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一文看懂——什么是开关电源?相比线性电源有怎样的优势?

 回家的梦想 2019-06-12

什么是开关电源?

开关电源,就是将市电整流得到的直流电压,利用开关器件的导通和关断,截成矩形波传递到输出端去,输出端反馈至输入端进行分割调整(占空比),达到稳定输出电压的目的。

通俗的讲就是将某一电压转换成适合用电设备或者元器件需求的特定电压。 如车载开关电源是将车载的12V直流电压转换成5V或其它的电压供设备使用。

常用的手机充电器(也是开关电源),电脑电源等都是开关电源

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金升阳开关电源

开关电源分为哪几类,分别是什么原理?

开关电源通常来讲分为两类:AC/DC, DC/DC

AC-DC开关电源:就是将工频交流变成直流,再将直流变换成高频交流,通过开关变压器,反馈稳压等操作变成你所需要的交流电压,再通过整流,滤波,变换成直流的过程,而MOSFET在整个过程中通过其不断的开与关,使高压直流变换成高频交流电的过程。

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AC-DC开关电源

DC/DC开关电源:是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类: Buck电路 ,Boost电路,Buck-Boost电路,Cuk电路,还有Sepic、Zeta电路,这些都属于非隔离型电路,隔离型电路有正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路。这里不分开来讲。

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DC-DC隔离开关电源

开关电源与变压器的区别?

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。

变压器就是简单的线圈,是用来改变电压的,输出交流, 如果需要直流, 需要加整流稳压,即线性电源方案。 开关电源输出的是直流, 其内部通常包括变压,整流,稳压等元件, 是一个集成的模块。

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工频变压器

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高频变压器

开关电源是通过电子元器件的特性,对电源电压(一般是交流220V 380V)进行整流,滤波,然后再把直流电压变成高频脉冲,用不同的占空比得到不同电压,然后稳压输出,对电源要求不高小功率场合,变压器相对开关电源简单些成本低一些(现在趋势呈不相上下),但对电源电压稳定性要求高的场合,如果同样要变压器又要整流又要稳压,这样的成本要比同样功效的开关电源高得多,而且变压器对输入电压的宽度窄,输入电压的变化会引起输出电压跟随变化,开关电源输入电压范围宽,输入电压在额定范围内变化对输出电压来讲几乎没有影响。

开关电源重量更轻,适应电压范围更宽,电源利用效率更高,更环保,但是成本相对会高一点,绝大部分场合完全可以代换变压器使用。

那为什么在开关电源里面,要先将工频交流整流为直流,再通过开关器件控制输出交流,最后再变换为直流呢?

转化为高频交流电的道理是高频交流在变压器电路中的效率要比市电50Hz或60Hz高。因此开关电源变压器可以做到体积很小,在开关电源工作的时候不会很热,产品价格比工频直流稳压电源低,如果不将50Hz或60Hz变为高频电,那么开关电源就没有意义了。

最后:开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

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