开关电源的基本原理及发展探析

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1、开关电源的基本原理及发展探析（1重庆机场集团有限公司航务管理部401120；2国网重庆北硝供电公司400700）摘要：在电子设备中，电源性能的好坏关系到电子设备能否安全可靠地工作以及其他技术指标，因此，电源是电子设备中必不可少的组成部分。木文通过介绍开关电源的相关组成部分及它的脉冲宽度调制方式、脉冲频率调制方式以及混合调制方式3种基木工作原理，从而对开关电源的发展进行讨论。关键词：开关电源组成部分基木原理发展探析引言：电源作为电子设备中必不可少的组成部分，电源是各种电子设备必不可少的组成部分，它的性能好坏育•接影响到电子设备的技术指标及能否安全可靠地

2、工作。目前常用的直流稳压电源分为线性电源和开关电源两大类⑴。线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大、效率低。开关电源被誉为高效节能电源，它是利用现代电力电子技术，通过控制开关通断的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源,具有体积小、重量轻、功率小、效率高、纹波小、噪声低、易扩容、智能化程度高等优良特性，广泛应用在诸如计算机、电视机、摄像机等电子设备上。它代表着稳压电源的发展方向，现己成为稳压电源的主流产品一、开关电源的组成开关电源由

3、以下4部分构成：1）主电路：主电路是指从交流电网输入，到直流输出的主要电路。主电路主要包括输入滤波器、整流与滤波、逆变、输出整流与滤波等5个部分。（1）输入滤波器：输入滤波器主要是过滤存在电网上的杂波，并但阻止这些杂波反馈到公共电网端。（2）整流与滤波：整流与滤波是指为使下一级进行变换，将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。(3)逆变：逆变过程刚好与整流过程相反，逆变过程是将整流后的直流电变为高频交流电。逆变是开关电源中最重要的部分，当它的频率越高，它的体积、与输出功率之比就越小。(4)输出整流与滤波：这个过程主要是根据负载的需要，为电路提供稳定可

4、靠的直流电源。2)控制电路：控制电路主要体现在两个方面：一方面是从输出端取样，将在输出端的取样与设定的标准进行比较，通过对逆变器进行控制，来改变其脉宽或者是其频率，从而保证屯路的输出稳定。另一方面是对测试电路测试的电路数据，由保护电路对这些数据进行鉴别，从而为通过控制电路来对整机进行各种保护措施。其中主要包括对电路输出端进行取样、反馈电路与脉宽调制器。3)检测及保护电路：检测及保护电路包括检测电路与保护电路两人部分。其中，检测电路包括对电流进行检测、对过电压、欠电压等进行检测、对过热进行检测等等；保护电路又分为对过电流、过电压、欠电压等进行保护、对箝

5、位进行保护、对过热进行保护、对自动垂启动、软启动、缓启动等多种类型进行保护。4)其他电路：其他电路主要包括锯齿波发生器、偏置电路、光耦合器等电路。二、基本原理按控制原理进行分类，开关电源大致分为3种工作方式：1•脉冲宽度调制式。该方式一般简称为脉宽调制，即PWM。该方式是将开关的频率进行固定，通过改变脉冲的宽度来调节占空比，从而实现稳压的目的。该方式的核心是脉宽调制器，虽然固定的开关周期为滤波电路的设计提供了极大的方便，但因为受到开关最小导通吋间的限制，该方式不能对输出的电压进行宽度的调节。目前，PWM是大多数集成开关电源采用的方式。2•脉冲频率调制

6、方式。该方式一般简称为脉频调制，即PFM。该方式的脉冲宽度是固定不便的，通过调节开关的频率来调节占空比，从而达到稳压的目的。脉频调制器作为该方式的核心，并口将脉宽发生器进行固定来实现脉宽调制器中锯齿波发生器的作用。3•混合调制方式。该方式的脉冲宽度与开关频率均不固定，都可进行改变。该方式是脉冲宽度调制方式与脉冲频率调制方式相结合，同时具有脉宽调制器与脉频调制器。另外，该方式由于tp与t都可单独进行调节，因此其空比调节范围最宽，可以用于实验室中使用的可以宽范围调节输出电压的开关电源。三、开关电源的发展趋势通过前面介绍的，可以看出开关电源虽比线性电源的效

7、率高，节省能源,但是电路比较复杂，维修起来比较困难，对电路造成严重的污染。另外，电源产生很大的噪声，对于一些低噪声的电路并不适合。综上，对于开关电源今后的技术要求与发展趋势可以从以下四个方面来考虑：1）小型化、薄型化、轻量化、高频化。要想使得开关电源的体积、重量等尽可能的减小，应对其储能元件的体积进行减小，因为开关电源的体积、重量等主要是由储能元件决定的，而储能元件主要包括磁性元件和电容。另外，还能够改善系统的动态性能，抑制干扰。因此，高频化将是我国今后重点发展方向。2）高可靠性。开关电源的电路十分复杂，电路中使用的元器件也比连续工作电源的元器件少了

8、数十倍，从而使得其可靠性较低。另外，电源的寿命取决于光耦合器、电解电容、排风扇等元器件的寿命，因此，在开关电