開關(guān)電源工作原理

開關(guān)電源是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，其主要利用電力電子開關(guān)器件 (如晶體管、MOS管、可控晶閘管等)，通過控制電路，使電子開關(guān)器件周期性地"接通"和"關(guān)斷"，讓電力電子開關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)電壓變換以及輸出電壓穩(wěn)定。開關(guān)電源的工作原理是調(diào)整矩形脈沖的寬度，以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的，具有高效率、穩(wěn)壓、精度和不使用電源變壓器等優(yōu)點(diǎn)。

反激式開關(guān)電源工作原理

反激式開關(guān)電源是一種常見的電源類型，其工作原理是通過反激變壓器來實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。具體來說，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓為零；而當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí)，反激變壓器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)，從而使得輸出電壓得以升高或降低。

在單端反激式開關(guān)電源中，電路中的高頻變化器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器T初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，此時(shí)整流二極管D1處于截止?fàn)顟B(tài)，能量被存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中。

此外，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電流將從Uin流向初級(jí)地為初級(jí)繞組充電并且儲(chǔ)存能量。此時(shí)，由于二極管反向偏置，次級(jí)繞組沒有電流流動(dòng)。而在開關(guān)關(guān)閉時(shí)，儲(chǔ)存在電感L中的能量通過正向偏置的二極管傳送到負(fù)載和電容器CO。這一過程提供了一個(gè)升降壓作用，實(shí)現(xiàn)了電壓的穩(wěn)定輸出。

直流開關(guān)電源工作原理

直流開關(guān)電源的工作原理主要是通過高頻PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)控制開關(guān)管，將輸入的交流電整流濾波成直流電，然后將這個(gè)直流電加到開關(guān)變壓器初級(jí)上。開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)過二次整流濾波后，輸出給負(fù)載。此外，輸出部分會(huì)通過一定的電路反饋給控制電路，以控制PWM占空比，達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。

在交流電源輸入時(shí)，一般會(huì)經(jīng)過厄流圈等設(shè)備過濾掉電網(wǎng)上的干擾，同時(shí)也能過濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾。在功率相同時(shí)，開關(guān)頻率越高，開關(guān)變壓器的體積就越小，但對(duì)開關(guān)管的要求就越高。開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭，以得到需要的輸出。為了防止一些異常情況如空載、短路等可能導(dǎo)致開關(guān)電源燒毀的問題，通常還會(huì)增加一些保護(hù)電路。這種類型的開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于工業(yè)以及一些家用電器上，如電視機(jī)，電腦等。

交流開關(guān)電源工作原理

交流開關(guān)電源的工作原理涉及多個(gè)步驟。首先，交流電源輸入后，會(huì)經(jīng)過輸入電磁干擾濾波器 (EMI) 進(jìn)行濾波處理，以減少電網(wǎng)上的噪聲和干擾。然后，交流電會(huì)經(jīng)過整流濾波電路，轉(zhuǎn)換為高壓直流電。

這個(gè)直流電會(huì)被加到開關(guān)變壓器初級(jí)上，通過控制電力電子開關(guān)器件（如晶體管、MOS管、可控晶閘管等）的周期性"接通"和"關(guān)斷"，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的脈沖調(diào)制。在開關(guān)管(振蕩逆變)的操作下，會(huì)產(chǎn)生高頻的交流信號(hào)。

這個(gè)高頻交流信號(hào)會(huì)感應(yīng)到開關(guān)變壓器的次級(jí)，通過輸出整流與濾波電路進(jìn)行二次整流和濾波處理，從而得到需要的直流輸出電壓。為了防止一些異常情況如空載、短路等可能導(dǎo)致開關(guān)電源燒毀的問題，通常會(huì)增加保護(hù)電路，如輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。

此外，根據(jù)輸入電壓和輸出電壓的類型不同，開關(guān)電源還可以分為DC-DC，AC-DC，DC-AC，AC-AC四類。其中DC-AC和AC-AC在實(shí)際應(yīng)用中很少見到。

數(shù)字開關(guān)電源工作原理

數(shù)字開關(guān)電源是一種高效、優(yōu)質(zhì)的電源類型，其工作原理主要通過電力電子開關(guān)器件（如晶體管、MOS管、可控晶閘管等），結(jié)合控制電路進(jìn)行周期性的"接通"和"關(guān)斷"操作，進(jìn)而對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，實(shí)現(xiàn)電壓變換以及穩(wěn)定輸出。

數(shù)字電源采用數(shù)字信號(hào)來控制開關(guān)電源的開關(guān)狀態(tài)和頻率，并通過數(shù)字控制核心（例如DSP、FPGA等）對(duì)電源輸出進(jìn)行細(xì)致的控制和監(jiān)測(cè)。此外，數(shù)字電源通常具有多個(gè)輸出通道和多種工作模式，可以為多種不同的負(fù)載提供適宜的電源輸出，并支持多重保護(hù)和監(jiān)控功能。

值得一提的是，數(shù)字電源具備通訊功能，可以通過TCP/IP、CAN總線、RS485等方式連接計(jì)算機(jī)，并通過軟件實(shí)現(xiàn)輸出的控制、監(jiān)測(cè)與管理。這種特性使得數(shù)字電源具有極高的靈活性和可編程性，可以通過軟件編程進(jìn)行輸出參數(shù)的控制，而模擬電源若想改變輸出參數(shù)，需要通過手動(dòng)調(diào)節(jié)硬件旋鈕或開關(guān)。因此，無論在穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性還是易用性等方面，數(shù)字開關(guān)電源都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

單端反激式開關(guān)電源工作原理

單端反激式開關(guān)電源是一種常見的電源類型，其工作原理是通過反激變壓器來實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。在電路中，所謂的單端是指高頻變化器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器T初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，此時(shí)整流二極管D1處于截止?fàn)顟B(tài)，能量被存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中。

當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，整流二極管D1、D2反向截止，輸出電容給負(fù)載供電。此時(shí)，T1相當(dāng)于一個(gè)純電感，流過Np的電流線性上升，達(dá)到峰值Ip。然后，當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，所有儲(chǔ)能元件開始向負(fù)載釋放能量。

正激開關(guān)電源工作原理

正激式開關(guān)電源是一種高效的電源類型，其工作原理主要通過高頻變壓器實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和隔離。在正激變換器中，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電流和能量流入負(fù)載。此外，正激式開關(guān)電源結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，適用于低壓，大電流（100W－300W）的開關(guān)電源，應(yīng)用廣泛。

正激式開關(guān)電源可以看成一個(gè)帶有變壓器的buck電路。具體來說，正激的變壓器只有變壓功能，單端正激 (Forward)變換器是在buck的基礎(chǔ)上加入變壓器隔離，使得變壓器磁通僅在單方向變化；當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電源將能量直接傳送給負(fù)載。

串聯(lián)開關(guān)電源工作原理

串聯(lián)式開關(guān)電源，也被稱為斬波器，是一種在輸出功率控制方面應(yīng)用廣泛的電源類型，其工作原理簡(jiǎn)單且效率高?；竟ぷ髟硎峭ㄟ^控制開關(guān)的不斷“接通”和“關(guān)斷”，在負(fù)載兩端產(chǎn)生一個(gè)脈沖調(diào)制的輸出電壓uo。

具體來說，當(dāng)控制開關(guān)接通的時(shí)候，開關(guān)電源向負(fù)載輸出一個(gè)脈沖寬度為Ton、幅度為Ui的脈沖電壓Up；當(dāng)控制開關(guān)關(guān)斷的時(shí)候，開關(guān)電源向負(fù)載輸出一個(gè)脈沖寬度為Toff、幅度為0的脈沖電壓。通過這種方式，控制開關(guān)不停地“接通”和“關(guān)斷”，從而在負(fù)載兩端得到一個(gè)脈沖調(diào)制的輸出電壓uo。