什么是開關電源

開(kai)(kai)關(guan)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)是利用(yong)(yong)現(xian)代電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)(zi)技(ji)術(shu)(shu)，控(kong)制(zhi)開(kai)(kai)關(guan)管開(kai)(kai)通和(he)(he)(he)關(guan)斷(duan)的(de)(de)(de)時間比率，維持穩定輸出電(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)一種電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，開(kai)(kai)關(guan)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)一般(ban)由(you)脈沖寬度調制(zhi)（PWM）控(kong)制(zhi)IC和(he)(he)(he)MOSFET構成。隨著電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)(zi)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發(fa)展和(he)(he)(he)創新，使得開(kai)(kai)關(guan)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)技(ji)術(shu)(shu)也在不斷(duan)地創新。目前，開(kai)(kai)關(guan)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)以小型(xing)、輕量(liang)和(he)(he)(he)高(gao)效(xiao)率的(de)(de)(de)特(te)點被廣(guang)泛應(ying)用(yong)(yong)幾乎(hu)所有的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)設備，是當今電(dian)(dian)子(zi)(zi)信息(xi)產業(ye)飛(fei)速發(fa)展不可(ke)缺(que)少的(de)(de)(de)一種電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)方式。

開關電源用途

開關電(dian)源產(chan)(chan)品(pin)廣(guang)泛應(ying)用于工業自動化(hua)控(kong)(kong)制、軍工設(she)(she)備(bei)、科研設(she)(she)備(bei)、LED照明、工控(kong)(kong)設(she)(she)備(bei)、通訊設(she)(she)備(bei)、電(dian)力設(she)(she)備(bei)、儀(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)表(biao)、醫療設(she)(she)備(bei)、半導(dao)體制冷制熱、空氣(qi)凈(jing)化(hua)器(qi)，電(dian)子冰箱，液晶顯示器(qi)，LED燈具，通訊設(she)(she)備(bei)，視(shi)聽產(chan)(chan)品(pin)，安防監控(kong)(kong)，LED燈袋，電(dian)腦機箱，數(shu)碼產(chan)(chan)品(pin)和儀(yi)(yi)器(qi)類等領(ling)域。

開關電源種類

開(kai)關電源(yuan)可分為(wei)AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器(qi)現已(yi)實現模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)，且設計技術(shu)(shu)及生(sheng)產(chan)工藝在國內外均已(yi)成(cheng)熟和標準化(hua)(hua)；AC/DC的模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)，因其自身的特性使得在模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)的進程(cheng)中(zhong)，遇到較為(wei)復雜的技術(shu)(shu)和工藝制造問(wen)題。

（1）DC/DC變換

DC/DC變換是(shi)將固定的(de)直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)壓變換成(cheng)可(ke)變的(de)直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)壓，也稱為直(zhi)流(liu)(liu)斬波(bo)。斬波(bo)器的(de)工(gong)作方(fang)式有兩種，一(yi)是(shi)脈寬調制方(fang)式Ts不(bu)(bu)變，改(gai)變ton（通用(yong)），二(er)是(shi)頻率(lv)調制方(fang)式，ton不(bu)(bu)變，改(gai)變Ts（易產生(sheng)干擾(rao)）。其(qi)具體的(de)電(dian)路由以下幾(ji)類：

A、Buck電(dian)路(lu)——降壓斬波器，其輸出平(ping)均電(dian)壓U0小于輸入電(dian)壓Ui，極性(xing)相同。

B、Boost電路(lu)——升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大(da)于輸入電壓Ui，極性(xing)相同。

C、Buck-Boost電路——降壓(ya)或升壓(ya)斬波器，其(qi)輸出平(ping)均電壓(ya)U0大于或小于輸入電壓(ya)Ui，極(ji)性相反，電感傳輸。

D、Cuk電(dian)(dian)路(lu)——降壓(ya)(ya)或升(sheng)壓(ya)(ya)斬波器，其(qi)輸出平均電(dian)(dian)壓(ya)(ya)U0大于或小于輸入電(dian)(dian)壓(ya)(ya)Ui，極(ji)性相反(fan)，電(dian)(dian)容傳輸。

（2）AC/DC變換

AC/DC變換(huan)是將(jiang)交(jiao)流(liu)(liu)變換(huan)為(wei)直流(liu)(liu)，其功(gong)率流(liu)(liu)向可以是雙向的，功(gong)率流(liu)(liu)由電(dian)源(yuan)流(liu)(liu)向負載(zai)的稱為(wei)“整流(liu)(liu)”，功(gong)率流(liu)(liu)由負載(zai)返回電(dian)源(yuan)的稱為(wei)“有源(yuan)逆變”。

AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波(bo)電路、全波(bo)電路。按電源相(xiang)數(shu)可分為，單相(xiang)、三相(xiang)、多相(xiang)。按電路工作象(xiang)限又可分為一(yi)象(xiang)限、二象(xiang)限、三象(xiang)限、四(si)象(xiang)限。

開關電源的組成

開關電(dian)(dian)源大(da)(da)致由主電(dian)(dian)路(lu)、控(kong)制電(dian)(dian)路(lu)、檢測(ce)電(dian)(dian)路(lu)、輔助(zhu)電(dian)(dian)源四大(da)(da)部份組成（如圖）。

（1）主電路

沖(chong)擊電流限幅：限制接通電源瞬(shun)間輸入側的沖(chong)擊電流。

輸入濾(lv)波(bo)器：其作用是過濾(lv)電網(wang)(wang)存在的(de)雜(za)波(bo)及阻礙本機產(chan)生(sheng)的(de)雜(za)波(bo)反饋回電網(wang)(wang)。

整流(liu)(liu)與濾波：將(jiang)電網(wang)交流(liu)(liu)電源(yuan)直接整流(liu)(liu)為較平滑的直流(liu)(liu)電。

逆變：將整流后的(de)直流電變為高頻交流電，這是高頻開(kai)關電源的(de)核心(xin)部分。

輸出整流(liu)與濾波：根據負載(zai)需要，提供(gong)穩定(ding)可靠的直流(liu)電源。

（2）控制電路

一方面從輸出(chu)端取樣，與設(she)定值進行(xing)比較，然(ran)后(hou)去(qu)控制逆變器，改(gai)變其脈(mo)寬或(huo)脈(mo)頻，使輸出(chu)穩定，另一方面，根(gen)據(ju)測試電(dian)(dian)(dian)路提供(gong)的數據(ju)，經保護電(dian)(dian)(dian)路鑒別，提供(gong)控制電(dian)(dian)(dian)路對電(dian)(dian)(dian)源進行(xing)各種保護措(cuo)施。

（3）檢測電路

提供保護電路中正在運行中各種(zhong)參數(shu)和(he)各種(zhong)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(kai)(kai)關(guan)電(dian)(dian)源就是采用功率半導體(ti)器件(jian)(jian)(jian)作為(wei)開(kai)(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)，通(tong)過(guo)周期(qi)性通(tong)斷(duan)開(kai)(kai)關(guan)，控制開(kai)(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)占空(kong)比來(lai)調(diao)整輸(shu)出電(dian)(dian)壓。開(kai)(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)以(yi)一定的(de)時(shi)(shi)間間隔重復地接(jie)通(tong)和斷(duan)開(kai)(kai)，在開(kai)(kai) 關(guan)無件(jian)(jian)(jian)接(jie)通(tong)時(shi)(shi)輸(shu)入電(dian)(dian)源Vi通(tong)過(guo)開(kai)(kai)關(guan)S和濾波電(dian)(dian)路(lu)向負(fu)(fu)載(zai)RL提供能量(liang)，當開(kai)(kai)關(guan)S斷(duan)開(kai)(kai)時(shi)(shi)，電(dian)(dian)路(lu)中的(de)儲(chu)能裝置（L1、C2、二(er)極管D組(zu)成的(de)電(dian)(dian)路(lu)）向負(fu)(fu)載(zai)RL釋放(fang) 在開(kai)(kai)關(guan)接(jie)通(tong)時(shi)(shi)所儲(chu)存的(de)能量(liang)，使負(fu)(fu)載(zai)得到連續而穩定的(de)能量(liang)。

VO=TON/T*Vi；

VO 為(wei)負載(zai)兩端的(de)電壓平均(jun)值；TON 為(wei)開關每次接通(tong)的(de)時間；T 為(wei)開關通(tong)斷的(de)工作周期；

由(you)式可知(zhi)，改(gai)(gai)變(bian)開關接通(tong)時(shi)間(jian)和(he)(he)工(gong)作(zuo)周期的比例(li)，VO間(jian)電(dian)壓(ya)(ya)平均值(zhi)也(ye)隨之改(gai)(gai)變(bian)，因此(ci)，隨著負載及輸入電(dian)源電(dian)壓(ya)(ya)的變(bian)化自(zi)動(dong)調整(zheng)TON和(he)(he)T的比例(li)便使輸出電(dian)壓(ya)(ya)VO 維持不變(bian)。改(gai)(gai)變(bian)接通(tong)時(shi)間(jian)TON和(he)(he)工(gong)作(zuo)周期比例(li)亦即改(gai)(gai)變(bian)脈沖(chong)的占空比，這種方(fang)法稱為(wei)“時(shi)間(jian)比率控制”（TimeRationControl，縮寫(xie)為(wei) TRC）。

按TRC控制(zhi)原(yuan)理，有三種方(fang)式：

（1）脈沖寬度調制（PulseWithModulation，縮寫為(wei)PWM）：開(kai)關周期恒定，通過(guo)改(gai)變(bian)脈沖寬度來改(gai)變(bian)占空比的方式。

（2）脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，縮寫為PFM）：導通(tong)脈沖寬度恒定，通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)開關(guan)工(gong)作頻率來改(gai)變(bian)占空比的方式。

（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(xuan)用(yong)合適的(de)輸入(ru)電(dian)壓范圍。以(yi)交流輸入(ru)為例，常用(yong)的(de)輸入(ru)電(dian)壓規格(ge)有110V，220V，所以(yi)相應(ying)就有了110V、220V交流切(qie)換，以(yi)及通用(yong)輸入(ru)電(dian)壓（AC：85V-264V）三種規格(ge)。應(ying)根據使(shi)用(yong)地(di)區選(xuan)定輸入(ru)電(dian)壓規格(ge)。

2、選擇合適的(de)功(gong)率(lv)。開關電(dian)源(yuan)在工作時會消(xiao)耗(hao)一部(bu)分功(gong)率(lv)，并以熱量(liang)的(de)形式(shi)釋放(fang)出來。為了(le)使(shi)電(dian)源(yuan)的(de)壽(shou)命(ming)增長，建議選用多30%輸出功(gong)率(lv)額定的(de)機(ji)種。

3、考慮負(fu)載(zai)(zai)特性(xing)。為了提高系統的可(ke)靠性(xing)，建(jian)議開(kai)關電(dian)源(yuan)工(gong)作在50%-80%負(fu)載(zai)(zai)為佳(jia)，即(ji)假設所用功率為20W，應(ying)選用輸(shu)出功率為25W-40W的開(kai)關電(dian)源(yuan)。

4、如果(guo)(guo)負載(zai)是馬(ma)達(da)、燈泡或電(dian)容性負載(zai)，當開機(ji)(ji)瞬間(jian)時電(dian)流較大，應(ying)選用(yong)合適電(dian)源以(yi)免過載(zai)。如果(guo)(guo)負載(zai)是馬(ma)達(da)時應(ying)考慮停機(ji)(ji)時電(dian)壓倒灌(guan)。

5、此外尚需(xu)考慮電源的(de)(de)工作環境溫度(du)，及有無額(e)外的(de)(de)輔(fu)助(zhu)散(san)熱設備(bei)，在過高a的(de)(de)環溫電源需(xu)減(jian)額(e)輸出(chu)。需(xu)參考環溫對輸出(chu)功率的(de)(de)減(jian)額(e)曲線。

6、根據應用(yong)所需選擇(ze)各項功(gong)能：

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

應用功能(neng)：信號功能(neng)（供電正常、供電失效）、遙控功能(neng)、遙測功能(neng)、并聯(lian)功能(neng)等。

特殊功能：功因矯正（PFC）、不斷電(dian)（UPS）

7、選擇所需符合的安規及(ji)電磁兼(jian)容(rong)（EMC）認證。

根據使用情況，定出(chu)(chu)需(xu)要的(de)輸出(chu)(chu)電(dian)壓、電(dian)流(liu)；電(dian)源(yuan)的(de)尺寸、安(an)裝方式和安(an)裝孔位；有幾路輸出(chu)(chu)，各路輸出(chu)(chu)是否需(xu)要電(dian)氣(qi)隔離；輸入電(dian)壓范(fan)圍；根據環(huan)境溫度(du)(du)，決定開關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)降(jiang)額程度(du)(du)，電(dian)源(yuan)功率(lv)；是否需(xu)要認證及安(an)規(gui)標準；電(dian)源(yuan)的(de)冷卻(que)方式：自然冷卻(que)或強制(zhi)風冷；電(dian)磁兼容(rong)標準。

8、盡量選用廠(chang)家的標準電(dian)源，包括標準尺寸和(he)輸出(chu)電(dian)壓(ya)。這樣(yang)貨期比(bi)較快；相反，特殊的尺寸和(he)輸出(chu)電(dian)壓(ya)，則會延長貨期、增加成本。

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(shi)用電源前(qian)，先(xian)確定(ding)輸入輸出電壓規格與所用電源的(de)標稱(cheng)值是否相(xiang)符。

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

3、檢(jian)查安裝(zhuang)是(shi)否牢固，安裝(zhuang)螺絲與電(dian)源板器件有無(wu)接觸，測量外殼與輸(shu)入、輸(shu)出的絕緣(yuan)電(dian)阻，以免觸電(dian)。

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

5、多路(lu)輸(shu)出(chu)的(de)(de)電(dian)(dian)源一(yi)般(ban)分主、輔輸(shu)出(chu)，主輸(shu)出(chu)特(te)性優(you)于輔輸(shu)出(chu)，一(yi)般(ban)情況下(xia)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)流大的(de)(de)為(wei)主輸(shu)出(chu)。為(wei)保(bao)證(zheng)輸(shu)出(chu)負載(zai)調(diao)整率和(he)輸(shu)出(chu)動態等指(zhi)標，一(yi)般(ban)要(yao)求每路(lu)至少(shao)帶(dai)10%的(de)(de)負載(zai)。若(ruo)用(yong)輔路(lu)不用(yong)主路(lu)，主路(lu)一(yi)定(ding)加(jia)適(shi)當(dang)的(de)(de)假負載(zai)。具體(ti)參見相應型號的(de)(de)規格(ge)書(shu)。

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：打開電(dian)源的(de)外(wai)殼(ke)，檢查保險絲是否熔(rong)斷，再觀察電(dian)源的(de)內部情況，如(ru)果發現(xian)電(dian)源的(de)PCB板上有燒焦處(chu)或元件(jian)破裂，則(ze)應重點檢查此處(chu)元件(jian)及相關電(dian)路元件(jian)。

聞(wen)：聞(wen)一下(xia)電源內部是否(fou)有糊(hu)味(wei)，檢查(cha)是否(fou)有燒焦的元器(qi)件。

問(wen)：問(wen)一下(xia)電(dian)源損壞的經過，是否對電(dian)源進(jin)行違規操(cao)作(zuo)。

量：沒通電(dian)(dian)(dian)(dian)前，用(yong)(yong)萬用(yong)(yong)表量一(yi)下高(gao)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)兩(liang)端的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)先。如果是開(kai)關電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)不(bu)(bu)起(qi)振或開(kai)關管開(kai)路引起(qi)的(de)(de)故障，則大多數情況(kuang)下，高(gao)壓(ya)濾波電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)兩(liang)端的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)未泄放悼，用(yong)(yong)萬用(yong)(yong)表測量AC電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)線兩(liang)端的(de)(de)正反向(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)及電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)充電(dian)(dian)(dian)(dian)情況(kuang)，電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)值不(bu)(bu)應過低，否則電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)內部可能存在(zai)短路。電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)應能充放電(dian)(dian)(dian)(dian)。脫開(kai)負載，分(fen)別測量各組(zu)輸出端的(de)(de)對地電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)，正常(chang)時，表針應有電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)充放電(dian)(dian)(dian)(dian)擺(bai)動，最后指(zhi)示的(de)(de)應為該路的(de)(de)泄放電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)阻(zu)值。

2、加電檢測

通電后(hou)觀察電源是否有(you)燒保(bao)險及個別元(yuan)件冒煙等現象，若有(you)要及時切斷供(gong)電進行檢修(xiu)。

測量高壓濾(lv)波(bo)(bo)電容兩(liang)端有無300伏輸出，若無應(ying)重點(dian)查(cha)整(zheng)流二極管、濾(lv)波(bo)(bo)電容等(deng)。

測量高頻變(bian)壓(ya)器次級線(xian)圈有無輸(shu)出，若(ruo)無應重點查開(kai)關管是否(fou)損壞，是否(fou)起振，保(bao)護電路是否(fou)動作等(deng)，若(ruo)有則(ze)應重點檢查各輸(shu)出側的(de)整(zheng)流二極管、濾波電容、三通穩壓(ya)管等(deng)。

如果電源(yuan)(yuan)啟動一下就停止，則該電源(yuan)(yuan)處于保護(hu)狀(zhuang)態下，可直(zhi)接(jie)測量(liang)PWM芯片(pian)保護(hu)輸入(ru)腳(jiao)的(de)電壓，如果電壓超出(chu)規(gui)定值，則說明(ming)電源(yuan)(yuan)處于保護(hu)狀(zhuang)態下，應重(zhong)點檢查產生保護(hu)的(de)原因。

【開關電源常見故障維修→】

1、開關電(dian)(dian)(dian)(dian)源是直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)轉變為(wei)高(gao)頻脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，將電(dian)(dian)(dian)(dian)能儲(chu)存(cun)(cun)到電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)容元(yuan)件中，利用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)特(te)性(xing)將電(dian)(dian)(dian)(dian)能按預定(ding)的(de)要求釋放(fang)出(chu)來來改變輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓或電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)；線性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)源沒有高(gao)頻脈沖(chong)和儲(chu)存(cun)(cun)元(yuan)件，它利用(yong)元(yuan)器件線性(xing)特(te)性(xing)在(zai)負(fu)載變化時(shi)瞬間反饋控制(zhi)輸入達到穩(wen)定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)。

2、開(kai)關電(dian)源可以(yi)降(jiang)壓，也可以(yi)升壓；線性電(dian)源只能降(jiang)壓。

3、開關電源效(xiao)率高；線性電源效(xiao)率低。

4、線(xian)性電源控制速度快，波紋小；開關電源波紋大。