什么是開關電源

開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)是利用現代電(dian)力電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)，控制(zhi)(zhi)開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)管開(kai)(kai)通和關(guan)(guan)(guan)(guan)斷的(de)(de)(de)時間比(bi)率，維持穩定輸出電(dian)壓的(de)(de)(de)一種電(dian)源(yuan)(yuan)，開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)一般由脈沖寬度調制(zhi)(zhi)（PWM）控制(zhi)(zhi)IC和MOSFET構(gou)成(cheng)。隨著電(dian)力電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)發展和創新，使(shi)得開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)技(ji)術(shu)也(ye)在(zai)不(bu)斷地創新。目前，開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)以小型、輕(qing)量和高(gao)效率的(de)(de)(de)特點(dian)被廣(guang)泛應(ying)用幾乎所(suo)有的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)，是當(dang)今電(dian)子(zi)信息產業飛速發展不(bu)可缺少的(de)(de)(de)一種電(dian)源(yuan)(yuan)方式。

開關電源用途

開關(guan)電源產(chan)(chan)品廣(guang)泛(fan)應(ying)用于工業自動(dong)化控制(zhi)(zhi)、軍工設(she)(she)備(bei)(bei)、科研設(she)(she)備(bei)(bei)、LED照(zhao)明、工控設(she)(she)備(bei)(bei)、通訊設(she)(she)備(bei)(bei)、電力設(she)(she)備(bei)(bei)、儀(yi)器(qi)儀(yi)表、醫療(liao)設(she)(she)備(bei)(bei)、半(ban)導體制(zhi)(zhi)冷制(zhi)(zhi)熱、空氣凈(jing)化器(qi)，電子冰箱，液晶顯(xian)示器(qi)，LED燈具，通訊設(she)(she)備(bei)(bei)，視聽(ting)產(chan)(chan)品，安(an)防監控，LED燈袋(dai)，電腦機箱，數碼(ma)產(chan)(chan)品和(he)儀(yi)器(qi)類等(deng)領域。

開關電源種類

開關電源可分為AC/DC和(he)DC/DC兩(liang)大類，DC/DC變換器現已實(shi)現模(mo)塊化，且設計技術及生產(chan)工藝(yi)在(zai)國內外(wai)均(jun)已成熟和(he)標準化；AC/DC的(de)模(mo)塊化，因其自(zi)身的(de)特性使得在(zai)模(mo)塊化的(de)進程中，遇(yu)到較為復(fu)雜的(de)技術和(he)工藝(yi)制造(zao)問題。

（1）DC/DC變換

DC/DC變換是(shi)將固定的直流(liu)電壓變換成可變的直流(liu)電壓，也稱為直流(liu)斬(zhan)(zhan)波。斬(zhan)(zhan)波器(qi)的工(gong)作方式有(you)兩種，一是(shi)脈(mo)寬(kuan)調(diao)制方式Ts不變，改(gai)變ton（通用），二(er)是(shi)頻率(lv)調(diao)制方式，ton不變，改(gai)變Ts（易產生干擾）。其具體的電路由以下幾類：

A、Buck電(dian)路——降壓斬波器(qi)，其輸(shu)出平均(jun)電(dian)壓U0小于輸(shu)入電(dian)壓Ui，極(ji)性相同。

B、Boost電路(lu)——升壓(ya)(ya)斬波器，其輸(shu)出平均電壓(ya)(ya)U0大于輸(shu)入電壓(ya)(ya)Ui，極性相同(tong)。

C、Buck-Boost電(dian)路(lu)——降(jiang)壓或升壓斬(zhan)波器，其(qi)輸出平均電(dian)壓U0大于(yu)或小于(yu)輸入電(dian)壓Ui，極性相(xiang)反，電(dian)感傳輸。

D、Cuk電路(lu)——降壓(ya)(ya)或(huo)升壓(ya)(ya)斬波(bo)器，其輸出平(ping)均(jun)電壓(ya)(ya)U0大于或(huo)小于輸入電壓(ya)(ya)Ui，極性相反，電容傳輸。

（2）AC/DC變換

AC/DC變(bian)換是將交流(liu)(liu)(liu)變(bian)換為(wei)直流(liu)(liu)(liu)，其功率(lv)流(liu)(liu)(liu)向(xiang)可以是雙向(xiang)的，功率(lv)流(liu)(liu)(liu)由電源(yuan)(yuan)流(liu)(liu)(liu)向(xiang)負載(zai)的稱為(wei)“整流(liu)(liu)(liu)”，功率(lv)流(liu)(liu)(liu)由負載(zai)返回電源(yuan)(yuan)的稱為(wei)“有(you)源(yuan)(yuan)逆變(bian)”。

AC/DC變換按電路的接線(xian)方(fang)式可分(fen)為，半波(bo)電路、全波(bo)電路。按電源相數(shu)可分(fen)為，單相、三(san)相、多相。按電路工(gong)作象(xiang)限(xian)(xian)又可分(fen)為一象(xiang)限(xian)(xian)、二(er)象(xiang)限(xian)(xian)、三(san)象(xiang)限(xian)(xian)、四象(xiang)限(xian)(xian)。

開關電源的組成

開關電(dian)(dian)(dian)(dian)源大(da)致由主電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、控制電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、檢測電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、輔助電(dian)(dian)(dian)(dian)源四大(da)部份組成（如圖）。

（1）主電路

沖(chong)擊電流限幅：限制接(jie)通電源(yuan)瞬間輸入側(ce)的沖(chong)擊電流。

輸入濾波器：其作(zuo)用是過(guo)濾電網存在的雜波及阻礙本機(ji)產(chan)生的雜波反饋(kui)回電網。

整流與濾波(bo)：將(jiang)電網交流電源直接整流為較平滑的直流電。

逆變：將整(zheng)流后的(de)直流電變為高頻交流電，這是高頻開關電源的(de)核(he)心部分。

輸出整(zheng)流(liu)與濾波：根據負載需要，提(ti)供(gong)穩定可靠的直流(liu)電(dian)源。

（2）控制電路

一(yi)(yi)方(fang)面(mian)從輸出端取樣(yang)，與設定值進(jin)行比較，然后去(qu)控(kong)制逆變(bian)器，改變(bian)其脈寬或脈頻，使輸出穩定，另一(yi)(yi)方(fang)面(mian)，根據(ju)測(ce)試電(dian)路提(ti)供的數據(ju)，經(jing)保護電(dian)路鑒(jian)別，提(ti)供控(kong)制電(dian)路對電(dian)源進(jin)行各種保護措施。

（3）檢測電路

提供保護電路中(zhong)正在(zai)運行中(zhong)各種參數(shu)和各種儀表數(shu)據。

（4）輔助電源

實現電源的軟件（遠程）啟動，為保護電路和控制電路（PWM等芯片）工作供電。【詳細】

開關電源工作原理

開關電源就是采用功率半導體器(qi)件作為開關元(yuan)件，通(tong)(tong)過(guo)周期性(xing)通(tong)(tong)斷開關，控(kong)制開關元(yuan)件的(de)占空比來調整(zheng)輸出電壓。開關元(yuan)件以一定(ding)的(de)時間間隔重復地接(jie)(jie)通(tong)(tong)和斷開，在開 關無件接(jie)(jie)通(tong)(tong)時輸入電源Vi通(tong)(tong)過(guo)開關S和濾波電路(lu)向(xiang)負載RL提供(gong)能(neng)量(liang)，當開關S斷開時，電路(lu)中的(de)儲能(neng)裝置（L1、C2、二極管D組成的(de)電路(lu)）向(xiang)負載RL釋放 在開關接(jie)(jie)通(tong)(tong)時所儲存(cun)的(de)能(neng)量(liang)，使負載得(de)到連續(xu)而穩定(ding)的(de)能(neng)量(liang)。

VO=TON/T*Vi；

VO 為負載(zai)兩(liang)端(duan)的電(dian)壓(ya)平均值(zhi)；TON 為開關每次接通的時間；T 為開關通斷的工作周期；

由式可知(zhi)，改(gai)變(bian)(bian)開關接(jie)通時(shi)間和(he)工作周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)的比(bi)例(li)(li)，VO間電(dian)(dian)壓平均值(zhi)也(ye)隨(sui)之改(gai)變(bian)(bian)，因此，隨(sui)著負載及輸(shu)入電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)壓的變(bian)(bian)化(hua)自動調整TON和(he)T的比(bi)例(li)(li)便(bian)使輸(shu)出電(dian)(dian)壓VO 維持不變(bian)(bian)。改(gai)變(bian)(bian)接(jie)通時(shi)間TON和(he)工作周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)比(bi)例(li)(li)亦即改(gai)變(bian)(bian)脈沖的占空(kong)比(bi)，這種方(fang)法稱(cheng)為(wei)“時(shi)間比(bi)率控制”（TimeRationControl，縮寫為(wei) TRC）。

按TRC控制(zhi)原理，有三(san)種方(fang)式：

（1）脈沖寬度調制（PulseWithModulation，縮寫(xie)為PWM）：開(kai)關周期恒定(ding)，通過改(gai)(gai)變脈沖寬(kuan)度來改(gai)(gai)變占空比(bi)的方式。

（2）脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，縮寫為PFM）：導通脈沖(chong)寬度恒(heng)定(ding)，通過改變開關工作頻率來改變占空比(bi)的(de)方式(shi)。

（3）混合調制：導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。【詳細】

1、選用(yong)(yong)合適的輸入(ru)(ru)電(dian)壓(ya)范圍。以(yi)交(jiao)(jiao)流輸入(ru)(ru)為例，常(chang)用(yong)(yong)的輸入(ru)(ru)電(dian)壓(ya)規(gui)(gui)格(ge)(ge)有110V，220V，所以(yi)相應就有了(le)110V、220V交(jiao)(jiao)流切換，以(yi)及通用(yong)(yong)輸入(ru)(ru)電(dian)壓(ya)（AC：85V-264V）三種規(gui)(gui)格(ge)(ge)。應根據使用(yong)(yong)地區選定輸入(ru)(ru)電(dian)壓(ya)規(gui)(gui)格(ge)(ge)。

2、選擇合(he)適的功(gong)率。開關電源在工(gong)作(zuo)時會消耗一部(bu)分(fen)功(gong)率，并以熱量的形式釋放(fang)出(chu)來。為了使電源的壽(shou)命增長，建(jian)議選用多30%輸出(chu)功(gong)率額(e)定的機(ji)種。

3、考慮負(fu)載特(te)性。為(wei)(wei)了提高系統(tong)的可靠(kao)性，建議(yi)開(kai)關電源工作(zuo)在50%-80%負(fu)載為(wei)(wei)佳(jia)，即(ji)假設(she)所用功(gong)率為(wei)(wei)20W，應選用輸出功(gong)率為(wei)(wei)25W-40W的開(kai)關電源。

4、如果負載(zai)(zai)是(shi)馬達(da)、燈泡或電(dian)(dian)容性(xing)負載(zai)(zai)，當開機瞬間時(shi)電(dian)(dian)流較(jiao)大，應選(xuan)用合適(shi)電(dian)(dian)源(yuan)以(yi)免過載(zai)(zai)。如果負載(zai)(zai)是(shi)馬達(da)時(shi)應考慮(lv)停機時(shi)電(dian)(dian)壓倒灌。

5、此(ci)外尚需考慮電源(yuan)的工作環(huan)境(jing)溫度，及有無額外的輔助(zhu)散熱設備，在(zai)過(guo)高a的環(huan)溫電源(yuan)需減額輸出。需參考環(huan)溫對輸出功率的減額曲(qu)線。

6、根據應用所需選擇各項功能：

保(bao)(bao)護功能：過(guo)(guo)電壓保(bao)(bao)護（OVP）、過(guo)(guo)溫度保(bao)(bao)護（OTP）、過(guo)(guo)負載保(bao)(bao)護（OLP）等。

應用功(gong)能(neng)：信(xin)號功(gong)能(neng)（供(gong)電(dian)正常、供(gong)電(dian)失效）、遙(yao)控功(gong)能(neng)、遙(yao)測功(gong)能(neng)、并(bing)聯功(gong)能(neng)等。

特殊功能(neng)：功因矯正（PFC）、不斷電(dian)（UPS）

7、選擇(ze)所(suo)需符合的安(an)規及電磁兼容（EMC）認證。

根(gen)據使用情況，定出(chu)(chu)需(xu)要的(de)(de)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流；電(dian)(dian)源的(de)(de)尺寸、安(an)(an)裝(zhuang)方式和安(an)(an)裝(zhuang)孔位(wei)；有幾(ji)路(lu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)，各路(lu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)是否(fou)需(xu)要電(dian)(dian)氣隔離；輸(shu)(shu)入電(dian)(dian)壓范圍(wei)；根(gen)據環境(jing)溫度，決定開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源的(de)(de)降額程度，電(dian)(dian)源功率；是否(fou)需(xu)要認證及安(an)(an)規(gui)標準；電(dian)(dian)源的(de)(de)冷卻方式：自(zi)然冷卻或(huo)強制風冷；電(dian)(dian)磁兼容標準。

8、盡量選(xuan)用(yong)廠家的(de)(de)標(biao)準電(dian)源，包括標(biao)準尺(chi)寸和輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。這(zhe)樣(yang)貨期(qi)比較快(kuai)；相反，特(te)殊(shu)的(de)(de)尺(chi)寸和輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)，則會延長貨期(qi)、增加成(cheng)本(ben)。

9、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。【詳細】

1、使用電源前，先確(que)定輸入輸出電壓規格與所(suo)用電源的標稱值(zhi)是否相符。

2、通電(dian)之前，檢查輸入輸出的引線是否連接正確，以免損壞用戶設備。

3、檢查安裝是否牢(lao)固，安裝螺絲(si)與(yu)電(dian)源(yuan)板(ban)器件有無接(jie)觸，測量外殼(ke)與(yu)輸入、輸出(chu)的絕緣電(dian)阻，以免觸電(dian)。

4、為保證使用的安全性和減少干擾(rao)，請確保接(jie)(jie)地(di)(di)端可靠接(jie)(jie)地(di)(di)。

5、多路(lu)(lu)輸出的(de)電(dian)源一般分主(zhu)(zhu)(zhu)、輔輸出，主(zhu)(zhu)(zhu)輸出特性優于輔輸出，一般情況下輸出電(dian)流大的(de)為主(zhu)(zhu)(zhu)輸出。為保(bao)證輸出負載(zai)調整率和輸出動態(tai)等指標，一般要求每路(lu)(lu)至少帶10%的(de)負載(zai)。若用(yong)輔路(lu)(lu)不用(yong)主(zhu)(zhu)(zhu)路(lu)(lu)，主(zhu)(zhu)(zhu)路(lu)(lu)一定加適當的(de)假負載(zai)。具體參見相應型號(hao)的(de)規格書。

6、請注意：電源頻繁開關將會影響其壽命。工作環境及帶載程度也會影響其壽命。【詳細】

1、斷電情況下，“看、聞、問、量”

看(kan)：打開電源的外殼，檢查保險絲是否熔斷，再觀(guan)察電源的內部情況(kuang)，如果發現(xian)電源的PCB板上(shang)有燒(shao)焦(jiao)處或(huo)元(yuan)件(jian)破(po)裂(lie)，則應重點檢查此處元(yuan)件(jian)及相關電路元(yuan)件(jian)。

聞：聞一下電(dian)源內部是(shi)否(fou)有(you)糊(hu)味(wei)，檢查是(shi)否(fou)有(you)燒焦(jiao)的元器件。

問(wen)：問(wen)一下電源(yuan)損壞的經過，是否對電源(yuan)進行違規操作。

量(liang)：沒通電(dian)(dian)(dian)前，用(yong)萬用(yong)表(biao)量(liang)一下(xia)高(gao)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)容(rong)兩端(duan)(duan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)先。如果是開(kai)關電(dian)(dian)(dian)源不(bu)起(qi)振(zhen)或開(kai)關管開(kai)路引起(qi)的(de)(de)故障，則(ze)大多數情況(kuang)下(xia)，高(gao)壓(ya)濾波電(dian)(dian)(dian)容(rong)兩端(duan)(duan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)未泄(xie)放悼，用(yong)萬用(yong)表(biao)測量(liang)AC電(dian)(dian)(dian)源線(xian)兩端(duan)(duan)的(de)(de)正反向電(dian)(dian)(dian)阻(zu)及電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)情況(kuang)，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)值(zhi)不(bu)應(ying)過(guo)低，否(fou)則(ze)電(dian)(dian)(dian)源內部可能(neng)存在短路。電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)應(ying)能(neng)充(chong)放電(dian)(dian)(dian)。脫開(kai)負(fu)載，分別(bie)測量(liang)各組輸出端(duan)(duan)的(de)(de)對(dui)地電(dian)(dian)(dian)阻(zu)，正常(chang)時，表(biao)針應(ying)有電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)充(chong)放電(dian)(dian)(dian)擺(bai)動(dong)，最后指(zhi)示的(de)(de)應(ying)為該路的(de)(de)泄(xie)放電(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)阻(zu)值(zhi)。

2、加電檢測

通電后觀(guan)察電源是否有燒保險(xian)及(ji)個別元件冒煙等(deng)現象，若有要及(ji)時(shi)切斷供(gong)電進行檢修。

測(ce)量(liang)高壓濾波電(dian)容兩端有無300伏(fu)輸出，若無應重點查整流二極管(guan)、濾波電(dian)容等(deng)。

測量高頻變壓器(qi)次(ci)級線圈(quan)有無(wu)(wu)輸出，若無(wu)(wu)應(ying)重點查開關(guan)管(guan)是否損(sun)壞，是否起(qi)振，保護電(dian)(dian)路是否動作等(deng)，若有則應(ying)重點檢(jian)查各輸出側的(de)整流二(er)極管(guan)、濾波(bo)電(dian)(dian)容、三(san)通穩壓管(guan)等(deng)。

如果(guo)電源(yuan)啟動一(yi)下就停止(zhi)，則該(gai)電源(yuan)處于保護(hu)狀態下，可直(zhi)接測量PWM芯片保護(hu)輸入腳的電壓(ya)，如果(guo)電壓(ya)超出規(gui)定值，則說明(ming)電源(yuan)處于保護(hu)狀態下，應重點檢(jian)查(cha)產生保護(hu)的原因。

【開關電源常見故障維修→】

1、開關(guan)電源是直流電轉變(bian)為高頻脈(mo)沖電流，將電能(neng)(neng)儲存到(dao)電感、電容(rong)元件中，利用(yong)電感、電容(rong)的特性(xing)將電能(neng)(neng)按預定(ding)的要求釋(shi)放出來來改變(bian)輸出電壓或電流的；線性(xing)電源沒有高頻脈(mo)沖和儲存元件，它利用(yong)元器件線性(xing)特性(xing)在負載(zai)變(bian)化時(shi)瞬間反饋控制輸入達到(dao)穩定(ding)電壓和電流的。

2、開關電源(yuan)可以降壓，也可以升壓；線性電源(yuan)只能(neng)降壓。

3、開關電(dian)源效率高；線性電(dian)源效率低。

4、線性電(dian)源控制速度快，波紋小；開關電(dian)源波紋大。