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,为用电器提供所需要的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)控制器和MOSFET构成。开关电源是一个系统。目前,开关电源由于其体积小,重量轻和效率高而被广泛用于几乎所有电子设备中,它是当今电子信息产业快速发展必不可少的电源方法。
普通电源通常是指线性电源,线性电源是指稳压管以线性状态工作的电源。开关电源是一种相对较新的电源。它具有效率高,重量轻,电压升高和降低以及输出功率高的优点。但是由于电路工作在开关状态,所以噪声比较大。由于变压器铁心的大小与开关电源的工作频率的平方成反比,因此频率越高,铁心越小。这样,可以大大减小变压器,并且可以减小电源的重量和体积。并且由于它直接控制直流电,因此电源的效率比线性电源的效率高得多。
对比开关电源和线性电源的区别,简单来说,线性电源的调压可以看成调阻值,相当于通过调节滑动变阻器使电压发生改变,而开关电源是通过调节开关的频率使得电压发生变化。同时,开关电源与线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,只是二者增长速率各异。
1、线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源。
因此,随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术不断突破与创新,这一个成本问题,反而让开关电源技术向低输出电力端移动,为开关电源提供了广泛的发展空间。
2、电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代后计算机全面实现开关电源化,到90年代开关电源相继进入各种电子、电器领域。
3、短短的十年之间,开关电源技术迅速占领电力电子设备的核心地位,难道这仅仅是因为开关电源体积小的?
其实从开关电源的原理图可以了解到:它没有采用笨重的工频变压器,同时因为调整管上的耗散功率大幅度降低,从而省去较大的散热片。这使得开关电源的体积变小,重量轻。但是,开关电源最大优点是——功耗小,效率高。在开关电源电路中,晶体管在激励信号的激励下,它不断重复‘导通’‘截至’的开关状态,转换速度极快,频率在50HZ只有,使得电源效率大大的提高。
4、开关电源稳压范围宽。从开关电源的输出电压是有激励信号的占空比来调节的,输入信号信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿。这样,在工频电网电压变化较大时,它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以,开关电源技术的快速成为电力电子设备中一份子,不无无道理。
5、开关电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz,是线性稳压电源的1000倍,这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍;即使采用半波整流后加电容滤波,效率也提高了500倍。在相同的纹波输出电压下,采用开关电源时,滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/500~1/1000。
开关电源相对于线性电源。输入端将交流电直接整流成直流电,然后在高频振荡电路的作用下,利用开关管控制电流的通断,形成高频脉冲电流。借助电感器(高频变压器),可以输出稳定的低压直流电。开关管在两种状态下工作:导通电阻很小;截止电阻很高。开关电源通常由脉宽调制(PWM)控制IC和MOSFET组成。随着电力电子技术的发展与创新,电流开关电源由于其体积小,重量轻,效率高等优点,已在几乎所有电子设备中得到广泛应用。
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