什么是開關電源

開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源是(shi)利用現代電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)技術，控(kong)制(zhi)(zhi)開(kai)關(guan)管開(kai)通和(he)(he)關(guan)斷的(de)時間比率(lv)(lv)，維(wei)持穩定(ding)輸出電(dian)(dian)壓的(de)一種電(dian)(dian)源，開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源一般(ban)由脈沖寬度調制(zhi)(zhi)（PWM）控(kong)制(zhi)(zhi)IC和(he)(he)MOSFET構成。隨(sui)著(zhu)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)技術的(de)發展和(he)(he)創(chuang)新，使得(de)開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源技術也在不斷地創(chuang)新。目(mu)前，開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源以小型、輕量和(he)(he)高效率(lv)(lv)的(de)特點被廣泛(fan)應用幾乎所有(you)的(de)電(dian)(dian)子(zi)設(she)備，是(shi)當今電(dian)(dian)子(zi)信息產業飛速(su)發展不可缺少的(de)一種電(dian)(dian)源方式。

開關電源用途

開關電源產品(pin)廣泛應用于工業自動化控(kong)制(zhi)(zhi)、軍工設(she)(she)備、科研設(she)(she)備、LED照明、工控(kong)設(she)(she)備、通訊設(she)(she)備、電力(li)設(she)(she)備、儀(yi)器儀(yi)表、醫療設(she)(she)備、半(ban)導體制(zhi)(zhi)冷制(zhi)(zhi)熱、空氣凈化器，電子冰箱(xiang)，液晶顯(xian)示器，LED燈具(ju)，通訊設(she)(she)備，視聽產品(pin)，安防監控(kong)，LED燈袋，電腦(nao)機箱(xiang)，數碼產品(pin)和儀(yi)器類等(deng)領域。

開關電源種類

開關(guan)電源可分(fen)為AC/DC和DC/DC兩(liang)大(da)類，DC/DC變換器現已實現模塊化(hua)，且(qie)設計技(ji)術及(ji)生產(chan)工藝在國內(nei)外均已成熟和標準(zhun)化(hua)；AC/DC的(de)(de)模塊化(hua)，因(yin)其自身(shen)的(de)(de)特性使得在模塊化(hua)的(de)(de)進程中，遇到較(jiao)為復雜的(de)(de)技(ji)術和工藝制造(zao)問題。

（1）DC/DC變換

DC/DC變(bian)(bian)(bian)換是將固定的(de)(de)直流電(dian)(dian)壓變(bian)(bian)(bian)換成(cheng)可變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)直流電(dian)(dian)壓，也稱為直流斬(zhan)波。斬(zhan)波器的(de)(de)工作方式有兩種，一是脈寬(kuan)調制方式Ts不變(bian)(bian)(bian)，改變(bian)(bian)(bian)ton（通用），二是頻率調制方式，ton不變(bian)(bian)(bian)，改變(bian)(bian)(bian)Ts（易產生(sheng)干擾）。其具體的(de)(de)電(dian)(dian)路由以下幾(ji)類：

A、Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均(jun)電壓U0小于輸入電壓Ui，極性相(xiang)同。

B、Boost電路——升(sheng)壓(ya)斬波器，其(qi)輸(shu)出(chu)平(ping)均電壓(ya)U0大于輸(shu)入電壓(ya)Ui，極(ji)性相(xiang)同(tong)。

C、Buck-Boost電(dian)(dian)路——降壓或(huo)升壓斬波(bo)器，其(qi)輸(shu)(shu)出(chu)平均電(dian)(dian)壓U0大(da)于或(huo)小于輸(shu)(shu)入電(dian)(dian)壓Ui，極性相反(fan)，電(dian)(dian)感傳(chuan)輸(shu)(shu)。

D、Cuk電(dian)(dian)路——降壓或(huo)升(sheng)壓斬波器，其輸(shu)出平均電(dian)(dian)壓U0大于(yu)或(huo)小于(yu)輸(shu)入電(dian)(dian)壓Ui，極性相反(fan)，電(dian)(dian)容傳(chuan)輸(shu)。

（2）AC/DC變換

AC/DC變換是將交(jiao)流(liu)變換為直流(liu)，其功(gong)率流(liu)向可以是雙向的，功(gong)率流(liu)由電源(yuan)流(liu)向負載(zai)的稱為“整(zheng)流(liu)”，功(gong)率流(liu)由負載(zai)返回(hui)電源(yuan)的稱為“有源(yuan)逆(ni)變”。

AC/DC變換按電(dian)路的接線方式可(ke)(ke)分(fen)為，半波電(dian)路、全(quan)波電(dian)路。按電(dian)源相(xiang)數可(ke)(ke)分(fen)為，單相(xiang)、三相(xiang)、多相(xiang)。按電(dian)路工作(zuo)象(xiang)限(xian)(xian)又(you)可(ke)(ke)分(fen)為一象(xiang)限(xian)(xian)、二象(xiang)限(xian)(xian)、三象(xiang)限(xian)(xian)、四象(xiang)限(xian)(xian)。

開關電源的組成

開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源大(da)致由主(zhu)電(dian)(dian)路、控制(zhi)電(dian)(dian)路、檢測電(dian)(dian)路、輔助電(dian)(dian)源四(si)大(da)部份組成（如圖）。

（1）主電路

沖(chong)擊電流限(xian)幅：限(xian)制接通電源(yuan)瞬間輸(shu)入側的沖(chong)擊電流。

輸入濾波(bo)器(qi)：其作用是過(guo)濾電(dian)網存在的(de)雜波(bo)及阻礙本機產(chan)生的(de)雜波(bo)反(fan)饋回電(dian)網。

整(zheng)流(liu)與濾波：將電(dian)網交流(liu)電(dian)源直接整(zheng)流(liu)為較平(ping)滑的直流(liu)電(dian)。

逆變(bian)：將整流(liu)后的(de)直流(liu)電變(bian)為高頻(pin)(pin)交流(liu)電，這是高頻(pin)(pin)開關電源(yuan)的(de)核心部分(fen)。

輸(shu)出整流(liu)與(yu)濾波：根據負載需要，提(ti)供穩定可靠的(de)直流(liu)電源。

（2）控制電路

一(yi)方(fang)面(mian)從(cong)輸出端取樣(yang)，與設(she)定(ding)值進(jin)行比較，然(ran)后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩定(ding)，另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)，根據(ju)測試電(dian)(dian)路(lu)提供(gong)的數據(ju)，經(jing)保護電(dian)(dian)路(lu)鑒別，提供(gong)控制電(dian)(dian)路(lu)對電(dian)(dian)源(yuan)進(jin)行各種(zhong)保護措施。

（3）檢測電路

提(ti)供(gong)保護電路(lu)中正在運行中各(ge)(ge)種(zhong)參數和各(ge)(ge)種(zhong)儀表數據(ju)。

（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)(kai)關(guan)電(dian)源就是采用功率半(ban)導體(ti)器(qi)件(jian)(jian)作為開(kai)(kai)(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)(jian)，通(tong)(tong)過周(zhou)期性通(tong)(tong)斷開(kai)(kai)(kai)關(guan)，控制開(kai)(kai)(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)(jian)的占空(kong)比來(lai)調整輸出電(dian)壓。開(kai)(kai)(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)(jian)以一(yi)定的時(shi)(shi)間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔(ge)重復地(di)接通(tong)(tong)和斷開(kai)(kai)(kai)，在開(kai)(kai)(kai) 關(guan)無件(jian)(jian)接通(tong)(tong)時(shi)(shi)輸入(ru)電(dian)源Vi通(tong)(tong)過開(kai)(kai)(kai)關(guan)S和濾波電(dian)路向負載RL提供能(neng)量(liang)，當(dang)開(kai)(kai)(kai)關(guan)S斷開(kai)(kai)(kai)時(shi)(shi)，電(dian)路中(zhong)的儲(chu)能(neng)裝置（L1、C2、二(er)極管D組成的電(dian)路）向負載RL釋放 在開(kai)(kai)(kai)關(guan)接通(tong)(tong)時(shi)(shi)所儲(chu)存的能(neng)量(liang)，使負載得到連續而穩(wen)定的能(neng)量(liang)。

VO=TON/T*Vi；

VO 為(wei)負(fu)載兩端的(de)電(dian)壓平(ping)均(jun)值；TON 為(wei)開關每次接通的(de)時間；T 為(wei)開關通斷的(de)工作周期(qi)；

由式可知，改變開關接通時間(jian)和工(gong)作(zuo)(zuo)周(zhou)期的(de)比例(li)，VO間(jian)電壓(ya)(ya)平均值也隨之改變，因(yin)此，隨著(zhu)負載(zai)及輸(shu)入電源電壓(ya)(ya)的(de)變化自動調整TON和T的(de)比例(li)便使輸(shu)出電壓(ya)(ya)VO 維(wei)持不(bu)變。改變接通時間(jian)TON和工(gong)作(zuo)(zuo)周(zhou)期比例(li)亦即改變脈沖(chong)的(de)占空比，這種方(fang)法稱(cheng)為(wei)“時間(jian)比率控制(zhi)”（TimeRationControl，縮寫為(wei) TRC）。

按TRC控制原理，有三種(zhong)方式：

（1）脈沖寬度調制（PulseWithModulation，縮(suo)寫為PWM）：開關周期恒定，通過改變(bian)脈沖寬度來改變(bian)占空(kong)比的方(fang)式。

（2）脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，縮寫(xie)為PFM）：導通脈(mo)沖寬度(du)恒定，通過(guo)改變開關工作頻(pin)率來改變占空比的方式(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)合(he)適的(de)輸(shu)(shu)入(ru)電壓(ya)范圍。以交(jiao)流(liu)(liu)輸(shu)(shu)入(ru)為例，常(chang)用(yong)的(de)輸(shu)(shu)入(ru)電壓(ya)規格有110V，220V，所(suo)以相應就有了110V、220V交(jiao)流(liu)(liu)切換，以及通(tong)用(yong)輸(shu)(shu)入(ru)電壓(ya)（AC：85V-264V）三種規格。應根據使用(yong)地區(qu)選定輸(shu)(shu)入(ru)電壓(ya)規格。

2、選擇合適的功率(lv)(lv)。開關電(dian)源(yuan)(yuan)在工作時(shi)會消耗一部分功率(lv)(lv)，并以熱(re)量的形式釋放出來。為了使電(dian)源(yuan)(yuan)的壽命增長，建議(yi)選用(yong)多30%輸出功率(lv)(lv)額定的機種。

3、考慮負(fu)載特性。為(wei)了提高系統(tong)的可靠性，建(jian)議開關電源(yuan)工作(zuo)在(zai)50%-80%負(fu)載為(wei)佳，即假設所用功率為(wei)20W，應選用輸(shu)出功率為(wei)25W-40W的開關電源(yuan)。

4、如果負(fu)載是馬達(da)、燈泡或電容性負(fu)載，當開機瞬間時(shi)(shi)電流較大，應(ying)選用(yong)合(he)適電源(yuan)以免(mian)過載。如果負(fu)載是馬達(da)時(shi)(shi)應(ying)考慮(lv)停機時(shi)(shi)電壓倒灌。

5、此外(wai)(wai)尚需(xu)考(kao)慮(lv)電源的(de)工(gong)作環境溫度，及有無(wu)額外(wai)(wai)的(de)輔助散熱設備，在過高a的(de)環溫電源需(xu)減(jian)額輸(shu)出。需(xu)參考(kao)環溫對輸(shu)出功(gong)率的(de)減(jian)額曲線。

6、根據應用所需選(xuan)擇各項(xiang)功能(neng)：

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

應用功能(neng)：信(xin)號功能(neng)（供(gong)電(dian)正(zheng)常、供(gong)電(dian)失效）、遙(yao)控功能(neng)、遙(yao)測功能(neng)、并聯功能(neng)等。

特殊(shu)功能：功因矯正（PFC）、不(bu)斷電（UPS）

7、選擇所需符(fu)合的安(an)規及電磁(ci)兼(jian)容（EMC）認證。

根據使用情況，定(ding)(ding)出(chu)(chu)需(xu)要的輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流；電(dian)(dian)源(yuan)的尺寸、安裝方式(shi)和安裝孔位；有幾路輸出(chu)(chu)，各(ge)路輸出(chu)(chu)是否需(xu)要電(dian)(dian)氣隔離；輸入電(dian)(dian)壓(ya)范圍；根據環境溫度，決定(ding)(ding)開關電(dian)(dian)源(yuan)的降額(e)程度，電(dian)(dian)源(yuan)功(gong)率；是否需(xu)要認(ren)證及(ji)安規標準；電(dian)(dian)源(yuan)的冷卻方式(shi)：自(zi)然冷卻或強制風冷；電(dian)(dian)磁兼容(rong)標準。

8、盡量選用廠家的標準電(dian)源，包括標準尺寸和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓。這樣貨(huo)期比(bi)較快；相反，特殊的尺寸和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓，則(ze)會延長貨(huo)期、增(zeng)加(jia)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、使用電(dian)源(yuan)前，先確定輸入輸出(chu)電(dian)壓規格(ge)與所用電(dian)源(yuan)的標稱(cheng)值是否相符。

2、通電(dian)之前，檢(jian)查(cha)輸入輸出的引線是(shi)否連接(jie)正確，以免損壞用戶設備。

3、檢查安裝是否牢固(gu)，安裝螺(luo)絲與電(dian)源板器件(jian)有無接觸(chu)，測量外殼與輸入、輸出的(de)絕緣電(dian)阻，以免觸(chu)電(dian)。

4、為保(bao)(bao)證使用的安全性和減少干擾，請確(que)保(bao)(bao)接地端可靠接地。

5、多路(lu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)的(de)電源一般(ban)分(fen)主(zhu)、輔(fu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)，主(zhu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)特(te)性優(you)于輔(fu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)，一般(ban)情況下輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)電流大的(de)為主(zhu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)。為保證輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)負(fu)(fu)載(zai)調(diao)整率和輸(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)動(dong)態等指標，一般(ban)要求每路(lu)至少帶10%的(de)負(fu)(fu)載(zai)。若(ruo)用輔(fu)路(lu)不(bu)用主(zhu)路(lu)，主(zhu)路(lu)一定加適(shi)當的(de)假負(fu)(fu)載(zai)。具(ju)體參見相應型號的(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：打開電(dian)源的(de)(de)外(wai)殼，檢(jian)查保險絲(si)是否熔斷(duan)，再觀(guan)察電(dian)源的(de)(de)內部情況，如果發現電(dian)源的(de)(de)PCB板上有燒焦處(chu)或元(yuan)件破裂，則應重點檢(jian)查此處(chu)元(yuan)件及相關電(dian)路元(yuan)件。

聞(wen)：聞(wen)一下(xia)電(dian)源(yuan)內部是(shi)否有(you)糊(hu)味，檢(jian)查是(shi)否有(you)燒焦的元(yuan)器件。

問：問一下(xia)電源損壞的經(jing)過(guo)，是否對電源進行(xing)違規操(cao)作(zuo)。

量(liang)(liang)：沒通電(dian)(dian)(dian)前(qian)，用萬用表量(liang)(liang)一下高壓(ya)電(dian)(dian)(dian)容(rong)兩端的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)先。如果(guo)是開(kai)(kai)關電(dian)(dian)(dian)源不(bu)起(qi)振或(huo)開(kai)(kai)關管開(kai)(kai)路(lu)(lu)引起(qi)的(de)故(gu)障(zhang)，則(ze)大多數情況下，高壓(ya)濾波(bo)電(dian)(dian)(dian)容(rong)兩端的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)未泄放悼，用萬用表測量(liang)(liang)AC電(dian)(dian)(dian)源線兩端的(de)正(zheng)(zheng)反(fan)向電(dian)(dian)(dian)阻及電(dian)(dian)(dian)容(rong)器充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)情況，電(dian)(dian)(dian)阻值(zhi)不(bu)應過(guo)低，否則(ze)電(dian)(dian)(dian)源內(nei)部可能存在短路(lu)(lu)。電(dian)(dian)(dian)容(rong)器應能充(chong)(chong)放電(dian)(dian)(dian)。脫開(kai)(kai)負載，分別測量(liang)(liang)各組輸出端的(de)對地電(dian)(dian)(dian)阻，正(zheng)(zheng)常(chang)時，表針應有電(dian)(dian)(dian)容(rong)器充(chong)(chong)放電(dian)(dian)(dian)擺動，最后(hou)指示的(de)應為該路(lu)(lu)的(de)泄放電(dian)(dian)(dian)阻的(de)阻值(zhi)。

2、加電檢測

通電后觀察電源是(shi)否有燒保險及個別元件(jian)冒煙等現象，若有要(yao)及時切斷供電進行檢(jian)修。

測(ce)量(liang)高壓濾(lv)波電容兩端有無300伏輸出(chu)，若(ruo)無應重(zhong)點查整(zheng)流二極管、濾(lv)波電容等。

測量高頻變壓器(qi)次級(ji)線圈有(you)無輸出，若無應重點(dian)查(cha)開關管是否損壞，是否起振，保護電路是否動作等，若有(you)則應重點(dian)檢查(cha)各輸出側的整(zheng)流二極(ji)管、濾(lv)波(bo)電容、三通穩壓管等。

如(ru)果(guo)電(dian)(dian)(dian)源啟(qi)動一下(xia)就停止，則該電(dian)(dian)(dian)源處于保(bao)(bao)護狀(zhuang)態下(xia)，可直接測(ce)量PWM芯片保(bao)(bao)護輸入腳的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，如(ru)果(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)超出規定值，則說明電(dian)(dian)(dian)源處于保(bao)(bao)護狀(zhuang)態下(xia)，應重(zhong)點(dian)檢查產生保(bao)(bao)護的原因。

【開關電源常見故障維修→】

1、開關電(dian)(dian)(dian)源是(shi)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)轉變(bian)(bian)為高頻(pin)(pin)脈沖電(dian)(dian)(dian)流，將電(dian)(dian)(dian)能儲存到電(dian)(dian)(dian)感、電(dian)(dian)(dian)容元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)中，利用(yong)電(dian)(dian)(dian)感、電(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)特性將電(dian)(dian)(dian)能按預定的(de)(de)要求釋放出來(lai)來(lai)改變(bian)(bian)輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)壓或電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)；線(xian)性電(dian)(dian)(dian)源沒有高頻(pin)(pin)脈沖和(he)儲存元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)，它利用(yong)元(yuan)(yuan)器(qi)件(jian)(jian)線(xian)性特性在負載變(bian)(bian)化(hua)時(shi)瞬(shun)間反饋控制輸(shu)入達到穩定電(dian)(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)。

2、開關(guan)電源(yuan)可以降壓(ya)，也(ye)可以升(sheng)壓(ya)；線(xian)性電源(yuan)只能(neng)降壓(ya)。

3、開關電(dian)源效(xiao)率高；線(xian)性(xing)電(dian)源效(xiao)率低。

4、線性電源(yuan)控制速度快，波紋小；開關電源(yuan)波紋大。