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工控設備電源等開關電源電路原理分析

來源：發(fā)布時間：2019-04-25 點擊量：1578

工控設備電源等開關電源電路原理分析

工控設備電源是成良公司生產(chǎn)銷售的一系列產(chǎn)品中的一款，具有體積小、效率高的一系列優(yōu)點。已廣泛應用于各種電子產(chǎn)品中。然而，由于控制電路復雜，輸出紋波電壓高，工控設備電源等開關電源的應用也受到限制。
電源小型化的關鍵是電源的小型化，因此必須盡可能地減少電源電路的損耗。當工控設備電源等開關電源工作在開關狀態(tài)時，工控設備電源等開關電源的開關損耗不可避免地存在，損耗隨著開關頻率的增加而增大。另一方面，開關電源中的變壓器和電抗器等磁性元件和電容元件的損耗隨著頻率的增加而增加。
在目前市場上，工控設備電源等開關電源中的功率晶體管大多是雙極型晶體管，開關頻率可以達到幾十kHz，MOSFET開關電源的開關頻率可以達到幾百kHz。必須使用高速開關器件來提高開關頻率。對于開關頻率高于MHz的電源，可以使用諧振電路，這被稱為諧振開關模式。它可以大大提高開關速度。原則上，開關損耗為零，噪聲非常小。這是一種提高開關電源工作頻率的方法。采用諧振開關模式的兆赫變換器。
工控設備電源等開關電源可以通過高頻開關模式很好的解決這一問題。對于高頻開關電源而言，AC輸入電壓可以在進入變壓器之前升壓（升壓前一般是50-60 KHz）。隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關電源正是我們的個人PC以及像VCR錄像機這樣的設備所需要的。需要說明的是，我們經(jīng)常所說的“開關電源”其實是“高頻開關電源”的縮寫形式，和電源本身的關閉和開啟式?jīng)]有任何關系的。

工控設備電源等開關電源具有多種電路結構：
（1）根據(jù)驅動方式，存在自激。（2）根據(jù)電路的組成，有諧振和非諧振
（3）根據(jù)DC／DC變換器的工作方式：1）單端正激和反激、推挽式、半橋式、全橋式等；2）降壓式、升壓式和升壓式。
（4）根據(jù)控制方式分為：脈寬調制（PWM）、脈沖頻率調制（PFM）、PWM和PFM混合。（5）根據(jù)電源隔離和反饋控制信號耦合方式，存在隔離、非隔離和變壓器耦合、光電耦合等問題。這些組合可以形成各種開關模式電源。因此，設計者需要根據(jù)各種模式的特點，有效地結合起來，生產(chǎn)出高質量的開關穩(wěn)壓電源，以滿足需要。
PWM電路已經(jīng)肩負起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過開關管之前將會再次校正，而且進入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波形也是方形波，而不是正弦波。由于此時波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉換為 DC直流電壓。也就是說，當電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時候開關電源經(jīng)常會被稱之為DC-DC轉換器。

饋送PWM控制電路的回路負責所有需要的調節(jié)功能。如果輸出電壓錯誤時，PWM控制電路就會改變工作周期的控制信號以適應變壓器，最終將輸出電壓校正過來。這種情況經(jīng)常會發(fā)生在PC功耗升高的時侯，此時輸出電壓趨于下降，或者PC功耗下降時，此時輸出電壓趨于上升。

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