开关电源工作原理

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1、完美.格式.编辑开关电源工作原理　　目前常见的电源在主要有两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。一、线性电源线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。工作过程：先将220V市电通过变压器转为低压交流电，比如说12V，然后再通过一系列的二极管或整流桥堆进行整流，将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；再通过电容对脉动电压进行滤波，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

2、常说的纹波），要想得到高精度的稳定的直流电压，还需要稳压二极管或者电压反馈电路调整输出电压。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配图2：线性电源的波形专业.资料.整理完美.格式.编辑线性电源的优点：纹波小，调整率好，对外干扰小。适合用于模拟电路，各类放大器等低功耗设备。线性电源的缺点：体积大，笨重，效率低、发热量也大。需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低（35%左右），需要加体积庞大的散热片，而

3、且还需要同样也是大体积的工频变压器，当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。二、开关电源开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关电源的工作原理，简单的说是将交流电先整流成直流电，再将直流逆变成交流电，再整流输出成所需要的直流电压。①交流电源经整流滤波成直流；②通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管进行高速的导通与截止，将直流电转化为高频率的交流电提供给开关变压器进行变压；③开关变压器次级感应出高频交流电压,经整流滤波变成直流电

4、供给负载；④输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。开关电源的主要优点：体积小、重量轻（体积和重量只有线性电源的20～30%）、效率高（一般为60～70%，而线性电源只有30～40%）、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。开关电源的主要缺点：由于逆变电路中会产生高频电压，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。专业.资料.整理完美.格式.编辑1、电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入

5、过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下：2、开关电源各功能电路详解⑴、AC输入整流滤波电路①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。专业.资料.整理完美.格式.编辑②输入电磁干扰滤波电路（EMI）：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同

6、时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。③整流滤波电路：将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流

7、电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。⑵、功率因数校正电路PFC(powerfactorcorrection)PFC，意思是功率因数校正,作用是对输入电流波形进行控制，使其同步输入电压波形。功率因数，指的是有效功率与总耗电量之间的关系，基本上功率因数可以衡量电力被使用的程度，功率因数值越大，代表其电力利用率越高。开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，而PFC电路就是为了提高功率因数，提高交流电转直流电的效率。PFC电路分为两种，一种是被动式（无源）PFC，另一种是主动式PFC（有源）电路。

8、原理示意图：专业.资料.整理完美.格式.编辑工作原理：输入电压经L1、L2、L3等组成的EMI滤波器，BRG1整流一路送PFC电感，另一路经R1、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样，用以调整控制信号的占空比，即改变Q1的导通