現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子方向轉(zhuǎn)變。而在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。

從1955年美國羅耶(GH.Roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開端，到現(xiàn)今開關(guān)電源技術(shù)成為電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展中不可缺少的電源方式。

開關(guān)電源技術(shù)憑什么成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)最核心地位?它的成功僅僅依靠是它偏小型化便于與電子設(shè)備安裝嗎?

什么是開關(guān)電源

開關(guān)電源是開關(guān)穩(wěn)壓電源的簡稱，一般指輸入為交流電壓、輸出為直流電壓的AC(交流電)-DC(直流電)交換器。開關(guān)電源內(nèi)部的功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達(dá)75%～90%，比普通線性穩(wěn)壓電源提高一倍。

開關(guān)電源和線性電源有什么區(qū)別?

簡單來說，線性電源的調(diào)壓可以看成調(diào)阻值，相當(dāng)于通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓發(fā)生改變，而開關(guān)電源是通過調(diào)節(jié)開關(guān)的頻率使得電壓發(fā)生變化。同時(shí)，開關(guān)電源與線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，只是二者增長速率各異。

線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源。

因此，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)不斷突破與創(chuàng)新，這一個(gè)成本問題，反而讓開關(guān)電源技術(shù)向低輸出電力端移動(dòng)，為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。

開關(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源開關(guān)電源由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制(金氧半場效晶體管)構(gòu)成。

開關(guān)電源是由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電路四大部分組成。開關(guān)電源，顧名思義，相當(dāng)于這里有一扇門，一扇門讓電流通過，另一扇門讓電流停止通過。那么什么是門?

XED-15A12VWT內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

開關(guān)電源有的采用可控硅，有的采用開關(guān)管，這些都是依靠基極、(開關(guān)管)控制極(可控硅)上加上脈沖信號來完成導(dǎo)通和截止，使得電子開關(guān)器不斷地‘接通’和‘關(guān)斷’，讓電子開關(guān)器件對輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。

開關(guān)電源優(yōu)點(diǎn)

電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入80年代后計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源化，到90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器領(lǐng)域。

短短的十年之間，開關(guān)電源技術(shù)迅速占領(lǐng)電力電子設(shè)備的核心地位，難道這僅僅是因?yàn)殚_關(guān)電源體積小的?

其實(shí)從開關(guān)電源的原理圖可以了解到：它沒有采用笨重的工頻變壓器，同時(shí)因?yàn)檎{(diào)整管上的耗散功率大幅度降低，從而省去較大的散熱片。這使得開關(guān)電源的體積變小，重量輕。但是，開關(guān)電源最大優(yōu)點(diǎn)是——功耗小，效率高。在開關(guān)電源電路中，晶體管在激勵(lì)信號的激勵(lì)下，它不斷重復(fù)‘導(dǎo)通’‘截至’的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度極快，頻率在50HZ只有，使得電源效率大大的提高。

其實(shí)，開關(guān)電源穩(wěn)壓范圍寬。從開關(guān)電源的輸出電壓是有激勵(lì)信號的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號信號電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。

所以，開關(guān)電源技術(shù)的快速成為電力電子設(shè)備中一份子，不無無道理。

注意：

開關(guān)電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz，是線性穩(wěn)壓電源的1000倍，這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍;即使采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了500倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開關(guān)電源時(shí)，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/500~1/1000。