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开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维 持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC 和 MOSFET 构成。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地 创新。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日 益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入 80 年代计算机电源全面实现了 开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入 90 年代的开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等 都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二 者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点 日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源基础知识( Switcher-Fundamentals)培训课程共计五个章节:本拓 扑类型、效率与输入输出及占空比的关系 、同步与非同步的定义、隔离与非隔 离、脉宽调制与变频各类控制方式特点。其深入浅出的说明了基础概念,建立电源设计沟通的平台。
1.1 开关电源的类型
1.1.1 线性稳压器,所谓线性稳压器,也就是我们俗话说的 LDO,一般有这么两种特点: 传输元件工作在线性区,它没有开关的跳变;
仅限于降压转换,很少会看到升压的应用。
1.1.2 开关稳压器
传输器件开关(场效应管),在每个周期完全接通和完全切断的状态; 里面至少包括一个电能储能的元件,如:电感器或者电容器;
多种拓扑(降压、升压、降压-升压等)
1.1.3 充电泵,一般在一些小电流的应用
传输器件开关(如:场效应管、三极管),有些完全导通,而有些则工作在线性区; 在电能转换或者储能的过程中,仅限使用了电容器,如一些倍压电路。 答疑:有些情况为什么要使用开关稳压器?为什么不用 LDO 和充电泵?
我们知道,所有的能量都不会凭空消失,损耗的能量最终会以热的形式传递出去, 这样,工程师在设计中就会产生很大的挑战,比如说,损耗最终以热的形式传递,那么电路中就需要增加更大的散热片,结果电源的体积就变大了,而且整机的效率也很低。 如果在开关模式的开关电源,不仅可以提高效率,还可以降低了热管理的设计难度。
我们可以举一个例子来对比线性电源和开关电源的效率和体积:
占空比:开通的时间 Ton 与开关周期 T 的比值,ton(开通时间) + toff(关断时间) = T(开 关周期),占空比 D=ton / T。但是,我们不能采用一个脉冲输出!需要一种实现能量流动平 稳化的方法。通过很多的脉冲,高频地切换,将在开关接通期间存储能量而在开关切断时提 供此能量的手段,从而实现平稳的电压。
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