什么是開關電源

開關(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源是利用現(xian)代電(dian)(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)技術，控制開關(guan)(guan)(guan)管開通和關(guan)(guan)(guan)斷的(de)時間比率，維(wei)持(chi)穩(wen)定輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)源，開關(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源一(yi)(yi)(yi)般(ban)由脈沖寬度(du)調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。隨(sui)著電(dian)(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)技術的(de)發(fa)(fa)展和創新(xin)，使(shi)得開關(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源技術也在(zai)不(bu)斷地創新(xin)。目前(qian)，開關(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源以小(xiao)型、輕(qing)量和高效率的(de)特(te)點被(bei)廣泛應用幾(ji)乎所有的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)設備，是當今電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)信(xin)息產業飛(fei)速發(fa)(fa)展不(bu)可(ke)缺少的(de)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)源方式。

開關電源用途

開關電(dian)源產(chan)品(pin)廣泛應用于工(gong)(gong)業自動化(hua)控制(zhi)(zhi)、軍工(gong)(gong)設(she)(she)備、科研設(she)(she)備、LED照明、工(gong)(gong)控設(she)(she)備、通(tong)訊設(she)(she)備、電(dian)力設(she)(she)備、儀器(qi)儀表、醫療(liao)設(she)(she)備、半導(dao)體制(zhi)(zhi)冷制(zhi)(zhi)熱、空(kong)氣凈化(hua)器(qi)，電(dian)子冰箱(xiang)，液(ye)晶顯(xian)示(shi)器(qi)，LED燈(deng)具，通(tong)訊設(she)(she)備，視聽產(chan)品(pin)，安防(fang)監控，LED燈(deng)袋，電(dian)腦(nao)機箱(xiang)，數碼(ma)產(chan)品(pin)和儀器(qi)類等領域。

開關電源種類

開關電源可分(fen)為AC/DC和(he)DC/DC兩大類(lei)，DC/DC變換(huan)器現(xian)已實(shi)現(xian)模塊化，且(qie)設計技術及生產工(gong)藝(yi)在(zai)國內外均已成熟和(he)標準化；AC/DC的(de)(de)模塊化，因其自身(shen)的(de)(de)特性使得在(zai)模塊化的(de)(de)進程中(zhong)，遇到較為復雜的(de)(de)技術和(he)工(gong)藝(yi)制造問題。

（1）DC/DC變換

DC/DC變(bian)(bian)換是(shi)將固定(ding)的(de)(de)直流電壓變(bian)(bian)換成可變(bian)(bian)的(de)(de)直流電壓，也稱(cheng)為直流斬(zhan)波。斬(zhan)波器的(de)(de)工(gong)作方式有兩種，一是(shi)脈寬調(diao)制方式Ts不變(bian)(bian)，改變(bian)(bian)ton（通用），二(er)是(shi)頻率調(diao)制方式，ton不變(bian)(bian)，改變(bian)(bian)Ts（易產生干擾）。其(qi)具體的(de)(de)電路(lu)由以(yi)下幾類：

A、Buck電(dian)路——降壓(ya)斬波器，其輸出平均(jun)電(dian)壓(ya)U0小于輸入電(dian)壓(ya)Ui，極(ji)性(xing)相(xiang)同。

B、Boost電路——升壓斬波器(qi)，其輸(shu)出平(ping)均電壓U0大于輸(shu)入(ru)電壓Ui，極性相同。

C、Buck-Boost電路——降壓(ya)或升壓(ya)斬(zhan)波器，其輸(shu)(shu)出平均電壓(ya)U0大于(yu)或小于(yu)輸(shu)(shu)入電壓(ya)Ui，極性相反，電感傳輸(shu)(shu)。

D、Cuk電路——降壓或(huo)升壓斬波器，其輸出平均(jun)電壓U0大于或(huo)小(xiao)于輸入電壓Ui，極性相反，電容(rong)傳輸。

（2）AC/DC變換

AC/DC變(bian)換(huan)是(shi)將(jiang)交流(liu)(liu)變(bian)換(huan)為直流(liu)(liu)，其功率流(liu)(liu)向(xiang)(xiang)可(ke)以是(shi)雙向(xiang)(xiang)的(de)(de)，功率流(liu)(liu)由(you)(you)電源流(liu)(liu)向(xiang)(xiang)負載的(de)(de)稱為“整(zheng)流(liu)(liu)”，功率流(liu)(liu)由(you)(you)負載返回電源的(de)(de)稱為“有源逆變(bian)”。

AC/DC變換按電路的(de)接線方式可分為(wei)，半(ban)波電路、全波電路。按電源相(xiang)數可分為(wei)，單相(xiang)、三(san)(san)相(xiang)、多(duo)相(xiang)。按電路工作(zuo)象限又可分為(wei)一(yi)象限、二象限、三(san)(san)象限、四象限。

開關電源的組成

開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)大致由主電(dian)路、控制電(dian)路、檢測電(dian)路、輔助電(dian)源(yuan)四(si)大部份組成（如(ru)圖）。

（1）主電路

沖擊電(dian)(dian)流限幅：限制(zhi)接通電(dian)(dian)源瞬(shun)間輸入側的沖擊電(dian)(dian)流。

輸入濾波(bo)器(qi)：其作用(yong)是(shi)過(guo)濾電網存在的雜波(bo)及(ji)阻礙本機產生的雜波(bo)反饋回電網。

整流(liu)與濾波：將電網交(jiao)流(liu)電源直接整流(liu)為較平滑的直流(liu)電。

逆變(bian)：將整(zheng)流(liu)后的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)變(bian)為(wei)高頻交流(liu)電(dian)，這是高頻開關電(dian)源的(de)核心部(bu)分。

輸出整流(liu)與濾波：根據(ju)負載需要，提供(gong)穩定可靠的直流(liu)電(dian)源。

（2）控制電路

一方(fang)面從輸出端取樣(yang)，與設定(ding)值進行(xing)比較，然后去控(kong)制(zhi)逆變器(qi)，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩定(ding)，另一方(fang)面，根據測(ce)試電(dian)路(lu)提供的數(shu)據，經保護電(dian)路(lu)鑒別，提供控(kong)制(zhi)電(dian)路(lu)對電(dian)源進行(xing)各種保護措施。

（3）檢測電路

提(ti)供保護(hu)電路中正在運行(xing)中各(ge)種參(can)數和各(ge)種儀表(biao)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)關(guan)(guan)(guan)電源(yuan)就是采用功率半(ban)導體器(qi)件作為(wei)開(kai)關(guan)(guan)(guan)元(yuan)件，通(tong)(tong)過周期(qi)性(xing)通(tong)(tong)斷開(kai)關(guan)(guan)(guan)，控制開(kai)關(guan)(guan)(guan)元(yuan)件的占空比來(lai)調整輸出電壓。開(kai)關(guan)(guan)(guan)元(yuan)件以一定的時(shi)間間隔(ge)重(zhong)復(fu)地接通(tong)(tong)和斷開(kai)，在(zai)開(kai) 關(guan)(guan)(guan)無件接通(tong)(tong)時(shi)輸入電源(yuan)Vi通(tong)(tong)過開(kai)關(guan)(guan)(guan)S和濾(lv)波電路(lu)向(xiang)負載RL提供能(neng)量(liang)，當開(kai)關(guan)(guan)(guan)S斷開(kai)時(shi)，電路(lu)中(zhong)的儲能(neng)裝置（L1、C2、二極管D組成的電路(lu)）向(xiang)負載RL釋放 在(zai)開(kai)關(guan)(guan)(guan)接通(tong)(tong)時(shi)所儲存的能(neng)量(liang)，使負載得到連(lian)續(xu)而(er)穩定的能(neng)量(liang)。

VO=TON/T*Vi；

VO 為(wei)負載兩端的電壓平(ping)均(jun)值；TON 為(wei)開關(guan)(guan)每(mei)次接通的時間；T 為(wei)開關(guan)(guan)通斷的工(gong)作(zuo)周期；

由式可(ke)知(zhi)，改變開關(guan)接通時間和(he)(he)工作周期(qi)的(de)比例(li)，VO間電(dian)壓(ya)平均值也隨之改變，因此，隨著負載及(ji)輸入電(dian)源電(dian)壓(ya)的(de)變化自(zi)動調整TON和(he)(he)T的(de)比例(li)便(bian)使輸出電(dian)壓(ya)VO 維持不變。改變接通時間TON和(he)(he)工作周期(qi)比例(li)亦(yi)即改變脈沖的(de)占(zhan)空(kong)比，這種方法稱為“時間比率控制”（TimeRationControl，縮(suo)寫為 TRC）。

按TRC控制(zhi)原理(li)，有三種方(fang)式：

（1）脈沖寬度調制（PulseWithModulation，縮(suo)寫為(wei)PWM）：開關周期(qi)恒定，通過(guo)改(gai)(gai)變脈沖(chong)寬度來改(gai)(gai)變占空比的(de)方式。

（2）脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，縮寫為(wei)PFM）：導通(tong)脈沖寬(kuan)度恒定，通(tong)過改變開(kai)關工作(zuo)頻率(lv)來改變占空比的方式。

（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(he)適的輸(shu)入電(dian)(dian)壓范圍。以(yi)交流輸(shu)入為例(li)，常用(yong)的輸(shu)入電(dian)(dian)壓規格(ge)有110V，220V，所(suo)以(yi)相應就有了110V、220V交流切換，以(yi)及通用(yong)輸(shu)入電(dian)(dian)壓（AC：85V-264V）三(san)種規格(ge)。應根(gen)據使(shi)用(yong)地(di)區選(xuan)定輸(shu)入電(dian)(dian)壓規格(ge)。

2、選擇合適的功率。開關電源(yuan)在工作時(shi)會消耗一部分功率，并(bing)以熱量的形(xing)式(shi)釋(shi)放出來。為了使(shi)電源(yuan)的壽命增長，建議選用多30%輸(shu)出功率額定的機種。

3、考慮負(fu)載特性。為了提(ti)高系統的可靠性，建(jian)議(yi)開關(guan)電(dian)源工作在50%-80%負(fu)載為佳，即(ji)假設所用(yong)(yong)功率為20W，應(ying)選(xuan)用(yong)(yong)輸(shu)出功率為25W-40W的開關(guan)電(dian)源。

4、如果負載是(shi)馬達、燈泡或電(dian)(dian)(dian)容(rong)性負載，當(dang)開機瞬間時(shi)電(dian)(dian)(dian)流較(jiao)大，應(ying)選用合(he)適電(dian)(dian)(dian)源以(yi)免(mian)過載。如果負載是(shi)馬達時(shi)應(ying)考慮停機時(shi)電(dian)(dian)(dian)壓倒灌。

5、此(ci)外尚需(xu)(xu)考慮電源的工作環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)度，及有(you)無額外的輔(fu)助散熱設備，在過高a的環(huan)溫(wen)(wen)電源需(xu)(xu)減(jian)額輸出(chu)。需(xu)(xu)參考環(huan)溫(wen)(wen)對(dui)輸出(chu)功率的減(jian)額曲線。

6、根(gen)據應用所需(xu)選擇各項功(gong)能(neng)：

保(bao)護(hu)功能：過電壓(ya)保(bao)護(hu)（OVP）、過溫度保(bao)護(hu)（OTP）、過負載保(bao)護(hu)（OLP）等。

應用功(gong)能(neng)：信(xin)號功(gong)能(neng)（供電正(zheng)常、供電失(shi)效(xiao)）、遙(yao)控功(gong)能(neng)、遙(yao)測功(gong)能(neng)、并聯功(gong)能(neng)等。

特殊功(gong)能：功(gong)因矯正（PFC）、不斷電（UPS）

7、選擇所需(xu)符合的安規(gui)及電磁兼(jian)容（EMC）認證(zheng)。

根(gen)(gen)據使用情況，定(ding)出(chu)(chu)需要的輸出(chu)(chu)電(dian)壓、電(dian)流；電(dian)源的尺(chi)寸、安裝方(fang)式(shi)(shi)和(he)安裝孔位(wei)；有幾路輸出(chu)(chu)，各路輸出(chu)(chu)是否需要電(dian)氣隔離；輸入電(dian)壓范圍；根(gen)(gen)據環境(jing)溫度(du)，決定(ding)開關電(dian)源的降(jiang)額(e)程度(du)，電(dian)源功率(lv)；是否需要認證及安規標(biao)準；電(dian)源的冷(leng)卻方(fang)式(shi)(shi)：自然冷(leng)卻或強制風冷(leng)；電(dian)磁兼容(rong)標(biao)準。

8、盡量(liang)選用(yong)廠家(jia)的標(biao)(biao)準電(dian)源，包括標(biao)(biao)準尺寸和(he)輸出(chu)電(dian)壓(ya)。這樣貨期(qi)比較快；相反，特(te)殊的尺寸和(he)輸出(chu)電(dian)壓(ya)，則會(hui)延長貨期(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、使用電源(yuan)前，先確定(ding)輸入輸出電壓規格(ge)與(yu)所用電源(yuan)的(de)標(biao)稱值是否相符(fu)。

2、通電之(zhi)前，檢查(cha)輸入輸出(chu)的引線是否連接(jie)正確，以免損(sun)壞用(yong)戶設備。

3、檢查(cha)安(an)裝是(shi)否牢(lao)固，安(an)裝螺(luo)絲(si)與電(dian)源板器件有(you)無接觸，測(ce)量外(wai)殼與輸(shu)入、輸(shu)出的絕緣電(dian)阻，以免觸電(dian)。

4、為(wei)保(bao)證使用的安全性和減少干擾，請(qing)確(que)保(bao)接地端可靠接地。

5、多路輸(shu)出(chu)(chu)的(de)(de)電(dian)源一(yi)般(ban)(ban)分(fen)主(zhu)、輔輸(shu)出(chu)(chu)，主(zhu)輸(shu)出(chu)(chu)特性優(you)于輔輸(shu)出(chu)(chu)，一(yi)般(ban)(ban)情況(kuang)下輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)流大的(de)(de)為主(zhu)輸(shu)出(chu)(chu)。為保證輸(shu)出(chu)(chu)負載調整率和(he)輸(shu)出(chu)(chu)動態等指標，一(yi)般(ban)(ban)要求每路至少帶10%的(de)(de)負載。若用(yong)輔路不(bu)用(yong)主(zhu)路，主(zhu)路一(yi)定加適當的(de)(de)假負載。具體參見相應型(xing)號的(de)(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)外殼，檢(jian)查(cha)保險絲是否熔斷，再觀察電(dian)源的(de)(de)內部情(qing)況，如(ru)果發現(xian)電(dian)源的(de)(de)PCB板上有(you)燒焦處(chu)(chu)或元件破(po)裂，則應(ying)重點檢(jian)查(cha)此處(chu)(chu)元件及相關電(dian)路元件。

聞：聞一下電源內部是否有糊味(wei)，檢查(cha)是否有燒(shao)焦的元器件。

問(wen)：問(wen)一下電源損壞(huai)的經過，是否對電源進(jin)行違規操作。

量：沒通電(dian)(dian)(dian)前，用(yong)萬用(yong)表(biao)量一(yi)下高壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)先。如果(guo)是開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)源不起(qi)(qi)振或開(kai)關(guan)管(guan)開(kai)路引起(qi)(qi)的(de)故障，則(ze)大多(duo)數(shu)情(qing)況下，高壓(ya)(ya)濾波電(dian)(dian)(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)未(wei)泄放悼，用(yong)萬用(yong)表(biao)測量AC電(dian)(dian)(dian)源線兩(liang)端(duan)的(de)正反向電(dian)(dian)(dian)阻(zu)及(ji)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器充(chong)電(dian)(dian)(dian)情(qing)況，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)值不應過低，否則(ze)電(dian)(dian)(dian)源內部可能存在短路。電(dian)(dian)(dian)容(rong)器應能充(chong)放電(dian)(dian)(dian)。脫(tuo)開(kai)負載，分別測量各組輸出端(duan)的(de)對(dui)地電(dian)(dian)(dian)阻(zu)，正常時，表(biao)針(zhen)應有(you)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器充(chong)放電(dian)(dian)(dian)擺動，最后指示(shi)的(de)應為該(gai)路的(de)泄放電(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)阻(zu)值。

2、加電檢測

通電(dian)(dian)后觀(guan)察電(dian)(dian)源是否有燒(shao)保險及(ji)個別元件冒煙等現象，若有要(yao)及(ji)時切(qie)斷供電(dian)(dian)進行檢修(xiu)。

測量高壓濾波(bo)電容兩端有無(wu)300伏輸出(chu)，若無(wu)應重點查整流二極管、濾波(bo)電容等。

測(ce)量高頻變壓(ya)器次(ci)級線(xian)圈有無輸出(chu)，若無應重點查(cha)開關管(guan)是否損(sun)壞，是否起振，保護(hu)電路是否動作(zuo)等，若有則應重點檢(jian)查(cha)各(ge)輸出(chu)側的整流(liu)二極管(guan)、濾波電容、三通穩壓(ya)管(guan)等。

如(ru)果電源啟動一下(xia)(xia)就停止，則該(gai)電源處于保(bao)(bao)(bao)護(hu)狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)(xia)，可直接測量PWM芯(xin)片保(bao)(bao)(bao)護(hu)輸入(ru)腳的電壓，如(ru)果電壓超(chao)出(chu)規定值，則說明電源處于保(bao)(bao)(bao)護(hu)狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)(xia)，應重點(dian)檢查產(chan)生保(bao)(bao)(bao)護(hu)的原因(yin)。

【開關電源常見故障維修→】

1、開關電(dian)(dian)(dian)(dian)源是(shi)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)變(bian)為高(gao)頻(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)能儲存到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)感、電(dian)(dian)(dian)(dian)容元件中，利用電(dian)(dian)(dian)(dian)感、電(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)特性(xing)將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)能按預定(ding)的(de)(de)要求釋(shi)放(fang)出來(lai)來(lai)改(gai)變(bian)輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)或(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)；線性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)源沒(mei)有高(gao)頻(pin)脈(mo)沖(chong)(chong)和(he)儲存元件，它利用元器件線性(xing)特性(xing)在負載變(bian)化時瞬間反饋(kui)控(kong)制輸入達到(dao)穩(wen)定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)。

2、開關電源可以降壓(ya)，也可以升壓(ya)；線性(xing)電源只能降壓(ya)。

3、開關電源(yuan)效率高；線性電源(yuan)效率低。

4、線性電(dian)源控(kong)制速(su)度快，波紋(wen)小；開(kai)關電(dian)源波紋(wen)大。