开关电源详解

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厄流圈一类的东西，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。

开关电源的优缺点

开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关电源的工作原理，简单的说是将交流电先整流成直流电，再将直流逆变成交流电，再整流输出成所需要的直流电压。

①交流电源经整流滤波成直流;

②通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号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开关变压器进行变压;

③开关变压器次级感应出高频交流电压,经整流滤波变成直流电供给负载;

④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。

开关电源的主要优点：体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20～30%)、效率高(一般为60～70%，而线性电源只有30～40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。

开关电源的主要缺点：

由于逆变电路中会产生高频电压，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。

开关电源电路组成

开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

一、AC输入整流滤波电路

① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。

② 输入电磁干扰滤波电路(EMI)：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件)，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。

⑵、功率因数校正电路 PFC (power factor correction)

PFC，意思是功率因数校正,作用是对输入电流波形进行控制，使其同步输入电压波形。功率因数，指的是有效功率与总耗电量之间的关系，基本上功率因数可以衡量电力被使用的程度，功率因数值越大，代表其电力利用率越高。开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，而PFC电路就是为了提高功率因数，提高交流电转直流电的效率。PFC电路分为两种，一种是被动式(无源)PFC，另一种是主动式PFC(有源)电路。

二、控制电路

一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

三、检测电路

除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。

四、辅助电源

提供所有单一电路的不同要求电源。