高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理,電路原理-KIA MOS管

高頻開(kāi)關(guān)電源

高頻開(kāi)關(guān)電源是一種采用高頻開(kāi)關(guān)器件（如MOSFET、IGBT等）進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作的電源系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的線(xiàn)性穩(wěn)壓電源，高頻開(kāi)關(guān)電源具有體積小、效率高、重量輕、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

構(gòu)成：

1.輸入端：接收交流電源供給。通常包括濾波器、整流器和功率因數(shù)校正電路（PFC）等組件，用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并改善功率因數(shù)。

2.直流/直流轉(zhuǎn)換器：也稱(chēng)為DC-DC轉(zhuǎn)換器，是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分。它包括開(kāi)關(guān)管、變壓器、輸出濾波器、反饋控制回路和保護(hù)電路等組件，用于將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出直流電。

3.控制器和驅(qū)動(dòng)電路：負(fù)責(zé)控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)操作和輸出電壓的調(diào)節(jié)。控制器通常采用PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制方式，根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)整開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，以控制輸出電壓的穩(wěn)定性。

高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理

高頻開(kāi)關(guān)電源通過(guò)高頻變換實(shí)現(xiàn)高效率電能轉(zhuǎn)換，高頻開(kāi)關(guān)電源是由輸入濾波、整流濾波、高頻變換、輸出整流濾波和控制電路組成。輸入交流電經(jīng)整流濾波后，通過(guò)高頻變換器（采用MOSFET或IGBT）以50-100kHz頻率交替導(dǎo)通/截止，將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電。該高頻交流電經(jīng)輸出整流濾波后得到穩(wěn)定直流電。控制電路通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)管占空比（導(dǎo)通時(shí)間占比）維持輸出電壓穩(wěn)定。

輸入整流濾波

1、高頻開(kāi)關(guān)電源的輸入一般是交流電，通過(guò)整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。常用的整流電路是由四個(gè)二極管組成的橋式整流電路，當(dāng)交流電的正半周時(shí)，兩個(gè)二極管導(dǎo)通，電流通過(guò)負(fù)載；在負(fù)半周時(shí)，另外兩個(gè)二極管導(dǎo)通，這樣就可以在負(fù)載兩端得到一個(gè)脈動(dòng)的直流電。

2、經(jīng)過(guò)濾波電路對(duì)整流后的脈動(dòng)直流電進(jìn)行濾波。濾波電路通常由電容和電感組成，電容可以?xún)?chǔ)存電荷，電感可以阻止電流的突變。例如，在電容輸入式濾波電路中，電容與負(fù)載并聯(lián)，利用電容的充電和放電特性，將脈動(dòng)直流電中的交流成分濾除，得到比較平滑的直流電。

高頻變換

1、濾波后的直流電進(jìn)入高頻變換器。高頻變換器的核心是開(kāi)關(guān)管，通常是功率MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）或IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）。這些開(kāi)關(guān)管在控制電路的驅(qū)動(dòng)下，以很高的頻率（幾十kHz到幾百kHz）不斷地導(dǎo)通和截止。

2、當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入的直流電能通過(guò)變壓器的初級(jí)繞組儲(chǔ)存能量；當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，變壓器的初級(jí)繞組中的磁場(chǎng)能量不能突變，會(huì)在次級(jí)繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)變壓器的匝數(shù)比，次級(jí)繞組可以得到不同幅值的電壓。例如，如果次級(jí)繞組匝數(shù)比初級(jí)繞組匝數(shù)多，就可以實(shí)現(xiàn)升壓；反之則可以降壓。

輸出整流濾波

1、變壓器次級(jí)繞組輸出的是高頻交流電。為了得到穩(wěn)定的直流電輸出，需要再次進(jìn)行整流和濾波。整流一般采用肖特基二極管，因?yàn)樾ぬ鼗O管具有正向壓降低、恢復(fù)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)高頻整流的要求。

2、經(jīng)過(guò)整流后的高頻脈沖直流電通過(guò)濾波電路進(jìn)一步濾除高頻成分。濾波電路可能是由多個(gè)電容和電感組成的LC或π型濾波電路。這些電容和電感能夠?qū)⒏哳l成分旁路或衰減，使輸出電壓更加平滑，最終得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。

控制與反饋調(diào)節(jié)

1、高頻開(kāi)關(guān)電源有一個(gè)控制電路，其主要功能是控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止時(shí)間，也就是占空比。控制電路根據(jù)輸出電壓反饋信號(hào)來(lái)調(diào)整占空比。反饋信號(hào)通常是通過(guò)對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到的。

2、當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，反饋信號(hào)會(huì)告訴控制電路，控制電路會(huì)減小開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，從而降低輸出電壓；反之，當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，控制電路會(huì)增加開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，以提高輸出電壓。這樣就可以使輸出電壓保持在設(shè)定的穩(wěn)定值附近，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的精確控制。

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