端反激(jī)式(shì)開(kāi)關(guān)逆變器(qì)輸(shū)出(chū)功(gōng)率一般在 200W 以(yǐ)下，而單端(duān)正(zhèng)激式開(kāi)關(guān)逆(nì)變器(qì)的輸(shū)出功率較單(dān)端(duān)反(fǎn)激式開(kāi)關逆(nì)變器要大(dà)。
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