開關(guān)電源如何工作主要應(yīng)用在什么領(lǐng)域
開關(guān)電源不同于線性電源,開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點,切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散,但時間很短,因此比較節(jié)省能源,產(chǎn)生廢熱較少。理想上,開關(guān)電源本身是不會消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時間來達到。相反的,線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中,晶體管工作在放大區(qū),本身也會消耗電能。開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點,而且因為開關(guān)電源工作頻率高,可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,因此開關(guān)電源也會比線性電源的尺寸要小,重量也會比較輕。
若電源的高效率、體積及重量是考慮重點時,開關(guān)電源比線性電源要好。不過開關(guān)電源比較復(fù)雜,內(nèi)部晶體管會頻繁切換,若切換電流尚加以處理,可能會產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備,而且若開關(guān)電源沒有特別設(shè)計,其電源功率因數(shù)可能不高。
開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設(shè)備,視聽產(chǎn)品,安防監(jiān)控,LED燈帶,電腦機箱,數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
噪音來源于PCB設(shè)計、電路振蕩和磁元件三方面:
1、電路震蕩
電源輸出有很大的低頻穩(wěn)波。多是電路穩(wěn)定余度不夠引起。理論上可以用系統(tǒng)控制理論中的頻域法/時域法或勞斯判據(jù)做理論分析?,F(xiàn)在,可以用計算機仿真方法方便的驗證電路穩(wěn)定性,以避免自激振蕩發(fā)生,有多款軟件可以用。對于已經(jīng)做好的電路,可以增加輸出濾波電容或電感、改變信號反饋位置、增加PI調(diào)節(jié)的積分電容、減少開環(huán)放大倍數(shù)等方法改善。
2、PCB設(shè)計
主要是EMI噪音引起,射頻噪音調(diào)整PI調(diào)節(jié)器,使輸出誤差信號中包含擾動。主要查看高頻電容是否離開關(guān)元件太遠(yuǎn),是否有大的C形環(huán)繞布線等。
控制電路的PCB線至少有兩點以上和功率電路共用。PCB覆銅線并非理想導(dǎo)體,它總是可以等效成電感或電阻體,當(dāng)功率電流流過了和控制回路共用的PCB線,在PCB上產(chǎn)生電壓降落,控制電路各節(jié)點分散在不同位置時,功率電流引起的電壓降對控制網(wǎng)絡(luò)家入了擾動,使電路發(fā)出噪音。這顯現(xiàn)多發(fā)生在功率地線上,注意單點接地可以改善。
3、磁元件
磁材有磁至應(yīng)變的特點,漆包線也會在泄露磁場中受到電動力的左右,這些因素的共同作用下,局部會發(fā)生泛音或1/N頻率的共振。改變開關(guān)頻率和磁元件浸漆可以改善。
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