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直流开关电源-LQS |
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定义与工作原理 定义:直流开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。它通过控制开关器件(如 MOSFET 或 IGBT)的导通和关断时间来调整输出电压,实现电能的转换和稳压功能。 工作原理:其核心部分是高频变换器。首先,输入的交流电经过整流桥进行整流,将交流电转换为直流电。然后,这个直流电进入高频变换器,在高频变换器中,开关器件按照一定的频率(通常为几十 kHz 到几百 kHz)快速地导通和关断。当开关器件导通时,能量存储在电感等储能元件中;当开关器件关断时,储能元件释放能量,经过滤波电路(通常由电容和电感组成)后,输出稳定的直流电。例如,在一个简单的降压型直流开关电源中,通过调整开关器件的占空比(导通时间与周期的比值),可以改变输出电压的大小。
特点 高效节能:直流开关电源的效率通常较高,能够达到 70% - 95% 左右。这是因为开关电源采用了高频开关技术,相比于传统的线性电源,其功率损耗主要集中在开关器件的导通和关断过程中的少量损耗,而不是像线性电源那样在调整管上有较大的电压降和电流通过导致的持续功率损耗。例如,在一些对能源消耗较为敏感的电子设备(如服务器电源)中,使用直流开关电源可以有效降低能耗。 体积小、重量轻:由于采用了高频变压器和高频开关技术,直流开关电源可以使用小型的磁性元件和电容。高频变压器的体积比传统的工频变压器小很多,而且开关电源不需要像线性电源那样使用大体积的散热器。例如,在便携式电子设备中,小体积、轻重量的直流开关电源能够满足设备对空间和重量的要求。 输出电压稳定:直流开关电源具有良好的稳压性能。通过反馈控制电路,它可以实时监测输出电压,并与设定的参考电压进行比较。根据比较结果,调整开关器件的导通和关断时间,从而使输出电压保持稳定。其输出电压的纹波系数较小,一般在 1% - 5% 左右,能够为负载提供较为稳定的直流电源。 可调节性强:直流开关电源的输出电压和电流通常是可以调节的。通过改变控制电路的参数或者外部的控制信号,可以在一定范围内调整输出电压和电流的大小,以满足不同负载的需求。例如,在实验室的电源设备中,可以根据实验要求灵活地调整输出电压和电流。
分类 降压型(Buck):输出电压低于输入电压。其工作原理是在开关器件导通时,输入电压对电感充电,同时向负载供电;开关器件关断时,电感通过续流二极管向负载释放能量,从而实现降压功能。常用于需要将较高的输入电压转换为较低的稳定输出电压的场合,如计算机主板的电源部分。 升压型(Boost):输出电压高于输入电压。当开关器件导通时,电感储能;开关器件关断时,电感和输入电源一起向负载和输出电容充电,实现升压。在一些需要将低电压电池(如锂电池)的电压升高以满足负载要求的设备(如移动电源为高电压设备充电)中广泛应用。 升降压型(Buck - Boost):输出电压可以高于或低于输入电压。它结合了降压和升压的原理,通过复杂的电路控制,能够在输入电压变化较大的情况下,提供稳定的输出电压,适用于输入电压不稳定但要求输出电压相对稳定的应用场景。
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