第一节　认识开关电源

一、什么是开关电源

开关电源是相对线性电源说的。它的输入端直接将交流电整流变成直流电,再在高频震荡电路的作用下,用开关管控制电流的通断,形成高频脉冲电流。在电感(高频变压器)的帮助下,输出稳定的低压直流电。由于变压器的磁芯大小与它的工作频率的平方成反比,频率越高铁芯越小,这样就可以大大减小变压器,使电源减轻重量和体积。而且由于它直接控制直流,使这种电源的效率比线性电源高很多。这样就节省了能源,因此它受到人们的青睐。可用图1-1理解开关电源开关接通断开方法。开关电源简易理解可扫上方二维码学习。

图1-1　开关电源等效电路

由图可知,当有交流电输入时,开关通断控制电路控制开关接通和断开,交流电可经过开关加入二极管整流电路给电容充电,电容可以看做是储能电容,容量较大。假设高电平时开关接通,开关接通时间越长则电容上的电压也越高,低电平开关断开,而开关断开时间越长,电容两端电压越低,由反馈稳压电路控制开关接通和断开时间即可控制电容上的电压在一个固定值,达到稳压目的。这就是利用开关简单理解开关电源的方法,实际电路中开关为三极管或场效应管之类的电子开关管。

二、恒流型开关电源的实物电路板

恒流型开关电源是控制输出电流的,无论外在因素如何变化,其输出电流不变,常用于LED驱动电路及其他需要稳定电流的电气设备中。彩图1-2为一种常用的小功率恒流开关电源板。多种开关电源实际线路板可扫二维码学习。

图1-2　常用恒流开关电源板（1 页）

三、电源适配器实物电路板

很多电器设备中需要外设电源适配器(外接电源),如笔记本电脑、液晶显示器、扫描仪等电器,通常需要外接电源适配器,常见电源适配器内部电路板如彩图1-3所示。

图1-3　常见电源适配器内部电路板（2 页）

四、分立元件自激振荡开关稳压电源实物电路板

很多电器中使用分立元件开关电源做稳压电路,如彩色电视机、多种型号充电器等设备,电路实物图如彩图1-4所示。

图1-4　分立元件自激振荡开关稳压电源电路板（2 页）

五、他激励桥式开关电源实物电路板

他激励桥式开关稳压电源功率大、输出电压稳定、可多极性多路输出、效率高等优点,被广泛应用于各种电器,如计算机电源、电动车充电器、各种工业电器等设备。常见的计算机开关电源如彩图1-5所示。

图1-5　他激励桥式开关电源（2 页）

六、带有功率因数补偿电路的PFC开关电源实物电路板

为提高线路功率因数,抑制电流波形失真,必须使用PFC措施。PFC分无源和有源两种类型,目前流行的是有源PFC技术。有源PFC电路一般由一片功率控制IC为核心构成,它被置于桥式整流器和一只高压输出电容之间,也称作有源PFC变换器。有源PFC变换器一般使用升压形式,主要是在输出功率一定时,有较小的输出电流,从而可减小输出电容器的容量和体积,同时也可减小升压电感元件的绕组线径。

实际的PFC开关电源可以假设为两个开关电源,其中一个在前面将交流整流滤波后变换为直流高电压(约400~500V)输出,再给后面的普通开关电源供电,电路原理与前面电路基本相同,理解时可参看后面的章节原理。电路板实物如彩图1-6所示。

图1-6　带有功率因数补偿电路的PFC 开关电源电路板（2 页）