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開關電源的工作原理與控製原理


開關電源的工作原理與控製原理:
一、高頻開關電源電路原理

高頻開關電源由以下幾個部分組成:

   1、主電路
   從交流電網輸入、直流輸出的全過程,包括:
   ①輸入濾波器:其作用是將電網存在的雜波過濾,同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網。
   ②整流與濾波:將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電,以供下一級變換。
   ③逆變:將整流後的直流電變為高頻交流電,這是高頻開關電源的核心部分,頻率越高,體積、重量與輸出功率之比越小。
   ④輸出整流與濾波:根據負載需要,提供穩定可靠的直流電源。
  、控製電路
  一方麵從輸出端取樣,經與設定標準進行比較,然後去控製逆變器,改變其頻率或脈寬,達到輸出穩定,另一方麵,根據測試電路提供的資料,經保護電路鑒別,提供控製電路對整機進行各種保護措施。
   3、檢測電路
  除了提供保護電路中正在運行中各種參數外,還提供各種顯示儀表資料。
   4、輔助電源
  提供所有單一電路的不同要求電源。
二、開關控製穩壓原理
  開關K以一定的時間間隔重複地接通和斷開,在開關K接通時,輸入電源E通過開關K和濾波電路提供給負載RL,在整個開關接通期間,電源E向負載提供能量;當開關K斷開時,輸入電源E便中斷了能量的提供。可見,輸入電源向負載提供能量是斷續的,為使負載能得到連續的能量提供,開關穩壓電源必須要有一套儲能裝置,在開關接通時將一部份能量儲存起來,在開關斷開時,向負載釋放。圖中,由電感L、電容C2和二極管D組成的電路,就具有這種功能。電感L用以儲存能量,在開關斷開時,儲存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負載,使負載得到連續而穩定的能量,因二極管D使負載電流連續不斷,所以稱為續流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示:
   EAB=TON/T*E
式中TON為開關每次接通的時間,T為開關通斷的工作周期(即開關接通時間TON和關斷時間TOFF之和)。
  由式可知,改變開關接通時間和工作周期的比例,AB間電壓的平均值也隨之改變,因此,隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時間TON和工作周期比例亦即改變脈衝的占空比,這種方法稱為“時間比率控製”(Time Ratio Control,縮寫為TRC)。
  按TRC控製原理,有三種方式:
   1、脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation,縮寫為PWM)
開關周期恒定,通過改變脈衝寬度來改變占空比的方式。
   2、脈衝頻率調製(Pulse Frequency Modulation,縮寫為PFM)
導通脈衝寬度恒定,通過改變開關工作頻率來改變占空比的方式。
   3、混合調製
導通脈衝寬度和開關工作頻率均不固定,彼此都能改變的方式,它是以上二種方式的混合。
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