开关电源工作原理解析

《开关电源工作原理解析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、开关电源工作原理解析　　个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（SwitchingModePowerSupplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。●线性电源知多少　　目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。线性电源的工作原理是首先将127V或者220V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然

2、后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图26配图2：线性电源的波形　　尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbo

3、x等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。　　对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。　　由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。●开关

4、电源知多少　　开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60KHz）。随着输入电源的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。26　　事实上，终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案：闭回路系统（closedloopsystem）——负责控制开关管的电路从电源的输出获

5、得反馈信号，然后更加PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器（这个方法称作PWM，PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）。所以说，开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整，从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量，而且降低发热量。　　反观线性电源，它的设计理念就是功率之上，即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下，结果产生高很多的热量。第2页：倍压器和一次侧整流电路●倍压器和一次侧整流电路　　上文已经说过，开关电源主要包括主动式PFC电源和

6、被动式PFC电源，后者没有PFC电路，但是配备了倍压器（voltagedoubler）。倍压器采用两颗巨大的电解电容，也就是说，如果你在电源内部看到两颗大号电容的话，那基本可以判断出这就是电源的倍压器。前面我们已经提到，倍压器只适合于127V电压的地区。两颗巨大的电解电容组成的倍压器26拆下来看看　　在倍压器的一侧可以看到整流桥。整流桥可以是由4颗二极管组成，也可以是有单个元器件组成，如图15所示。高端电源的整流桥一般都会安置在专门的散热片上。整流桥26　　在一次侧部分通常还会配备一个NTC热敏电阻——一种可以根据温度的变化改变电阻值的电阻器。NTC热敏电

7、阻是NegativeTemperatureCoefficient的缩写形式。它的作用主要是用来当温度很低或者很高时重新匹配供电，和陶瓷圆盘电容比较相似，通常是橄榄色。第3页：主动式PFC电路●主动式PFC电路　　毫无疑问，这种电路仅可以在配有主动PFC电路的电源中才能看到。图16描述的正是典型的PFC电路：主动式PFC电路图　　主动式PFC电路通常使用两个功率MOSFET开光管。这些开光管一般都会安置在一次侧的散热片上。为了易于理解，我们用在字母标记了每一颗MOSFET开光管：S表示源极（Source）、D表示漏极（Drain）、G表示栅极（Gate）。　

8、　PFC二极管是一颗功率二极管，通常采用的是和功率晶体管类似的封装