开关稳压电源原理
开关稳压电源的工作原理
开关稳压电源的工作原理
开关稳压电源的工作原理是通过采用开关器件（如MOSFET 等）和一系列电子元器件来控制输入电压的开关状态，从而实现对输出电压的稳定调节。
工作原理如下：
1. 输入电压经过整流（如桥式整流电路）并通过滤波电容进行滤波处理，以去除电源中的交流成分和波动。
2. 基于控制电路内部的反馈机制，比较输入电压与期望输出电压之间的差异，以确定开关器件的开关状态。
3. 当输入电压过低时，控制电路将开关器件导通，让电流通过电感储能，进而提高输出电压。
4. 当输入电压过高时，控制电路将开关器件断开，使电感储能的电流通过输出电容器供电，从而降低输出电压。
5. 控制电路根据反馈信息连续地监测和调整开关器件的开关状态，以使输出电压始终维持在设定的稳定值。
6. 为了提供更加稳定的输出电压，开关稳压电源通常还包括过电压保护、过载保护、短路保护等功能。
通过不断地开关和调整开关器件的状态，开关稳压电源可以实
现对输入电压的有效调节，从而保证输出电压的稳定性和可靠性。
开关型稳压电源的工作原理
开关型稳压电源的工作原理开关型稳压电源是一种通过开关元件进行高效能稳压的电源设备。
它采用开关元件（ 通常为晶体管或MOSFET）以高频率开关的方式来调整输出电压，从而实现稳压。
以下是开关型稳压电源的主要工作原理：1.整流：首先，交流电源输入会经过整流电路，将交流电转换为直流电。
这通常使用整流桥等元件实现。
2.滤波：直流电经过整流后可能会包含一些脉动成分，为了去除这些脉动，通常使用滤波电容进行滤波处理，使输出电压更趋于稳定。
3.开关调节：开关型稳压电源的核心是开关调节部分。
这部分包括一个开关元件（通常为晶体管或MOSFET）、一个能够调整开关频率的控制电路和一个输出变压器。
4.开关频率调节：控制电路会根据输出电压的变化情况，调整开关频率。
通过高频率的开关操作，可以更精细地控制输出电压，实现稳压。
5.变压器工作：输出变压器是一个重要的组成部分，通过开关调节，可以改变变压器的工作状态，从而调整输出电压。
通过变压器的变压比例，可以实现输出电压的调节。
6.反馈控制：稳压电源通常采用反馈控制，通过比较输出电压与设定的目标电压，产生一个误差信号。
这个误差信号用于调整开关频率，使输出电压保持稳定。
7.过载和过压保护：开关型稳压电源通常配备有过载和过压保护机制，以防止电源或负载发生故障时损坏设备。
这些保护机制可以通过监测电流和电压进行触发。
8.输出滤波：最后，输出电压还可能通过输出滤波电路进行进一步的滤波，以确保输出信号的纯净性。
开关型稳压电源以其高效能和小体积的特点在电子设备、通信设备、计算机等领域得到广泛应用。
由于采用开关调节的方式，开关型稳压电源相比线性稳压电源能够更有效地调整电压，减少功耗和体积。
开关式稳压电源的工作原理
开关式稳压电源的工作原理1. 引言稳压电源是电子设备中常见的一种电源类型，它能够将不稳定的输入电压转换为稳定的输出电压，以保证电子设备的正常工作。
开关式稳压电源是一种常用的稳压电源设计，它采用了开关管和电容的组合，以实现高效能量转换和稳定输出。
2. 基本原理开关式稳压电源的基本工作原理是通过开关管控制电源输入与输出之间的连接与断开，以实现对电能的有效转换和输出的稳定。
2.1 输入端开关式稳压电源的输入端通常接收交流（AC）电源或直流（DC）电源。
当输入电源为交流电源时，通常还会有一个整流电路用于将交流电转换为直流电。
整流电路可以采用整流二极管桥或者整流三极管等元件。
2.2 控制电路开关式稳压电源还需要一个控制电路来控制开关管的开关状态，以实现输入与输出之间的连接与断开。
常用的控制电路包括脉冲宽度调制（PWM）控制和恒压/恒流控制等。
2.2.1 脉冲宽度调制（PWM）控制脉冲宽度调制是一种常见的开关式稳压电源控制方法，它通过改变开关管通断时间的比例来控制输出电压的大小。
当输出电压偏高时，控制电路会减小开关管的导通时间，从而降低输出电压；当输出电压偏低时，控制电路会增加开关管的导通时间，从而提高输出电压。
2.2.2 恒压/恒流控制恒压/恒流控制是另一种常见的开关式稳压电源控制方法，它通过感知输出电压和输出电流的变化来调整开关管的导通时间，以保持输出电压和输出电流在设定的范围内。
当输出电压或输出电流超出设定范围时，控制电路会相应地调整开关管的导通时间，以实现稳定的输出。
2.3 输出端开关式稳压电源的输出端通常连接到被供电的设备或装置。
输出端需要提供稳定的输出电压和输出电流，以满足设备或装置的工作需求。
3. 工作流程开关式稳压电源的工作流程可以概括为以下几个步骤：1.输入端接收电源输入，可以是交流电源或直流电源。
2.控制电路感知输出端的电压和电流，并根据设定范围调整开关管的导通时间。
3.开关管根据控制电路的指令，控制输入与输出之间的连接与断开。
开关稳压电源电路原理
开关稳压电源电路原理
开关稳压电源是一种常用的电源供电方式，它通过开关管的开关动作来调节输出电压，从而实现对负载电压的稳定控制。
本文将从原理、工作过程和应用领域三个方面介绍开关稳压电源的相关知识。
一、原理
开关稳压电源的核心组成部分是开关稳压电源芯片和开关管。
芯片是控制开关管开关动作的重要元件，它通过反馈电路感知输出电压，并将感知到的电压信号与设定值进行比较，从而控制开关管的导通与截止。
开关管则负责将输入电源与输出负载连接或断开，实现对输出电压的调节与控制。
二、工作过程
开关稳压电源的工作过程可以分为两个阶段：导通状态和截止状态。
当芯片感知到输出电压低于设定值时，它会控制开关管导通，使得输入电源与输出负载连接，从而提供稳定的输出电压。
当输出电压达到设定值时，芯片会控制开关管截止，切断输入电源与输出负载的连接，以维持输出电压的稳定性。
三、应用领域
开关稳压电源由于其输出电压稳定、效率高和体积小等特点，被广泛应用于各个领域。
在家用电器领域，开关稳压电源常用于电视、音响、电脑等设备的电源供应；在工业控制领域，开关稳压电源常用于PLC、变频器、伺服系统等设备的电源供应；在通信领域，开
关稳压电源常用于无线基站、通信设备等的电源供应。
此外，开关稳压电源还广泛应用于医疗设备、航空航天、军事装备等领域。
总结：
开关稳压电源通过芯片和开关管的协同工作，实现对输出电压的稳定控制。
其工作过程简单明了，应用领域广泛。
在今后的发展中，随着电子技术的不断进步，开关稳压电源将更加高效、稳定和可靠，为各个领域的电子设备提供更好的电源供应。
开关稳压电源的原理及故障定位
图 １串联 型 开 关 电 源基 本 框 图
图２ 并联 型开关电源基本框 图 可见 开关稳压 电源主要 由输入整流电路 、开关变 压器 、开关调整 管、 脉宽调制及各种保护电路等组成。若开关 管既是 开关作用 ， 又是开 关脉冲间歇振荡 的主要元件则该电源为 自激式 ；如果开关管不参与激 励脉冲的振荡过程 ， 激励脉冲由独立的振荡 电路产生 ， 么它属 于它激 那 式开关电源。不管何种开关电源 ，其开关管必须工作 在截止 和饱和状 态， 所以必须在开关管基极加开关激励脉冲 。 开关电源 的稳压原理大量 采用 脉冲调宽式的稳压方式， 即通过 自动改变开关功率管的关 闭和导 通时 间的比例，或通过改变振荡器输出脉冲的 占空 比来达到稳压 的 目 的。 稳压部分的电路 由取样 、 比较 、 控制三个部分组 成。 若开关电源的激 励脉 冲因故无法获取， 电源将停止工作 ， 保护电路就是通过强迫振荡 电 路停 止工作而设计的。因此开关 电源一般可分为振荡电路 、 稳压电路 、 保 护 电路 三 大 模 块 。 ２开 关 稳 压 电 源 的几 种 保 护 电 路 ． ２１ ．极性保护 直流开关稳压器的输 入一般都是未稳压直流 电源 。由于操作失误 或者意外情况会将其极性接错 ， 将损坏开关稳压 电源 。极性保护的 目 的 ，就是使开关稳压器仅当以正确的极性接上未稳压直流 电源时才能 工作。 利用单向导通 的器件可 以 现电源 的极性保护。 实 由于二极管 Ｄ要 流过开关稳压器 的输入总电流 ，因此这种 电路应用在小功率 的开关稳 压器上比较合适 。 在较大功率的场合 ， 则把极性保护 电路作为程序保护 中的一个 环节，可 以省去极性保护所需的大功率二极 管，功耗也将减
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开 关稳 压 电源 硇原 理 及 故瞪 定 位
开关电源分类及原理
开关电源分类及原理开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。
根据其工作原理和特点，可以将开关电源分为多种类型。
本文将介绍几种常见的开关电源分类及其原理。
一、开关电源的分类1. 基于工作方式的分类开关电源可以根据其工作方式进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关模式电源：开关模式电源是一种常见的开关电源类型，其工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
开关模式电源具有高效率、稳定性好等特点，广泛应用于计算机、通信设备等领域。
（2）开关逆变器电源：开关逆变器电源是一种将直流电转换为交流电的开关电源。
它通过开关管的开关动作，将直流电源转换为高频交流电，再通过滤波电路得到稳定的交流电输出。
开关逆变器电源在太阳能发电、电动汽车等领域有着广泛的应用。
（3）开关稳压电源：开关稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的开关电源。
它通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有输出电压稳定、响应速度快等特点，常用于精密仪器、医疗设备等领域。
2. 基于拓扑结构的分类开关电源还可以根据其拓扑结构进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关电源的原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
当开关管导通时，电源输出电压；当开关管关断时，电源停止输出。
通过不断地开关动作，可以控制输出电压的大小和稳定性。
（2）开关电源的优点开关电源相比传统的线性电源具有以下优点：- 高效率：开关电源采用开关管进行开关动作，能够实现高效率的能量转换，减少能量损耗。
- 小体积：开关电源采用高频开关动作，可以减小变压器和滤波电容的体积，使整个电源模块更加紧凑。
- 宽输入电压范围：开关电源能够适应较宽的输入电压范围，具有较好的电网适应性。
- 稳定性好：开关电源通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有较好的稳定性和响应速度。
（3）开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。
自激式开关稳压电源工作原理
自激式开关稳压电源工作原理作原理：下图是一个自激式开关稳压电源电路，由开关功率管VT2、脉宽调制管VT3、误差放大管VT4、过流保护可控硅开关VTl和脉冲变压器Tl等组成。
其中开关功率管兼做间歇振荡管。
VT2、Tl、R2～R5等构成变形间歇振荡器。
接通电源后，整流器输出的直流高压经过R2～R5降压后给VT2基极提供一个适当的正偏压，使其导通。
其集电极电流Ic2通过初级线圈N1，在其两端产生上正、下负的感应电压，并通过T1耦合到次级反馈线圈N5。
N5两端感应电压的极性刚好使VT2的基极为正，致使Ic2增大。
可见，这是正反馈的过程，VT2便迅速进入饱和导通状态。
此时，基极便失去控制作用，间歇振荡器相对进入稳定阶段。
电容器C5两端的充电电压为左正、右负，与N5反馈电压的极性相反。
所以，基极电源Ib2逐渐减小，VT2从饱和区退回到放大区，J＆减小，使Nl感应电动势改变方向，N5上电势也改变方向，Ib2急剧下降，Ic2也急剧下降。
由于正反馈的作用，VT2迅速转为截止状态。
这时变压器中的磁能不能立即消失，在集电极回路中感应出较高的电压，与电源电压叠加，使VT2集一射极之间的电压超过输人电压。
当VT2截止时，变压器初级线圈上的电压反向，并且感应以次级。
当次级电压升高到一定程度时，输出整流管VD2、VD3、VD4便导通，输出端有输出电压。
当VT2再次导通时，N1上的电流将线性增加，耦合到次级电压使输出整流二极管反偏而截止。
此时输出电压由LC滤波电路储存的能量提供。
假如由某种原因造成输出电压下降时，经过稳压二极管VD5加到VT4发射极上的电压也下降，通过R15、Rl7、R16分压加在VT4基极上的电压也降低。
很明显，发射极电压减小量比基极大，故VT4集电极电流减小，在R11两端的电压降也减小，VT3的基极电压下降，集电极电流如减小，R2、R3、R4、R5上压降减小，开关管VT2基极电位升高，开关管导通时间加长，使输出电压上升，从而保持输出电压的稳定。
开关稳压电源原理及特点
随着 半导体集 成技术 的快 速发展 ， 电子产 品正朝着 微小型化 的方 向迅速 推 进。 连续导 电式稳压 电源 ， 也称 线性稳 压 电源 ， 有简单 ， 纹 波小 ， 干扰 小等 优点 ， 然而 这种 电源体 积大 ， 效率 低 ， 散热难 ， 无 法适 应新 的要求 ， 这就 必然 要改革 和 创新。 开关稳压电源是一种新颖的稳压电源。 微小型化的最大困难是变压器的 体积 和散 热的 困难 它 比连 续导 电式稳压 电源 效率 高 ， 稳 压范 围宽 ， 体积 小 ， 重 量轻 。 正是 由于这一 系列 的优 点 ， 使得 开 关稳压 电源获得越来 越广 泛的应用 ， 尤 其在航天 航空技术中， 在计算机中， 正在逐步取代连续导电式稳压电源。 近年 来， 已有 标 准系列 产 品出现 ， 开 关稳压 电源正在 应用 到工 业 、 民用 各个 领域 。 在介绍 开 关稳压 电源 时 ， 先 介绍一 下开 关 。 开 关分 两类 ： 简单 的有 机械 触 点， 闭合 时 ， 机械 触点接 触 ， 电 阻接 近于 零 ， 断开 时 ， 机 械触 点断开 ， 呈 现很 大 电 阻。 这种机 械开 关包 括钮子 开关 、 按键开 关、 离 合器 、 继 电器 等 ・ 还 有一类是 电子 开关， 没有 机械触 点的离合 动作 ， 其主要 元件有 晶体管 、 电子 管、 可 控硅等 。 它们 在一 定条件 下呈导通 状态 ， 电阻很 小 ， 在 另一些条 件下 ， 呈断开 状态 ， 电 阻很 大 。 比如 晶体三极 管 ， 在 其基 极和 发射极 间 ， 加上一 定 的正 向偏 置 ， 在 它 的集 电极 、 发射极间 ， 呈饱 和导通状 态 ， 等 效 电阻 很小 ； 在其基极 、 发射 极间 ， 加零偏 或反 向 偏置 时 ， 在它 的集电极 、 发射极 间 ， 呈 截止状 态 ， 等 效 电阻很 大 。 可控硅元 件亦如 此： 阳极 、 阴极 间加正 向 电压 ， 控 制极 加正 向触发 ， 使 阳极 、 阴极 间呈导 通状 态 ， 两 个条件 缺一不可 ， 否则 不能触发 导通 。 调整元件 工作在开 关状态 的稳压 电源 ， 称为开关稳压电源 它是通过改变调整元件的导通时间和截止时间的相对长 短， 来改变 输 出 电压 的大小 ， 达到 稳压 的 目的 。 开关稳压电源与连续导电稳压电源比较， 为什么会具有效率高等一系列优 点呢？ 以串联 式连续导 电稳压 电源 为例来分 析连续导 电式稳 压电源效 率低的 原 因 串联式连续导电稳压电源不论调压还是稳压 ， 都是通过改变调整管上的压 降来实现的。 当输入电压最低、 输出电压最高时， 这时调整管上的压降至少还要 有撒 ， 当输入 电压 中有 较大 的纹波 时 ， 要 以波形 的最低 点算 ， 只有这 样 才能保 证调 整元件 工作 在线性放 大状 态 ， 保证调 压和 稳压 系统正 常工作 。 这 时若输 入 电压 升高或 输 出电压减 少时 ， 要保 证调压 和稳压 ， 无疑就 要加大 调整 元件上 的 电压 降 。 此 时负载上 的 电流又全 部通过 调整 元件 ， 这就必 然加 大调 整元件上 的 功耗 。 实质上 连续导 电式稳压 电源输 出电压的 稳定是靠将 输入功率 在负载和 调 整元 件上 的分 配来实 现 的。 效 率常在４ Ｏ ％到６ ０ ％ 之间 。 而开 关稳压 电源是靠 改 变调整 元件 的导通 时间和截止 时间的相对 长短来 改变输 出电压的大小 。 导 通时 元件 工作在 饱 和导通状 态 ， 管压 降很小 ， 调 整管 的功耗 为管压 降与 流过 电流的 乘积， 因此此时的功耗很小阚 整元件截止时， 电流很小， 此时的功耗也很小， 调
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一、开关式稳压电源的基本工作原理
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=Um×T1/T
式中Um —矩形脉冲最大电压值；
T —矩形脉冲周期；
T1 —矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路
1、基本电路
图二开关电原基本电路框图
开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
２．单端反激式开关电源
单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。
电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。
所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。
当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。
唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。
单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。
３．单端正激式开关电源
单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。
这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。
当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。
为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于５０％。
由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200Ｗ的功率。
电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
４．自激式开关稳压电源
自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。
这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。
当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2中感应出使VT1基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1很快饱和。
与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic开始减小，在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压，使VT1迅速截止，这时二极管VD1导通，高频变压器Ｔ初级绕组中的储能释放给负载。
在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。
这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器Ｔ的次级绕组向负载输出所需要的电压。
自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从，也省去了控制电路。
电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输人和输出相互隔离的优点。
这种电路不仅适用于大功率电源，亦适用于小功率电源＊
５．推挽式开关电源
推挽式开关电源的典型电路如图六所示。
它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。
电路使用两个开关管VT1和VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器Ｔ次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。
这种电路的优点是两个开关管容易驱动，主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。
电路的输出功率较大，一般在100－500Ｗ范围内。
６．降压式开关电源
降压式开关电源的典型电路如图七所示。
当开关管VT1导通时，二极管VD1截止，输人的整流电压经VT1和L向Ｃ充电，这一电流使电感Ｌ中的储能增加。
当开关管VT1截止时，电感Ｌ感应出左负右正的电压，经负载RL和续流二极管VD1释放电感Ｌ中存储的能量，维持输出直流电压不变。
电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。
这种电路使用元件少，它同下面介绍的另外两种电路一样，只需要利用电感、电容和二极管即可实现。
７．升压式开关电源
升压式开关电源的稳压电路如图八所示。
当开关管VT1导通时，电感Ｌ储存能量。
当开关管VT1截止时，电感Ｌ感应出左负右正的电压，该电压叠加在输人电压上，经二极管VD1向负载供电，使输出电压大于输人电压，形成升压式开关电源。
８．反转式开关电源
反转式开关电源的典型电路如图九所示。
这种电路又称为升降压式开关电源。
无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压，电路均能正常工作。
当开关管 VT1导通时，电感L储存能量，二极管VD1截止，负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。
当开关管VT1截止时，电感Ｌ中的电流继续流通，并感应出上负下正的电压，经二极管VD1向负载供电，同时给电容Ｃ充电。