開關(guān)電源常用拓?fù)潆娐吩斀?br />
開關(guān)電源是一種通過高頻開關(guān)器件將輸入電源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定輸出電源的電力轉(zhuǎn)換技術(shù)。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊、工業(yè)控制、新能源等領(lǐng)域。開關(guān)電源拓?fù)潆娐肥情_關(guān)電源的核心,它決定了開關(guān)電源的性能和特點(diǎn)。本文將詳細(xì)介紹開關(guān)電源常用的拓?fù)潆娐?,以便更好地了解開關(guān)電源的基本原理。
1. 升壓型開關(guān)電源
升壓型開關(guān)電源采用升壓轉(zhuǎn)換器,通過周期性地開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)輸入電壓的升高,從而得到所需的穩(wěn)定輸出電壓。
其中,Vin是輸入電壓,L是電感,D是二極管,C是輸出電容,Q是開關(guān)管,Vout是輸出電壓。
升壓型開關(guān)電源的工作原理如下:當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電感L將電流進(jìn)行儲(chǔ)能;當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),通過電感的自感電勢(shì)使電池極性改變,并使得二極管反向?qū)?,將電池的能量通過電容C輸出。因此,升壓型開關(guān)電源的輸出電壓隨著占空比的增加而增加。
升壓型開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換電壓高,而缺點(diǎn)是效率較低。
2. 降壓型開關(guān)電源
降壓型開關(guān)電源采用降壓轉(zhuǎn)換器,通過周期性地開關(guān)電路使電感內(nèi)的電流變化,實(shí)現(xiàn)輸入電壓的降低,從而得到所需的穩(wěn)定輸出電壓。
其中,Vin是輸入電壓,L是電感,D是二極管,C是輸出電容,Q是開關(guān)管,Vout是輸出電壓。
降壓型開關(guān)電源的工作原理如下:當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電感L中儲(chǔ)存電能,并將電池的正極提高;當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),電感L的能量通過二極管D輸出到電容C中,從而使輸出電壓降低。
降壓型開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是效率高,而缺點(diǎn)是輸出電壓低。
3. 反激式開關(guān)電源
反激式開關(guān)電源采用電感和電容的串聯(lián),通過周期性地開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓。
其中,Vin是輸入電壓,L1和L2是電感,C是輸出電容,Q是開關(guān)管,D是二極管,Vout是輸出電壓。
反激式開關(guān)電源的工作原理如下:當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),直流電源輸入電感L1和開關(guān)管Q中的電流變化,從而儲(chǔ)存電池能量;當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),電感L1中的電流被強(qiáng)行抽出,使開關(guān)管的極性改變,并將電池的能量通過電容C輸出。
反激式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是高效、穩(wěn)定,而缺點(diǎn)是電容容量大,會(huì)增加整體體積。
4. 交變式開關(guān)電源
交變式開關(guān)電源采用變壓器來實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換,通過改變輸入電源的極性來完成變壓器的正反接,從而得到所需的穩(wěn)定輸出電源。
其中,Vin是輸入電壓,L1和L2是變壓器的初級(jí)繞組,L3和L4是變壓器的次級(jí)繞組,C是輸出電容,Q1和Q2是開關(guān)管,D是二極管,Vout是輸出電壓。
交變式開關(guān)電源的工作原理如下:當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),變壓器的初級(jí)繞組L1和L2中儲(chǔ)存電池能量并通過變壓器轉(zhuǎn)化成次級(jí)繞組中的能量;當(dāng)開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí),變壓器的磁場(chǎng)反向,次級(jí)繞組L3和L4中的電能被輸出到電容C中。
交變式開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是具有很高的效率和穩(wěn)定性,而缺點(diǎn)是需要使用高性能變壓器,成本較高。
5. 降升壓型開關(guān)電源
降升壓型開關(guān)電源采用電壓升降轉(zhuǎn)換器,通過逆變器將輸入電壓先升壓后降壓,從而得到所需要的輸出電壓。
其中,Vin是輸入電壓,L1和L2是電感,C是輸出電容,Q1和Q2是開關(guān)管,D為二極管,Vout是輸出電壓。
降升壓型開關(guān)電源的工作原理如下:當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),電能儲(chǔ)存在電感L1和L2中;當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí),將儲(chǔ)存的電能通過電容C轉(zhuǎn)換為輸出的電壓;當(dāng)開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí),電能從電容C中返回到電感L1和L2中;當(dāng)開關(guān)管Q2截止時(shí),電能從電感L1和L2中輸出到輸出電路。
降升壓型開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是可以適應(yīng)輸入電壓范圍較大的應(yīng)用場(chǎng)合,缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率較低。
總的來說,開關(guān)電源拓?fù)潆娐贩N類繁多,應(yīng)用范圍廣泛。在選擇拓?fù)潆娐窌r(shí),需要充分考慮應(yīng)用環(huán)境、轉(zhuǎn)換效率和成本等因素。希望本文能夠幫助讀者更好地理解開關(guān)電源拓?fù)潆娐返幕驹怼?br />
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