开关电源工作原理分析及图解

开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止。
将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压!转为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50hz高很多.所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热!!成本很低.如果不将50hz变为高频那开关电源就没有意义。
开关电源的工作流程是:
电源→输入滤波器→全桥整流→直流滤波→开关管(振荡逆变)→开关变压器→输出整流与滤波。
交流电源输入经整流滤波成直流
通过高频pwm(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上
开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制pwm占空比,以达到稳定输出的目的
交流电源输入时一般要经过扼流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;
在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;
开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;
一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源。
主要用于工业以及一些家用电器上,如电视机,电脑等
开关电源原理图分析
1、正激电路
电路的工作过程:
a》 开关s开通后,变压器绕组n1两端的电压为上正下负,与其耦合的n2绕组两端的电压也是上正下负。因此vd1处于通态,vd2为断态,电感l的电流逐渐增长;
b》 s关断后,电感l通过vd2续流,vd1关断.s关断后变压器的激磁电流经n3绕组和vd3流回电源,所以s关断后承受电压。
c》 变压器的磁心复位:开关s开通后,变压器的激磁电流由零开始,随着时间的增加而线性的增长,直到s关断。为防止变压器的激磁电感饱和,必须设法使激磁电流在s关断后到下一次再开通的一段时间内降回零,这一过程称为变压器的磁心复位。
正激电路的理想化波形:
变压器的磁心复位时间为:
tist=n3*ton/n1
输出电压:输出滤波电感电流连续的情况下:
uo/ui=n2ton/n1t
磁心复位过程:
2、反激电路
反激电路原理图
反激电路中的变压器起着储能元件的作用,可以看作是一对相互耦合的电感。
工作过程:
s开通后,vd处于断态,n1绕组的电流线性增长,电感储能增加;
s关断后,n1绕组的电流被切断,变压器中的磁场能量通过n2绕组和vd向输出端释放.s关断后的电压为:us=ui+n1*uo/n2
反激电路的工作模式:
电流连续模式:当s开通时,n2绕组中的电流尚未下降到零。
输出电压关系:uo/ui=n2ton/n1toff
电流断续模式:s开通前,n2绕组中的电流已经下降到零。
输出电压高于上式的计算值,并随负载减小而升高,在负载为零的极限情况下, ,因此反激电路不应工作于负载开路状态。
反激电路的理想化波形

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