开关电源怎么分类？ 开关电源有哪些根本类型

来源：kaiyun.com官网    发布时间：2024-12-27 06:50:54

  。图1所示的开关电源根本办法便是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载R1串联。因 此，开关管和续流二极管的耐压要求较低。且滤波电容在开关管导通和截止时均有电流，故滤波性能好， 输出电压叽的纹波系数小；要求储能电感铁心截面积也较小。其缺陷为：输出直流电压与电网电压之间没 有阻隔变压器，即所谓“热底盘”，不行安全；若开关管内部短路，则悉数输入电压直接加到负载上，会 引起负载过压或过流，损坏元件。因而输出端一般需加稳压管加以维护。

  并联型。并联型开关稳压电源根本电路如图2所示，其作业波形与串联电路根本相同，因开关管VT与 负载RL并联而称为并联型。此外，二极管YD一般称为脉冲整流管，C为滤波电容。

  当开关管基极输人开关操控脉冲时，开关管周期性地导通与截止。当开关管饱满导通时，输入电压Ui加 在储能电感L两头。此刻电感中的电流线性上升，二极管VD反偏而截止，电感L贮存能量，此刻负载RL所需 的电流由前一段时刻电容上所充的电压供应。当开关管截止时，VD导通，经过电感上的电流线性下降，感 应电压为左负右正，输入电压Ui和电感L上的感应电压同极性串联，电源输人Ui和电感L所开释的能量一起 给负载RL供给电流，并向电容C充电。相同，到达动态平衡时，电感L在开关管饱满时添加的电流量（能量 ）与开关管截止时减小的电流量（能量）持平，即电感上能量坚持一个恒量，故

  可见，并联型开关稳压电源相同可经过操控来安稳或调整输出电压，一起还可以精确的看出，因为＜1，这 种并联型开关电源归于升压型电源，开关管所接受的最大反向电压Uce max＝Uo（＞Ui）。而图1所示的串 联型开关电源属降压型电源，开关管所接受的最大反向电压Uce max＝Ui。

  脉冲变压器耦合（并联）型。变压器耦合（并联）型开关电源（自激式）根本电路如图3所示。开关器 件可所以双极型晶体管，也可所以场效应管，T为开关（脉冲）变压器，VD为脉冲整流二极管，C为滤波电 容，RL为负载。这儿脉冲变压器的初级绕组起储能电感效果，脉冲变压器经过电感耦合传输能量，可使输 入端与稳压输出端之间相互阻隔，完成机壳（底板）不带电，一起还可便当地得到多种直流电压，给制造 和修理带来便利，因而，大多数彩电都选用变压器耦合型开关电源。

  假如将脉冲变压器视为初、次级匝数比为n：1的抱负变压器，把次级参数等效至初级，可画成图2所示并联型的电路办法，仅仅用nUo替代图2中的Uo。对图3电路，可得

  因为n＞1，变压器型开关电源一般均为降压输出。开关电源中开关管所接受的最大脉冲电压为Uce max=Ui+nUo。

  开关电源一般有三种作业形式：频率、脉冲宽度固定形式，频率固定、脉冲宽度可变形式，频率、脉冲宽度可变形式。前一种作业形式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压改换；后两种作业形式多用于开关稳压电源。别的，开关电源输出电压也有三种作业办法：直接输出电压办法、均匀值输出电压办法、幅值输出电压办法。相同，前一种作业办法多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压改换；后两种作业办法多用于开关稳压电源。

  开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC改换器现已完成模块化，且规划技能及生产工艺在国内外均已老练和规范化；AC/DC的模块化，因其本身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为杂乱的技能和工艺制造问题。

  DC/DC改换是将固定的直流电压改换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的作业办法有两种，一是脉宽调制办法Ts不变，改动ton（通用），二是频率调制办法，ton不变，改动Ts（易产生搅扰）。其详细的电路由以下几类：

  A、Buck电路降压斩波器，其输出均匀电压U0小于输入电压Ui，极性相同。

  B、Boost电路升压斩波器，其输出均匀电压U0大于输入电压Ui，极性相同。

  C、Buck-Boost电路降压或升压斩波器，其输出均匀电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

  D、Cuk电路降压或升压斩波器，其输出均匀电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。

  当今软开关技能使得DC/DC产生了质的腾跃，美国VICOR公司规划制造的多种ECI软开关DC/DC改换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6.2、10、17）W/cm3，功率为（80～90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种选用软开关技能的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200～300）kHz，功率密度已到达27W/cm3，选用同步整流器（MOS?FET替代肖特基二极管），使整个电路功率提高到90%。

  AC/DC改换是将沟通改换为直流，其功率流向可所以双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载回来电源的称为“有源逆变”。AC/DC改换器输入为50/60Hz的沟通电，因有必要经整流、滤波，因而体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，一起因遇到安全规范（如UL、CCEE等）及EMC指令的约束（如IEC、、FCC、CSA），沟通输入侧有必要加EMC滤涉及运用契合安全规范的元件，这样就约束AC/DC电源体积的小型化，别的，因为内部的高频、高压、大电流开关动作，使得处理EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度装置电路规划提出了很高的要求，因为相同的原因，高电压、大电流开关使得电源作业损耗增大，约束了AC/DC改换器模块化的进程，因而必定要选用电源体系优化规划办法才干使其作业功率到达必定的满足程度。

  AC/DC改换按电路的接线办法可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单相、三相、多相。按电路作业象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

  变压器耦合（并联）型开关电源的长处是：①经过附加一个次级绕组直接取样的办法或选用光耦合器实 现电源阻隔，使主电源电路与沟通电网阻隔，即所谓“冷底盘”电路；②若开关管内部短路，不会引起负 载的过压或过流；③容许辅佐电源负载与主电源负载无关。即不接主电源负载，辅佐电源仍可从主电源中 得到。其缺陷是：①对开关管和续流二极管的耐压要求高；②输出电压纹波系数较高；③要求储能电感量 较大。

  按开关器材的鼓励办法，可分为自激式和他激式开关电源。自激式开关电源不需专设振动电路，用开关 调整管兼做振动管，只需设置正反馈电路使电路起振作业，因而电路比较简单。

  开关稳压电源的输出与开关管的导通时刻有关，即决定于开关脉冲的占空比，稳压操控也便是经过调 制开关脉冲的占空比来完成的，操控办法有脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）两种。脉冲宽度 操控（调宽）式开关电源稳压电路在经过改动开关脉冲宽度（操控开关管导通时刻）来安稳输出电压的过 程中，开关管的作业频率不改动。脉冲频率操控（调频）式开关电源在稳压操控过程中，改动开关脉冲的 占空比的一起，开关管的作业频率也跟着产生显着的改动，故称之为调频－调宽式稳压电源。

  PWM办法和PFM办法的调制波形别离如图4（a）、（b）所示，tp表明脉冲宽度（即功率开关管的导通时刻 tON），T代表周期，从中很简单看出二者的差异。但它们也有共同之处：①均选用时刻比率操控（TRC）的 稳压原理，不管改动tp仍是T，终究调理的都是脉冲占空比。虽然选用的办法不一样，但操控方针共同，可 谓异曲同工。②当负载由轻变重，或许输入电压从高变低时，别离经过添加脉宽、升高频率的办法，使输 出电压坚持安稳。

  混合调制办法是指脉冲宽度与开关频率均不固定，互相都能改动的办法，它归于PWM和PFM的混合办法。因为莎p和r均可独自调理，因而占空比调理规模最宽，合适制造供实验室运用并可宽规模调理的开关电源。

  按开关管的衔接和作业办法分类，开关稳压电源可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式4种。单端式仅用一个开关晶体管，推挽式或半桥式选用两个开关晶体管，全桥式则选用4个开关晶体管。现在彩色电视机、显示器、打印机、传真机等开关稳压电源常选用单端式，而微机开关电源均选用半桥式。