開(kāi)關(guān)電源原理圖詳解,開(kāi)關(guān)電源電路圖分享-KIA MOS管

開(kāi)關(guān)電源原理

開(kāi)關(guān)電源又稱(chēng)交換式電源、開(kāi)關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。開(kāi)關(guān)電源的工作原理是通過(guò)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，將輸入電壓切換為高頻脈沖信號(hào)。這個(gè)高頻脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器或電感器的變換和濾波電路的處理，最終得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。

開(kāi)關(guān)電源分類(lèi)

按輸入電源類(lèi)型分類(lèi)分為：

AC-DC開(kāi)關(guān)電源：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

DC-DC開(kāi)關(guān)電源：將直流電轉(zhuǎn)換為另一種直流電壓。

按工作方式分類(lèi)：

單端開(kāi)關(guān)電源：只有一個(gè)開(kāi)關(guān)管，適用于低功率應(yīng)用。

雙端開(kāi)關(guān)電源：有兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，適用于高功率應(yīng)用。

按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)：

按照拓?fù)浯笾驴煞譃?Buck （降壓）、Boost（升壓）、Buck-Boost（降壓-升壓）、Flyback（反激）、Forward（正激）、Two-Transistor Forward（雙晶體管正激）、Push-Pull(推挽)、Half Bridge(半橋)、Full Bridge (全橋)等。

正激式開(kāi)關(guān)電源

正激式開(kāi)關(guān)電源中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但輸出功率很高，適用于100W－300W的開(kāi)關(guān)電源，一般用在低壓，大電流的開(kāi)關(guān)電源，應(yīng)用比較廣泛。

如下圖所示，對(duì)于正激式開(kāi)關(guān)電源具體是指當(dāng)開(kāi)關(guān)管接通時(shí)，輸出變壓器充當(dāng)介質(zhì)直接耦合磁場(chǎng)能量，電能與磁能相互轉(zhuǎn)化，使輸入輸出同時(shí)進(jìn)行。在日常應(yīng)用中也存在不足：如需要增加反電動(dòng)勢(shì)繞組（防止變壓器初級(jí)線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)把開(kāi)關(guān)管擊穿），次級(jí)多加1個(gè)電感進(jìn)行儲(chǔ)能濾波，因此相比反激式開(kāi)關(guān)電源而言其成本較高，而且正激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的體積要比反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的體積大。

反激式開(kāi)關(guān)電源

如下圖所示，反激式開(kāi)關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開(kāi)關(guān)電激，它的變壓器不僅起到變換電壓傳輸能量的作用，同時(shí)還起到儲(chǔ)能電感的作用，因此，反激式變壓器類(lèi)似于電感的設(shè)計(jì)。所有電路比較簡(jiǎn)單，容易控制，反激式在5W-100W的小功率方面應(yīng)用非常廣泛。對(duì)于反激式開(kāi)關(guān)電源，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電感電流上升，由于反激電路輸出線(xiàn)圈同名端相反，因此輸出二極管截止，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載由輸出電容進(jìn)行能量供應(yīng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通，變壓器的能量通過(guò)二極管向負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)電容充電。

由對(duì)比可知，正激的變壓器只有變壓功能，整體可以看成一個(gè)帶變壓器的buck電路。反激的變壓器可以看作一個(gè)帶變壓功能的電感，是一個(gè)buck-boost電路。總的來(lái)說(shuō)，正激反激工作原理不同，正激是初級(jí)工作次級(jí)也工作，次級(jí)不工作有續(xù)流電感續(xù)流，一般是CCM模式。功率因數(shù)一般不高，而且輸入輸出和變比占空比成比例。反激是初級(jí)工作，次級(jí)不工作，兩邊獨(dú)立開(kāi)來(lái),一般DCM模式下，但是變壓器的電感會(huì)比較小，而且需要加氣隙,所以通常適合中小功率情況。

正激變壓器是理想的，不儲(chǔ)能，但是由于勵(lì)磁電感是有限值，勵(lì)磁電流使得磁芯會(huì)大，為避免磁通飽和，變壓需要輔助繞組進(jìn)行磁通復(fù)位。反激變壓器工作形式可以看作耦合電感，電感先儲(chǔ)能再放能，由于反激變壓器的輸入、輸出電壓極性相反，故當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)之后，次級(jí)可以提供磁芯一個(gè)復(fù)位電壓，因而反激變壓器不需額外增加磁通復(fù)位繞組。

推挽式開(kāi)關(guān)電源

推挽式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線(xiàn)的兩側(cè)。電路使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管 VT1 和 VT2 ，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管在外激勵(lì)方波信號(hào)的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器Ｔ次級(jí)統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/span>

這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開(kāi)關(guān)管容易驅(qū)動(dòng)，主要缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在 100-500Ｗ范圍內(nèi)。

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