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發(fā)布時間:2021-09-13 22:04  

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開關(guān)電源簡介

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開關(guān)模式電源(Switch Mode Power Supply,簡稱SMPS),又稱交換式電源、開關(guān)變換器,是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置,是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個位準(zhǔn)的電壓,透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備,例如個人電腦,而開關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。開關(guān)電源不同于線性電源,開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點(diǎn),切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散,但時間很短,因此比較節(jié)省能源,產(chǎn)生廢熱較少。變壓器飛線的PCB孔徑需考慮到較大飛線直徑,必要是預(yù)留兩組一大一小的PCB孔。理想上,開關(guān)電源本身是不會消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時間來達(dá)到。相反的,線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中,晶體管工作在放大區(qū),本身也會消耗電能。開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn),而且因為開關(guān)電源工作頻率高,可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,因此開關(guān)電源也會比線性電源的尺寸要小,重量也會比較輕。若電源的體積及重量是考慮重點(diǎn)時,開關(guān)電源比線性電源要好。不過開關(guān)電源比較復(fù)雜,內(nèi)部晶體管會頻繁切換,若切換電流尚加以處理,可能會產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備,而且若開關(guān)電源沒有特別設(shè)計,其電源功率因數(shù)可能不高。



開關(guān)電源發(fā)展方向

開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開關(guān)電源小型化,并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動了開關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn),每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化,且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并已得到用戶的認(rèn)可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中,遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。5、自動均流法,原理是讓輸出較大電流的模塊自動成為主模塊,其它模塊輸出向主模塊靠近。另外,開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。

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開關(guān)電源的工作原理不同

在典型的開關(guān)電源中,交流輸入轉(zhuǎn)換為高壓直流,每秒開關(guān)數(shù)萬次。所采用的高頻允許使用更輕巧的變壓器和更小的電容器。很多新手會犯的一個錯誤,修正的辦法只能重新改PCBLayout,浪費(fèi)自己和采購打樣的時間。一個特殊的電路精準(zhǔn)地控制輸出電壓的時間。這些電源不需要線性穩(wěn)壓器,因此幾乎不浪費(fèi)電能:它們的效率通??蛇_(dá)80%~90%,因此釋放的熱量要少得多。

然而,開關(guān)電源比線性電源復(fù)雜得多,因此設(shè)計起來比較困難。此外,它對元件的要求更高,要求高壓功率晶體管能夠地高速開關(guān)。

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開關(guān)電源PCB制作的方法

開關(guān)電源布置的方法與它的電氣設(shè)計類似。設(shè)計流程如下:

1.放置變壓器或電感。

2.布置功率開關(guān)管電流環(huán)路。

3.布置輸出整流器電流環(huán)路。

4.把控制電路與交流功率電路連接。

5.布置輸入環(huán)路和輸入濾波器。

6.布置輸出負(fù)載環(huán)路和輸出濾波器。

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