開關電源組成及工作原理

    電源是各種電子設備必不可缺的組成部分，其性能優劣直接關系到電子設備的技術指標及能否安全可靠地工作。由于開關電源內部關鍵元器件工作在高頻開關狀態，功耗小，轉化率高，且體積和重量只有線性電源的20%～30%，故目前它已成為穩壓電源的主流產品。

    一、開關電源的組成

    開關電源大至由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成

    1、主電路

    沖擊電流限幅：限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流。

    輸入濾波器：其作用是過濾電網存在的雜波及阻礙本機產生的雜波反饋回電網。

    整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電。

    逆變：將整流后的直流電變為高頻交流電，這是高頻開關電源的核心部分。

    輸出整流與濾波：根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。

    2、控制電路

    一方面從輸出端取樣，與設定值進行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的數據，經保護電路鑒別，提供控制電路對電源進行各種保護措施。

    3、檢測電路

    提供保護電路中正在運行中各種參數和各種儀表數據。

    4、輔助電源

    實現電源的軟件(遠程)啟動，為保護電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

    二.開關電源的工作原理

    開關電源就是采用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，控制開關元件的占空比來調整輸出電壓。開關元件以一定的時間間隔重復地接通和斷開，在開關無件接通時輸入電源Vi通過開關S和濾波電路向負載RL提供能量，當開關S斷開時，電路中的儲能裝置(L1、C2、二極管D組成的電路)向負載RL釋放在開關接通時所儲存的能量，使負載得到連續而穩定的能量。

    VO=TON/T*Vi

    VO為負載兩端的電壓平均值

    TON為開關每次接通的時間

    T為開關通斷的工作周期

    由式可知，改變開關接通時間和工作周期的比例，VO間電壓平均值也隨之改變，因此，隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調整TON和T的比例便使輸出電壓VO維持不變。改變接通時間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為“時間比率控制”(Time Ration Control,縮寫為TRC)。

    按TRC控制原理，有三種方式：

    1、脈沖寬度調制(Pulse With Modulation,縮寫為PWM)：開關周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。

    2、脈沖頻率調制(Pulse Frequency Modulation,縮寫為PFM)：導通脈沖寬度恒定，通過改變開關工作頻率來改變占空比的方式。

    3、混合調制：導通脈沖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。