開關電源原理

電壓轉換電路

開關電源是一種電壓轉換電路,主要的工作內容是升壓和降壓,廣泛應用於現代電子產品。因為開關三極體總是工作在“開”和“關”的狀態,所以叫開關電源。開關電源實質就是一個振蕩電路,這種轉換電能的方式,不僅應用在電源電路,在其它的電路應用也很普遍,如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。開關電源與變壓器相比具有效率高、穩性好、體積小等優點,缺點是功率相對較小,而且會對電路產生高頻干擾,變壓器反饋式振蕩電路,能產生有規律的脈衝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足這種條件的電路。

BUCK 、BOOST電路原理分析:


Buck變換器

Buck變換器也稱降壓式變換器,是一種輸出電壓小於輸入電壓的單管不隔離直流變換器。
開關電源原理
開關電源原理
圖中,Q為開關管,其驅動電壓一般為PWM(Pulse width modulation脈寬調製)信號,信號周期為Ts,則信號頻率為f=1/Ts,導通時間為Ton,關斷時間為Toff,則周期Ts=Ton+Toff,在電感電流連續的工作狀況下,占空比Dy= Ton/Ts。

Boost變換器

也稱升壓式變換器,是一種輸出電壓高於輸入電壓的單管不隔離直流變換器。
開關電源原理
開關電源原理
開關管Q也為PWM控制方式,但最大占空比Dy必須限制,不允許在Dy=1的狀態下工作。電感Lf在輸入側,稱為升壓電感。Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式

變換器

也稱升降壓式變換器,是一種輸出電壓既可低於也可高於輸入電壓的單管不隔離直流變
開關電源原理
開關電源原理
換器,但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck/Boost變換器可看做是Buck變換器和Boost變換器串聯而成,合併了開關管。
Buck/Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式,開關管Q也為PWM控制方式。

分類


自激式

是無須外加信號源能自行振蕩,自激式完全可以把它看作是一個變壓器反饋式振蕩電路.

它激式

則完全依賴於外部維持振蕩,在實際應用中自激式應用比較廣泛。根據激勵信號結構分類;可分為脈衝調寬和脈衝調幅兩種,脈衝調寬是控制信號的寬度,也就是頻率,脈衝調幅控制信號的幅度,兩者的作用相同都是使振蕩頻率維持在某一範圍內,達到穩定電壓的效果。變壓器的繞組一般可以分成三種類型,一組是參與振蕩的初級繞組,一組是維持振蕩的反饋繞組,還有一組是負載繞組。在家用電器中使用的開關電源,將220V的交流電經過橋式整流,變換成300V左右的直流電,濾波後進入變壓器后加到開關管的集電極進行高頻振蕩,反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩,負載繞組感應的電信號,經整流、濾波、穩壓得到的直流電壓給負載提供電能。負載繞組在提供電能的同時,也肩負起穩定電壓的能力,其原理是在電壓輸出電路接一個電壓取樣裝置,監測輸出電壓的變化情況,及時反饋給振蕩電路調整振蕩頻率,從而達到穩定電壓的目的,為了避免電路的干擾,反饋回振蕩電路的電壓會用光電耦合器隔離。大多數開關電源有待機電路,在待機狀態開關電源還在振蕩,只是頻率比正常工作時要低。

維修


有些開關電源很複雜,元器件密密麻麻,很多保護和控制電路,在沒有技術支持的情況下,維修起來是一件很頭疼的事。在我面對這種情況時,首先我會找到開關管及其參與振蕩的外圍電路,把它從電路中分離出來,看它是否滿足振蕩的條件,如檢測偏置是否正常,正反饋有無故障,還有開關管本身,開關電源有極強大的保護功能,排除后檢察控制和保護及負載電路。