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什麼是開關電源 開關電源的分類及選購

2023年10月25日

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如今的電子產品特別的多,人們已經離不開各式各樣的電子產品了。電子設備離不開電源,但是由於電子產品眾多,所以電源種類也多。電源適配器,開關電源,USB充電器是比較常見的電源,今天我們來介紹下什麼是開關電源。
什麼是開關電源
開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源,開關電源一般由脈衝寬度調製(PWM)控制IC和MOSFET構成。隨著電力電子技術的發展和創新,使得開關電源技術也在不斷地創新。目前,開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備,是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。
開關電源種類
開關電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現已實現模塊化,且設計技術及生產工藝在國內外均已成熟和標準化;AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進程中,遇到較為複雜的技術和工藝製造問題。
(1)DC/DC變換
DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調製方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調製方式,ton不變,改變Ts(易產生干擾)。其具體的電路由以下幾類:
A、Buck電路——降壓斬波器,其輸出平均電壓U0小於輸入電壓Ui,極性相同。
B、Boost電路——升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大於輸入電壓Ui,極性相同。
C、Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大於或小於輸入電壓Ui,極性相反,電感傳輸。
D、Cuk電路——降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大於或小於輸入電壓Ui,極性相反,電容傳輸。
(2)AC/DC變換
AC/DC變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負載的稱為「整流」,功率流由負載返回電源的稱為「有源逆變」。
AC/DC變換按電路的接線方式可分為,半波電路、全波電路。按電源相數可分為,單相、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。
開關電源的工作方式
開關電源一般有三種工作模式:頻率、脈衝寬度固定模式,頻率固定、脈衝寬度可變模式,頻率、脈衝寬度可變模式。前一種工作模式多用於DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;後兩種工作模式多用於開關穩壓電源。
開關電源輸出電壓也有三種工作方式:直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣,前一種工作方式多用於DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;後兩種工作方式多用於開關穩壓電源。
開關電源的選購
1、選用合適的輸入電壓範圍。以交流輸入為例,常用的輸入電壓規格有110V,220V,所以相應就有了110V、220V交流切換,以及通用輸入電壓(AC:85V-264V)三種規格。應根據使用地區選定輸入電壓規格。
2、選擇合適的功率。開關電源在工作時會消耗一部分功率,並以熱量的形式釋放出來。為了使電源的壽命增長,建議選用多30%輸出功率額定的機種。
3、考慮負載特性。為了提高系統的可靠性,建議開關電源工作在50%-80%負載為佳,即假設所用功率為20W,應選用輸出功率為25W-40W的開關電源。
如果負載是馬達、燈泡或電容性負載,當開機瞬間時電流較大,應選用合適電源以免過載。如果負載是馬達時應考慮停機時電壓倒灌。
4、此外尚需考慮電源的工作環境溫度,及有無額外的輔助散熱設備,在過高a的環溫電源需減額輸出。需參考環溫對輸出功率的減額曲線。
5、根據應用所需選擇各項功能:
保護功能:過電壓保護(OVP)、過溫度保護(OTP)、過負載保護(OLP)等。
應用功能:信號功能(供電正常、供電失效)、遙控功能、遙測功能、並聯功能等。
特殊功能:功因矯正(PFC)、不斷電(UPS)
6、選擇所需符合的安規及電磁兼容(EMC)認證。
根據使用情況,定出需要的輸出電壓、電流;電源的尺寸、安裝方式和安裝孔位;有幾路輸出,各路輸出是否需要電氣隔離;輸入電壓範圍;根據環境溫度,決定開關電源的降額程度,電源功率;是否需要認證及安規標準;電源的冷卻方式:自然冷卻或強制風冷;電磁兼容標準。
7、儘量選用廠家的標準電源,包括標準尺寸和輸出電壓。這樣貨期比較快;相反,特殊的尺寸和輸出電壓,則會延長貨期、增加成本。
8、選擇品牌。開關電源作為電子設備的心臟,對電子設備的安全可靠運行有著至關重要的作用。所以選擇品牌的開關電源也很重要。

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