由于电子技术的特性,电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能,而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能,而开关电源有着体积小、重量轻、功耗小、效率高等特点,可以广泛地应用于各种电子设备之中。
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。近年来,随着电力电子技术的提升,开关电源正向着高频化、高功率密度、高功率因数、高效率、高可靠性、标准化方向发展[1]。开关电源被称赞为高效节能电源,它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品[2]。
开关电源与线性稳压电源相比有着如下特点:
(1) 效率高。开关电源的功率开关调整管工作在开关状态,所以调整管的功耗小,效率高,一般在80%~90%,高的可达90%以上;
(2) 重量轻。由于开关电源省掉了笨重的电源变压器,节省了大量的漆包线和硅钢片,从而使其重量只有同容量线性电源的1/5,体积也大大缩小了;
(3) 稳压范围宽。开关电源的交流输入电压在90~270 V内变化时,输出电压的变化在±2%以下。合理设计开关电源电路,还可使稳压范围更宽并保证开关电源的高效率;
(4)安全可靠。在开关电源中,由于可以方便地设置各种形式的保护电路,因此当电源负载出现故障时,能自动切断电源,保障其功能可靠; 文献综述
(5) 功耗小。由于开关电源的工作频率高,一般在20 kHz以上,因此滤波元件的数值可以大大减小,从而减小功耗;特别是,由于功率开关管工作在开关状态,损耗小,不需要采用大面积散热器,电源温升低,周围元件不致因长期工作在高温环境而损坏,因此采用开关电源可以提高整机的可靠性和稳定性。
2 开关电源的理论基础
2。1开关电源的工作原理
开关电源的工作原理图如图2。1。1所示;图中输入的直流不稳定电压 经开关S加至输出端,S为受控开关,是一个受开关脉冲控制的开关调整管。使开关S按要求改变导通或断开时间,就能把输入的直流电压 变成矩形脉冲电压。再将这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波就可以得到一个稳定的直流输出电压U0。