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。
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开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,pwm开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。与线性电源相比,pwm开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。开关电源伯特图脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。控制器的主要目的是保持输出电压稳定,商用直流开关电源供应商,其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器,可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于,误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小,但是工作过程相差很大,在特定的应用场合下各有优点。
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在典型的开关电源中,交流输入转换为高压直流,每秒开关数万次。所采用的高频允许使用更轻巧的变压器和更小的电容器。一个特殊的电路地控制输出电压的时间。这些电源不需要线性稳压器,因此几乎不浪费电能:它们的效率通常可达80%~90%,因此释放的热量要少得多。
然而,开关电源比线性电源复杂得多,因此设计起来比较困难。此外,它对元件的要求更高,要求高压功率晶体管能够地高速开关。
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