開(kāi)關(guān)電源如何實(shí)現電壓控制及內部結構原理

開(kāi)關(guān)電源是利用現代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng )新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng )新。目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。下面就隨電源管理小編一起來(lái)了解一下相關(guān)內容吧。

隨著(zhù)我國工業(yè)的快速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源逐漸地走上世界舞臺，電源的體積也逐漸趨于模塊化和小型化，電源的抗擾能力也越來(lái)越強。開(kāi)關(guān)電源如何實(shí)現電壓控制?內部結構是怎樣的?下面帶大家快速了解一下。

一、開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)電源是開(kāi)關(guān)穩壓電源的簡(jiǎn)稱(chēng)，一般指輸入為、輸出為直流電壓的AC-。開(kāi)關(guān)電源內部的功率開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達75%~90%，比普通線(xiàn)性穩壓電源(線(xiàn)性電源)提高一倍。

說(shuō)到線(xiàn)性電源(如圖1所示)，它與開(kāi)關(guān)電源的區別是什么呢?說(shuō)的通俗一點(diǎn)就是線(xiàn)性電源的調壓可以看成是調阻值調壓，相當于調節滑動(dòng)變阻器使電壓發(fā)生改變。開(kāi)關(guān)電源則可以看成是通過(guò)調節開(kāi)關(guān)的頻率而使電壓發(fā)生變化。

圖 1 線(xiàn)性電源

二、開(kāi)關(guān)電源分類(lèi)

無(wú)工頻變壓器式開(kāi)關(guān)電源

無(wú)工頻變壓器式開(kāi)關(guān)電源是通過(guò)體積小的高頻變壓器來(lái)代替笨重的工頻變壓器，實(shí)驗與電網(wǎng)隔離的。由于開(kāi)關(guān)電源內部器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因此本身消耗的能量很低，電源效率比普通線(xiàn)性電源提高一倍。

圖 2 開(kāi)關(guān)電源結構框圖

開(kāi)關(guān)穩壓器

開(kāi)關(guān)穩壓器是一種開(kāi)關(guān)式集成穩壓器，他將PWM控制器、功率輸出級、等集成在一個(gè)芯片中，穩壓器效率可達90%以上，有的還能連續調節輸出電壓，適合制造從幾十瓦至幾百瓦的開(kāi)關(guān)電源。

單片開(kāi)關(guān)電源

單片開(kāi)關(guān)電源是將開(kāi)關(guān)電源的主要電路都集成在芯片中，能實(shí)現輸出隔離、脈寬調制及多種保護功能，其集成度最高。單片開(kāi)關(guān)電源通過(guò)輸入整流濾波器適配85~265V、47~400HZ的。而且它具有高集成度、高性?xún)r(jià)比、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標等優(yōu)點(diǎn)，現已成為開(kāi)發(fā)600W以下中、小功率開(kāi)關(guān)電源、精密開(kāi)關(guān)電源及開(kāi)關(guān)電源模塊化的優(yōu)選集成電路。

圖 3 單片開(kāi)關(guān)電源模塊

三、開(kāi)關(guān)電源工作方式

開(kāi)關(guān)電源按控制原理來(lái)分類(lèi)，可以有以下4種分類(lèi)：

1)脈沖寬度調制(簡(jiǎn)稱(chēng)PWM，即脈寬調制)式：簡(jiǎn)單講就是通過(guò)調節脈沖寬度實(shí)現穩壓目的，其核心是PWM控制器。這種方式開(kāi)關(guān)電源的應用最為普遍，其占空比調節范圍大，PWM還可以和主系統的時(shí)鐘保持同步。

2)脈沖頻率調制(簡(jiǎn)稱(chēng)PFM，即脈頻調制)式：與脈寬調試類(lèi)似，它是通過(guò)調節開(kāi)關(guān)頻率來(lái)實(shí)現穩壓目的，其核心是PFM控制器。這種方式適合于，它在低占空比、低頻條件下降低控制芯片的靜態(tài)電流。

3)脈沖密度調制(簡(jiǎn)稱(chēng)PDM，即脈密調制)式：其特點(diǎn)是脈寬恒定，通過(guò)調節脈沖數實(shí)現穩壓目的。它采用零電壓技術(shù)，能顯著(zhù)降低功率開(kāi)關(guān)管損耗。

4)混合調制式：它是PWM和PFM的組合。開(kāi)關(guān)周期開(kāi)關(guān)周期和脈沖寬度都可調

需要指出的是，PWM控制器既可作為一片獨立的集成電路使用，也可被集成開(kāi)關(guān)穩壓器中，或集成在開(kāi)關(guān)電源中。其中，開(kāi)關(guān)穩壓器屬于變換器，開(kāi)關(guān)電源一般為AC-DC變換器。如圖4所示：

圖 4 單片開(kāi)關(guān)電源構成

從圖中我們可以看出去掉前端整流濾波部分就可以看成是DC-DC變換器，加上前端整流濾波部分就是一個(gè)AC-DC變換器。

四、開(kāi)關(guān)電源基本原理

開(kāi)關(guān)電源的基本原理如圖5所示。主要由以下7部分構成：

1) 輸入整流濾波器，包括整流橋和輸入濾波電容;

2) 單片開(kāi)關(guān)電源，內含功率開(kāi)關(guān)管和控制器(含振蕩器、基準電壓源、誤差放大器和PWM比較器)，MOSFET;

3) 漏極鉗位保護電路;

4) 高頻變壓器;

5) 輸出整流濾波器;

6) 光耦反饋電路;

7) 偏置電路 ，給光耦合器的光敏提供偏壓。

圖 5 單片開(kāi)關(guān)電源基本原理

五、原理分析

穩壓原理分析如下：

當由于某種原因致使V上升，這時(shí)LED上的電流就提高，經(jīng)過(guò)光耦器使接收管的發(fā)射極電流上升，進(jìn)而使TOPSWITCH的控制端電流變大，占空比變小，導致V下降，從而達到穩壓的作用。

六、總結

從以上我們可以看出開(kāi)關(guān)電源作為現如今電源界的嬌子，它還有很長(cháng)的生命周期，而且優(yōu)勢明顯。從運行原理上看許多因素都會(huì )影響開(kāi)關(guān)電源的質(zhì)量，而且其他保護電路的增加也會(huì )使開(kāi)關(guān)電源安全性得到更高保障，隔離的選取也會(huì )影響電源的反應程度。ZLG致遠電子的電源模塊考慮到廣大企業(yè)界的電源需求，無(wú)論是電源體積還是電源安全性都做到極致，保證各大企業(yè)設計板電源電路穩定輸出，提供電源設計支持，實(shí)現真正的客戶(hù)與廠(chǎng)家的互動(dòng)。