開(kāi)關(guān)電源的工作方式與原理

開(kāi)關(guān)電源的工作過(guò)程相當(dāng)容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開(kāi)關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的（在導(dǎo)通時(shí)，電壓低，電流大；關(guān)斷時(shí)，電壓高，電流?。?功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。
開(kāi)關(guān)電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過(guò)程相差很大，在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各有優(yōu)點(diǎn)。
與線性電源相比，PWM開(kāi)關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò)“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比由開(kāi)關(guān)電源的控制器來(lái)調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過(guò)變壓器來(lái)升高或降低。通過(guò)增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過(guò)整流濾波后就得到直流輸出電壓。
控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過(guò)程與線性形式的控制器很類(lèi)似。也就是說(shuō)控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。

開(kāi)關(guān)電源的原理

在談之前，先熟悉一下變壓器反饋式振蕩電路，能產(chǎn)生有規(guī)律的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路，變壓器反饋式振蕩電路就是能滿(mǎn)足這種條件的電路；它于基本放大電路與一個(gè)反饋回路組成，其中C2、L1組成一個(gè)并聯(lián)諧振選頻電路，在電路通電的瞬間VT導(dǎo)通，此時(shí)在C2、L1組成的并聯(lián)諧振電路上產(chǎn)生非常豐富的諧波，當(dāng)外加頻率和并聯(lián)諧振電路的固有頻率相等時(shí),電路進(jìn)入振蕩狀態(tài)，并通過(guò)L3反饋到VT的基極進(jìn)一步放大，最終形成有規(guī)律的脈沖電流或電壓輸出到負(fù)載RL上。開(kāi)關(guān)電源就是圍繞變壓器反饋式振蕩電路而設(shè)計(jì)，只不過(guò)在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了一些保護(hù)和控制電路，我們可以用分析振蕩電路的方法來(lái)分析開(kāi)關(guān)電源。
如圖：
振按蕩方式分，可以分為自激式和它激式兩種，自激式是無(wú)須外加信號(hào)源能自行振蕩，自激式完全可以把它看作是一個(gè)變壓器反饋式振蕩電路，而它激式則完全依賴(lài)于外部維持振蕩，在實(shí)際應(yīng)用中自激式應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)激勵(lì)信號(hào)結(jié)構(gòu)分類(lèi)；可分為脈沖調(diào)寬和脈沖調(diào)幅兩種，脈沖調(diào)寬是控制信號(hào)的寬度，也就是頻率，脈沖調(diào)幅控制信號(hào)的幅度，兩者的作用相同都是使振蕩頻率維持在某一范圍內(nèi)，達(dá)到穩(wěn)定電壓的效果。變壓器的繞組一般可以分成三種類(lèi)型，一組是參與振蕩的初級(jí)繞組，一組是維持振蕩的反饋繞組，還有一組是負(fù)載繞組。在家用電器中使用的開(kāi)關(guān)電源，將220V的交流電經(jīng)過(guò)橋式整流，變換成300V左右的直流電，濾波后進(jìn)入變壓器后加到開(kāi)關(guān)管的集電極進(jìn)行高頻振蕩，反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩，負(fù)載繞組感應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負(fù)載提供電能。負(fù)載繞組在提供電能的同時(shí)，也肩負(fù)起穩(wěn)定電壓的能力，其原理是在電壓輸出電路接一個(gè)電壓取樣裝置，監(jiān)測(cè)輸出電壓的變化情況，及時(shí)反饋給振蕩電路調(diào)整振蕩頻率，從而達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的，為了避免電路的干擾，反饋回振蕩電路的電壓會(huì)用光電耦合器隔離。大多數(shù)開(kāi)關(guān)電源有待機(jī)電路，在待機(jī)狀態(tài)開(kāi)關(guān)電源還在振蕩，只是頻率比正常工作時(shí)要低。
是一種電壓轉(zhuǎn)換電路，主要的工作內(nèi)容是升壓和降壓，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子產(chǎn)品。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)三極管總是工作在 “開(kāi)” 和“關(guān)” 的狀態(tài)，所以叫開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源實(shí)質(zhì)就是一個(gè)振蕩電路，這種轉(zhuǎn)換電能的方式，不僅應(yīng)用在電源電路，在其它的電路應(yīng)用也很普遍，如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。開(kāi)關(guān)電源與變壓 器 相比具有效率高、穩(wěn)性好、體積小優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是功率相對(duì)較小，而且會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生高頻干擾，電路復(fù)雜不易維修等。
有些很復(fù)雜，元件密密麻麻，很多保護(hù)和控制電路，在沒(méi)有技術(shù)支持的情況下，維修起來(lái)是一件很頭疼的事。在我面對(duì)這種情況時(shí)，首先我會(huì)找到開(kāi)關(guān)管及其參與振蕩的外圍電路，把它從電路中分離出來(lái)，看它是否滿(mǎn)足振蕩的條件，如檢測(cè)偏置是否正常，正反饋有無(wú)故障，還有開(kāi)關(guān)管本身，開(kāi)關(guān)電源有極強(qiáng)大的保護(hù)功能，排除后檢察控制和保護(hù)及負(fù)載電路。

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