详解开关电源组成及工作原理

详解开关电源组成及工作原理
电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标
及能否安全可靠地工作。由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，功耗小，转化
率高，且体积和重量只有线性电源的20%～30%，故目前它已成为稳压电源的主流产品。
一、开关电源的组成
开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成
1、主电路
冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。
输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2、控制电路
一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使
输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进
行各种保护措施。
3、检测电路
提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
4、辅助电源
实现电源的软件(远程)启动，为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。
二.开关电源的工作原理
开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件
的占空比来调整输出电压。开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关无件接通
时输入电源Vi通过开关S和滤波电路向负载RL提供能量，当开关S断开时，电路中的储
能装置(L1、C2、二极管D组成的电路)向负载RL释放在开关接通时所储存的能量，使负载
得到连续而稳定的能量。VO=TON/T*Vi
VO为负载两端的电压平均值
TON为开关每次接通的时间
T为开关通断的工作周期
由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，VO间电压平均值也随之改变，因此，
随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便使输出电压VO维持不变。改
变接通时间 TON 和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控
制”(Time Ration Control,缩写为TRC)。
按TRC控制原理，有三种方式：
1、脉冲宽度调制(PulseWithModulation,缩写为PWM)：开关周期恒定，通过改变脉冲
宽度来改变占空比的方式。
2、脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,缩写为PFM)：导通脉冲宽度恒定，通过
改变开关工作频率来改变占空比的方式。
3、混合调制：导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以
上二种方式的混合。

当然，我很乐意为您详解开关电源的组成和工作原理。 开关电源，全称为开关稳压电源，是一种利用电子开关器件（如MOSFET、IGBT等）来控制输入电源的电压，从而实现稳定输出电压的电源转换设备。它的工作原理主要包括以下几个步骤： 1. **输入滤波**：输入电源首先通过滤波器去除电网中的高频噪声和纹波，提供一个干净的直流输入。 2. **功率转换**：在这个部分，开关器件（如MOSFET或IGBT）以高频（几百到几千kHz）进行快速开闭，形成脉冲电流。当开关打开时，电源电压加到负载上；当开关关闭时，电流通过储能元件（通常是电感）返回到输入端。 3. **能量存储与释放**：电感储存能量，当开关关闭时，释放出储存的能量给负载，这样就实现了电压的转换。 4. **调整和稳压**：通过反馈电路，检测输出电压并与其设定值进行比较，如果输出电压偏离设定值，控制电路会调整开关器件的导通时间，以维持输出电压的稳定。 5. **输出滤波**：最后，输出端通过滤波电容进一步平滑电压，提供一个高质量的恒定电压给负载。 总的来说，开关电源通过高效地控制和转换电力，减少了无功损耗，提高了能源利用率，并且由于其体积小、效率高、稳定性好等特点，在许多电子设备中广泛应用。如果您对某个具体部件或者细节有疑问，欢迎继续提问。