本文介紹了開關電源的工作原理以及它的特點。

程控開關電源要要比線性電源復雜得多。 下圖是典型的開關電源工作原理圖。

首先對 220 V/50Hz 的 AC 輸入，通過橋式整流器進行整流

1. 儲能電容對整流后的波形進行濾波，提供未穩壓的高壓 DC，為下一步 DC 到 DC 轉換電路供電。
2. 功率晶體管開關將直流轉換為 20 kHz - 200 kHz 高壓高頻脈沖。
3. 根據輸出電壓的要求，選擇適當線匝比率的高頻脈沖電壓變壓器
4. 這個變壓器將高頻脈沖高電壓整流成低電壓的脈沖。由于變壓器工作在高頻狀態下，通過變壓器鐵芯的能量與頻率成正比，因此，在開關電源中的變壓器體積可以遠小于同等功率的線性電源的變壓器，從而大幅度降低了電源的體積和重量。
5. 雙二極管整流電路，將低電壓的脈沖調整為帶有紋波的直流，
6. LC (電感器-電容器)網絡進一步對帶有紋波的直流進行濾波，將其平均成為連續、穩定的DC電壓輸出。
7. 與線性電源一樣，差分信號放大器比較DC輸出電壓與參考電壓的差值，將輸出電壓穩定在期望的設定值上。

調制器電路把差分信號放大器的信號轉換成高頻脈寬調制的波形，驅動開關電源晶體管。如果需要更多的輸出，就加大占空比；反之，就減小占空比。由于利用開關的占空比的不同控制輸出能量大小，因此，在開關上的損耗就會小得多。相比于線性電源，其節能效果是非常明顯的。

典型的開關電源工作原理圖

隨著開關電源的工作頻率越來越高，很多大功率的開關電源體積也能做得很小，例如是德科技的 N5700 750W/1500W 系列可編程電源，只有 1U 的高度，標準機架寬度。而 N8700 3.3KW/5KW 系列電源，也只有 2U（接近 10 cm ）的高度。即便同時并聯 4 臺 5 KW 的電源，到達 20 KW 的輸出功率，也只有不到 0.5 米的高度。相比于我們在很多工廠看到的裝在一個大機柜中的 20 KW 電源，要小得很多。而且，由于這一系列電源的效率接近于 90%， 功率因數更是達到了 99%， 每年省下的電費可能都是一大筆。

是德科技 N5700 和 N8700 系列電源

在開關電源中，由于存在開關這樣的高頻器件，會產生比較高的紋波和噪聲。特別是由于大功率開關管往往固定在散熱器上，開關管與散熱器之間存在寄生電容。這樣，在開關管工作在高頻情況下時，會引起比較大的共模電流，從而可能會導致更大的噪聲。因此，對于普通的開關電源來說，無論是差模噪聲還是共模噪聲，都會高于線性電源一個數量級以上。
但隨著開關電源技術的發展，很多新的技術用在了高性能可編程開關電源中，使其噪聲大幅度下降。 是德科技的有些高性能開關電源的噪聲指標， 甚至已經與精密的線性電源相當。例如是德科技的 N6700 系列模塊化電源系統，其密度約比同類的線性電源高出數倍。它擁有最高 4個輸出，在1U高的封裝中提供總計高達1200 瓦 的輸出功率。 有些模塊的輸出噪聲完全與線性電源相當。例如 N6762A 50V/100W 精密模塊，在滿負載的輸出情況下， 其噪聲僅為 4 mVpp / 0.5 mVrms。

https://www.keysight.com/cn/zh/products/dc-power-supplies.html?www.keysight.comhttps://www.keysight.com/en/pc-856751/n5700-and-n8700-series-dc-system-power-supplies-gpib-single-output?cc=US&lc=eng?www.keysight.comhttps://www.keysight.com/en/pc-856677/750w-dc-system-power-supplies-gpib-single-output?cc=US&lc=eng?www.keysight.comhttps://www.keysight.com/en/pc-851482/n6700-modular-power-system?cc=US&lc=eng?www.keysight.com

總結

以上是生活随笔為你收集整理的高频开关电源原理_程控开关电源的工作原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。