開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率,為用電器提供所需要的穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)系統(tǒng)。目前,開(kāi)關(guān)電源由于其體積小,重量輕和效率高而被廣泛用于幾乎所有電子設(shè)備中,它是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展必不可少的電源方法。
普通電源通常是指線性電源,線性電源是指穩(wěn)壓管以線性狀態(tài)工作的電源。開(kāi)關(guān)電源是一種相對(duì)較新的電源。它具有效率高,重量輕,電壓升高和降低以及輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)。但是由于電路工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),所以噪聲比較大。由于變壓器鐵心的大小與開(kāi)關(guān)電源的工作頻率的平方成反比,因此頻率越高,鐵心越小。這樣,可以大大減小變壓器,并且可以減小電源的重量和體積。并且由于它直接控制直流電,因此電源的效率比線性電源的效率高得多。
對(duì)比開(kāi)關(guān)電源和線性電源的區(qū)別,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),線性電源的調(diào)壓可以看成調(diào)阻值,相當(dāng)于通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓發(fā)生改變,而開(kāi)關(guān)電源是通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的頻率使得電壓發(fā)生變化。同時(shí),開(kāi)關(guān)電源與線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng),只是二者增長(zhǎng)速率各異。
1、線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上,反而高于開(kāi)關(guān)電源。
因此,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)不斷突破與創(chuàng)新,這一個(gè)成本問(wèn)題,反而讓開(kāi)關(guān)電源技術(shù)向低輸出電力端移動(dòng),為開(kāi)關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。
2、電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切,而電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源,進(jìn)入80年代后計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源化,到90年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器領(lǐng)域。
3、短短的十年之間,開(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速占領(lǐng)電力電子設(shè)備的核心地位,難道這僅僅是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源體積小的?
其實(shí)從開(kāi)關(guān)電源的原理圖可以了解到:它沒(méi)有采用笨重的工頻變壓器,同時(shí)因?yàn)檎{(diào)整管上的耗散功率大幅度降低,從而省去較大的散熱片。這使得開(kāi)關(guān)電源的體積變小,重量輕。但是,開(kāi)關(guān)電源最大優(yōu)點(diǎn)是——功耗小,效率高。在開(kāi)關(guān)電源電路中,晶體管在激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)下,它不斷重復(fù)‘導(dǎo)通’‘截至’的開(kāi)關(guān)狀態(tài),轉(zhuǎn)換速度極快,頻率在50HZ只有,使得電源效率大大的提高。
4、開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓范圍寬。從開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓是有激勵(lì)信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)的,輸入信號(hào)信號(hào)電壓的變化可以通過(guò)調(diào)頻或調(diào)寬來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。這樣,在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí),它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以,開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的快速成為電力電子設(shè)備中一份子,不無(wú)無(wú)道理。
5、開(kāi)關(guān)電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz,是線性穩(wěn)壓電源的1000倍,這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍;即使采用半波整流后加電容濾波,效率也提高了500倍。在相同的紋波輸出電壓下,采用開(kāi)關(guān)電源時(shí),濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/500~1/1000。
開(kāi)關(guān)電源相對(duì)于線性電源。輸入端將交流電直接整流成直流電,然后在高頻振蕩電路的作用下,利用開(kāi)關(guān)管控制電流的通斷,形成高頻脈沖電流。借助電感器(高頻變壓器),可以輸出穩(wěn)定的低壓直流電。開(kāi)關(guān)管在兩種狀態(tài)下工作:導(dǎo)通電阻很??;截止電阻很高。開(kāi)關(guān)電源通常由脈寬調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET組成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新,電流開(kāi)關(guān)電源由于其體積小,重量輕,效率高等優(yōu)點(diǎn),已在幾乎所有電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。