什么是開關電源

開(kai)(kai)(kai)關電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)是(shi)利(li)用(yong)(yong)現代電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子技術(shu)，控制開(kai)(kai)(kai)關管(guan)開(kai)(kai)(kai)通和(he)關斷的(de)時間比率，維持穩定輸出電(dian)(dian)壓的(de)一(yi)種電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，開(kai)(kai)(kai)關電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)一(yi)般(ban)由脈沖(chong)寬度調制（PWM）控制IC和(he)MOSFET構(gou)成。隨著(zhu)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子技術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)創新(xin)，使得開(kai)(kai)(kai)關電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)技術(shu)也在不斷地創新(xin)。目前，開(kai)(kai)(kai)關電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)以小型、輕量和(he)高效率的(de)特(te)點被廣(guang)泛應用(yong)(yong)幾乎所有的(de)電(dian)(dian)子設備，是(shi)當(dang)今電(dian)(dian)子信息產(chan)業飛速發(fa)展(zhan)不可缺少的(de)一(yi)種電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)方式(shi)。

開關電源用途

開關電(dian)源產品(pin)(pin)廣泛(fan)應用于工(gong)業(ye)自動(dong)化控制(zhi)、軍工(gong)設(she)(she)(she)備(bei)、科研設(she)(she)(she)備(bei)、LED照明、工(gong)控設(she)(she)(she)備(bei)、通(tong)訊設(she)(she)(she)備(bei)、電(dian)力設(she)(she)(she)備(bei)、儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)、醫療設(she)(she)(she)備(bei)、半導體制(zhi)冷制(zhi)熱、空氣凈化器(qi)，電(dian)子冰(bing)箱，液晶(jing)顯示器(qi)，LED燈具，通(tong)訊設(she)(she)(she)備(bei)，視聽產品(pin)(pin)，安防(fang)監控，LED燈袋，電(dian)腦機箱，數碼產品(pin)(pin)和儀(yi)器(qi)類等領域(yu)。

開關電源種類

開關電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換(huan)器現已(yi)實現模(mo)(mo)塊化，且設(she)計技(ji)術及生產(chan)工藝(yi)在國內外(wai)均(jun)已(yi)成熟和標準化；AC/DC的模(mo)(mo)塊化，因其自(zi)身的特性(xing)使得在模(mo)(mo)塊化的進程中(zhong)，遇到較(jiao)為復雜(za)的技(ji)術和工藝(yi)制造問題。

（1）DC/DC變換

DC/DC變(bian)換是(shi)將固定的直流(liu)電(dian)壓變(bian)換成可變(bian)的直流(liu)電(dian)壓，也稱為直流(liu)斬(zhan)波(bo)(bo)。斬(zhan)波(bo)(bo)器(qi)的工作方式(shi)有兩種，一是(shi)脈寬調(diao)制方式(shi)Ts不(bu)變(bian)，改(gai)變(bian)ton（通用(yong)），二是(shi)頻率調(diao)制方式(shi)，ton不(bu)變(bian)，改(gai)變(bian)Ts（易產(chan)生(sheng)干擾）。其具體的電(dian)路(lu)由(you)以下(xia)幾類(lei)：

A、Buck電路(lu)——降(jiang)壓斬(zhan)波器，其輸(shu)出平均電壓U0小于輸(shu)入電壓Ui，極性相同。

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

C、Buck-Boost電(dian)路——降壓或升壓斬波器，其輸出平(ping)均電(dian)壓U0大于(yu)或小(xiao)于(yu)輸入電(dian)壓Ui，極(ji)性相反，電(dian)感傳(chuan)輸。

D、Cuk電(dian)路——降壓或(huo)升壓斬(zhan)波器，其輸出平均電(dian)壓U0大(da)于或(huo)小于輸入電(dian)壓Ui，極性(xing)相反，電(dian)容(rong)傳輸。

（2）AC/DC變換

AC/DC變(bian)換(huan)是將交流(liu)變(bian)換(huan)為(wei)直流(liu)，其功(gong)率(lv)流(liu)向(xiang)可(ke)以(yi)是雙(shuang)向(xiang)的(de)，功(gong)率(lv)流(liu)由電源流(liu)向(xiang)負(fu)載(zai)的(de)稱(cheng)為(wei)“整流(liu)”，功(gong)率(lv)流(liu)由負(fu)載(zai)返(fan)回電源的(de)稱(cheng)為(wei)“有(you)源逆變(bian)”。

AC/DC變(bian)換按(an)電路(lu)的接線方式可分(fen)(fen)為(wei)，半波電路(lu)、全波電路(lu)。按(an)電源相(xiang)數(shu)可分(fen)(fen)為(wei)，單(dan)相(xiang)、三(san)相(xiang)、多相(xiang)。按(an)電路(lu)工作象(xiang)(xiang)(xiang)限(xian)又可分(fen)(fen)為(wei)一象(xiang)(xiang)(xiang)限(xian)、二象(xiang)(xiang)(xiang)限(xian)、三(san)象(xiang)(xiang)(xiang)限(xian)、四(si)象(xiang)(xiang)(xiang)限(xian)。

開關電源的組成

開關(guan)電源(yuan)大(da)致由主電路(lu)、控制(zhi)電路(lu)、檢測電路(lu)、輔助電源(yuan)四大(da)部(bu)份組(zu)成（如圖）。

（1）主電路

沖(chong)(chong)擊(ji)電(dian)流限(xian)幅：限(xian)制(zhi)接通電(dian)源瞬間輸(shu)入(ru)側的沖(chong)(chong)擊(ji)電(dian)流。

輸入濾(lv)波(bo)器：其作(zuo)用是過(guo)濾(lv)電網存在的(de)(de)雜(za)(za)波(bo)及阻礙本機產生的(de)(de)雜(za)(za)波(bo)反饋回電網。

整流(liu)與濾波：將電(dian)網交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)直(zhi)接整流(liu)為較平滑的直(zhi)流(liu)電(dian)。

逆變：將整流后的直流電變為(wei)高頻交(jiao)流電，這是高頻開關電源的核心部分。

輸出整流(liu)與濾波：根據(ju)負(fu)載需要(yao)，提供(gong)穩定可(ke)靠的直流(liu)電源。

（2）控制電路

一方面(mian)從(cong)輸出端取樣，與設定(ding)值進行比較(jiao)，然后去(qu)控(kong)制逆(ni)變(bian)器，改變(bian)其脈寬(kuan)或(huo)脈頻，使輸出穩定(ding)，另一方面(mian)，根據(ju)測(ce)試電路提(ti)供(gong)的數據(ju)，經保護電路鑒別，提(ti)供(gong)控(kong)制電路對電源進行各種保護措施。

（3）檢測電路

提供保護電路(lu)中(zhong)正在運行中(zhong)各種(zhong)參(can)數和各種(zhong)儀表數據。

（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(guan)(guan)(guan)電(dian)源(yuan)(yuan)就是采用功率半導體器(qi)件(jian)作為開關(guan)(guan)(guan)元件(jian)，通(tong)(tong)過周期性通(tong)(tong)斷(duan)開關(guan)(guan)(guan)，控制開關(guan)(guan)(guan)元件(jian)的(de)占(zhan)空比(bi)來調(diao)整輸出電(dian)壓。開關(guan)(guan)(guan)元件(jian)以(yi)一定的(de)時間間隔重復(fu)地接通(tong)(tong)和斷(duan)開，在(zai)開 關(guan)(guan)(guan)無(wu)件(jian)接通(tong)(tong)時輸入電(dian)源(yuan)(yuan)Vi通(tong)(tong)過開關(guan)(guan)(guan)S和濾波電(dian)路向(xiang)負(fu)載RL提供能量(liang)，當開關(guan)(guan)(guan)S斷(duan)開時，電(dian)路中的(de)儲(chu)能裝置（L1、C2、二極管D組成的(de)電(dian)路）向(xiang)負(fu)載RL釋(shi)放 在(zai)開關(guan)(guan)(guan)接通(tong)(tong)時所儲(chu)存的(de)能量(liang)，使負(fu)載得到(dao)連續而穩定的(de)能量(liang)。

VO=TON/T*Vi；

VO 為負載兩端的(de)電壓平均值；TON 為開關(guan)每次接通(tong)的(de)時間；T 為開關(guan)通(tong)斷的(de)工(gong)作周期；

由(you)式可知，改變開(kai)關接(jie)通時間(jian)和(he)工(gong)作周期的比(bi)(bi)例(li)(li)，VO間(jian)電壓(ya)平均值也隨之改變，因此(ci)，隨著負(fu)載及輸入電源電壓(ya)的變化(hua)自動調整TON和(he)T的比(bi)(bi)例(li)(li)便(bian)使輸出(chu)電壓(ya)VO 維(wei)持不變。改變接(jie)通時間(jian)TON和(he)工(gong)作周期比(bi)(bi)例(li)(li)亦即改變脈沖的占空(kong)比(bi)(bi)，這種方法稱為“時間(jian)比(bi)(bi)率控制”（TimeRationControl，縮寫為 TRC）。

按TRC控制(zhi)原(yuan)理(li)，有三種(zhong)方式：

（1）脈沖寬度調制（PulseWithModulation，縮寫為PWM）：開關周期(qi)恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。

（2）脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，縮寫為(wei)PFM）：導通脈(mo)沖寬度恒(heng)定，通過(guo)改(gai)變開關(guan)工作頻率(lv)來改(gai)變占空(kong)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、選用(yong)合適的輸入電壓(ya)范圍。以交(jiao)流輸入為例，常用(yong)的輸入電壓(ya)規(gui)格(ge)有110V，220V，所以相應就有了110V、220V交(jiao)流切換，以及通用(yong)輸入電壓(ya)（AC：85V-264V）三種規(gui)格(ge)。應根據使用(yong)地區選定輸入電壓(ya)規(gui)格(ge)。

2、選擇合適的(de)功率。開關電源(yuan)在(zai)工作時會消耗一部(bu)分(fen)功率，并以熱量的(de)形式釋放出(chu)來。為了使電源(yuan)的(de)壽(shou)命增長，建議選用多30%輸出(chu)功率額(e)定(ding)的(de)機(ji)種。

3、考慮負載(zai)特性。為(wei)了提(ti)高系統(tong)的可(ke)靠性，建(jian)議開關電(dian)源(yuan)工作在(zai)50%-80%負載(zai)為(wei)佳，即假(jia)設所用功率(lv)為(wei)20W，應選用輸出功率(lv)為(wei)25W-40W的開關電(dian)源(yuan)。

4、如(ru)果(guo)(guo)負(fu)載是馬(ma)達(da)、燈泡或電(dian)容(rong)性負(fu)載，當(dang)開機(ji)瞬間時(shi)電(dian)流較大，應(ying)選用合適(shi)電(dian)源(yuan)以免過(guo)載。如(ru)果(guo)(guo)負(fu)載是馬(ma)達(da)時(shi)應(ying)考慮停機(ji)時(shi)電(dian)壓倒灌(guan)。

5、此(ci)外尚需考慮電源的(de)工作環境溫(wen)度(du)，及(ji)有無(wu)額(e)外的(de)輔助散熱設備，在過高a的(de)環溫(wen)電源需減額(e)輸出(chu)。需參考環溫(wen)對輸出(chu)功率的(de)減額(e)曲線。

6、根據應用(yong)所需選擇(ze)各(ge)項功能(neng)：

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

應用功(gong)能(neng)：信號功(gong)能(neng)（供(gong)電正常(chang)、供(gong)電失(shi)效）、遙(yao)控功(gong)能(neng)、遙(yao)測功(gong)能(neng)、并聯(lian)功(gong)能(neng)等。

特殊(shu)功能：功因矯正（PFC）、不斷(duan)電（UPS）

7、選(xuan)擇所需符合(he)的安(an)規及電磁兼容（EMC）認證。

根據使用情(qing)況，定(ding)出(chu)需要的輸(shu)出(chu)電壓、電流(liu)；電源(yuan)的尺寸、安(an)裝方式(shi)和安(an)裝孔位(wei)；有(you)幾路輸(shu)出(chu)，各路輸(shu)出(chu)是否(fou)(fou)需要電氣隔離；輸(shu)入電壓范圍；根據環境溫度(du)，決定(ding)開關電源(yuan)的降額程度(du)，電源(yuan)功率；是否(fou)(fou)需要認證及安(an)規(gui)標(biao)準；電源(yuan)的冷卻方式(shi)：自然(ran)冷卻或強制風冷；電磁兼容(rong)標(biao)準。

8、盡量(liang)選用(yong)廠家(jia)的標準電源，包括標準尺寸和(he)輸(shu)出電壓(ya)。這樣貨(huo)期(qi)比(bi)較快；相反，特(te)殊的尺寸和(he)輸(shu)出電壓(ya)，則會延長貨(huo)期(qi)、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、使用(yong)電源前，先確定(ding)輸(shu)入(ru)輸(shu)出電壓規格與所用(yong)電源的(de)標稱值是否相符。

2、通電之前(qian)，檢查輸入(ru)輸出(chu)的引線(xian)是否連接正確，以免損(sun)壞用戶設(she)備。

3、檢查安裝是否牢(lao)固(gu)，安裝螺(luo)絲與(yu)電源板器件(jian)有無接觸，測量外(wai)殼與(yu)輸(shu)(shu)入(ru)、輸(shu)(shu)出的絕緣電阻，以免觸電。

4、為保(bao)證使用的安全(quan)性和減少(shao)干擾，請確保(bao)接地(di)端可靠接地(di)。

5、多路(lu)(lu)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)源一(yi)(yi)般(ban)分主、輔輸(shu)出(chu)，主輸(shu)出(chu)特性優于輔輸(shu)出(chu)，一(yi)(yi)般(ban)情況下輸(shu)出(chu)電(dian)流大的(de)為主輸(shu)出(chu)。為保證輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)(zai)調整率(lv)和輸(shu)出(chu)動態等指標，一(yi)(yi)般(ban)要求每路(lu)(lu)至(zhi)少(shao)帶10%的(de)負(fu)載(zai)(zai)。若用(yong)輔路(lu)(lu)不用(yong)主路(lu)(lu)，主路(lu)(lu)一(yi)(yi)定加適當的(de)假負(fu)載(zai)(zai)。具(ju)體參(can)見相應(ying)型(xing)號的(de)規(gui)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：打開電(dian)(dian)源的外殼(ke)，檢查保險絲(si)是否熔斷，再(zai)觀察電(dian)(dian)源的內部情況，如(ru)果發現電(dian)(dian)源的PCB板上有燒焦處或元件破(po)裂，則應重點檢查此處元件及相(xiang)關電(dian)(dian)路元件。

聞：聞一下電源(yuan)內部是(shi)否有糊味(wei)，檢查是(shi)否有燒焦的元器件。

問：問一(yi)下電源損(sun)壞(huai)的(de)經(jing)過，是否對電源進行違規操作。

量：沒通電(dian)(dian)(dian)前，用(yong)萬(wan)用(yong)表量一(yi)下(xia)高壓電(dian)(dian)(dian)容兩端(duan)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓先。如果是開(kai)(kai)關電(dian)(dian)(dian)源不起(qi)振或(huo)開(kai)(kai)關管開(kai)(kai)路(lu)引(yin)起(qi)的(de)故(gu)障(zhang)，則(ze)大多數情況(kuang)下(xia)，高壓濾波電(dian)(dian)(dian)容兩端(duan)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓未泄放(fang)(fang)悼，用(yong)萬(wan)用(yong)表測(ce)量AC電(dian)(dian)(dian)源線兩端(duan)的(de)正反(fan)向電(dian)(dian)(dian)阻(zu)及(ji)電(dian)(dian)(dian)容器(qi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)情況(kuang)，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)值不應過低，否(fou)則(ze)電(dian)(dian)(dian)源內部(bu)可能(neng)存在(zai)短路(lu)。電(dian)(dian)(dian)容器(qi)應能(neng)充(chong)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)。脫開(kai)(kai)負載，分別(bie)測(ce)量各組輸出端(duan)的(de)對地電(dian)(dian)(dian)阻(zu)，正常時，表針(zhen)應有電(dian)(dian)(dian)容器(qi)充(chong)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)擺動，最后指示的(de)應為該路(lu)的(de)泄放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)阻(zu)值。

2、加電檢測

通(tong)電后觀察電源是否(fou)有(you)燒(shao)保險及個別元(yuan)件冒煙等現象，若(ruo)有(you)要及時(shi)切斷供電進行檢修。

測(ce)量高壓濾(lv)波(bo)電容兩端有無300伏(fu)輸出(chu)，若無應重點查整流二極管、濾(lv)波(bo)電容等。

測量高(gao)頻變壓器次級線圈有無輸(shu)出，若(ruo)無應重點(dian)查(cha)開關管是(shi)否損壞(huai)，是(shi)否起振，保護電(dian)路是(shi)否動作等，若(ruo)有則應重點(dian)檢查(cha)各輸(shu)出側的整流(liu)二極管、濾波電(dian)容、三(san)通(tong)穩(wen)壓管等。

如(ru)果(guo)電(dian)源啟(qi)動(dong)一下(xia)(xia)就停止(zhi)，則該電(dian)源處(chu)于保護(hu)狀(zhuang)態下(xia)(xia)，可直(zhi)接測量(liang)PWM芯片保護(hu)輸入腳的電(dian)壓，如(ru)果(guo)電(dian)壓超出(chu)規(gui)定值(zhi)，則說明(ming)電(dian)源處(chu)于保護(hu)狀(zhuang)態下(xia)(xia)，應重點檢查產生(sheng)保護(hu)的原(yuan)因。

【開關電源常見故障維修→】

1、開關(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源是直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)轉變(bian)為高頻脈沖電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，將電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能儲存(cun)到電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容元件(jian)中(zhong)，利用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)特性(xing)將電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能按預定的(de)(de)要求釋放(fang)出(chu)來(lai)(lai)來(lai)(lai)改變(bian)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓或電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)；線(xian)性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源沒有(you)高頻脈沖和儲存(cun)元件(jian)，它利用元器件(jian)線(xian)性(xing)特性(xing)在(zai)負載變(bian)化時瞬間反饋控制輸(shu)入達到穩定電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)。

2、開關電(dian)源(yuan)可(ke)以(yi)降壓，也可(ke)以(yi)升壓；線性電(dian)源(yuan)只能(neng)降壓。

3、開(kai)關電源效(xiao)率高；線性電源效(xiao)率低。

4、線性電源控制(zhi)速度快，波紋小(xiao)；開關電源波紋大。