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你真的了解開關電源嗎?大佬深入剖析開關電源!!
作者: 發布時間: 2022-04-02 閱讀: 0

開關電源是十分重要的器件之一,對於開關電源,我們應當有所認識。為增進大家對開關電源的認識,本文將對開關電源進行深入講解。如果你對開關電源具有興趣,不妨繼續往下閱讀哦。

選擇合適的開關電源的工作方式不同,他們的产生的電磁騷擾強度及所产生的電磁騷擾控製難度是不同的。例如:自激式開關電源在負載輕重不同時不但脈沖寬度會改變,其開關頻率變化很大,這樣給克服開關脈沖騷擾和控製其傳播帶來很大的難度;他激式開關電源開關頻率不變,它靠改變脈沖寬度來保持輸出穩定。顯然,他激式開關電源更容易控製電磁騷擾。隔離型開關電源比隔離型開關電源騷擾小。橋式整流产生的騷擾比其它整流方式产生的騷擾小。光耦隔離比變壓器隔離的騷擾更容易控製。對隔離型開關電源諧振型比極性反轉型騷擾小多了。

開關電源的工作頻率也與騷擾強度密相關。低的開關電源模塊工作頻率不但可以減小騷擾的高頻分量,其傳導騷擾和輻射騷擾的傳播效率會大大降低。實際策劃中,我們進行工作方式選擇時,彙總考慮其電磁容性能,這樣往往可以取到事半功倍的效果。至於工作頻率,在不增加成本和影響工作效率的情況下當然是越小越好。

經常被人們忽略的一點是,如果功率輸出不受電流或功率限製,則開關電源的最大可傳輸功率主要取決於開關電源中允許的最高工作溫度和冷卻組件。製造商的聲明上經常會誇大其詞,但如果不能供應預期的冷卻效果,可能會導致用戶方出現問題。因此,在選擇開關電源時,最好參考製造商供應的能效等級或功率損失。如果一家製造商允許組件的工作溫度明顯高於另一家更保守的製造商,則開關電源模塊的額定功率可能會高出許多;然而,這會大大降低其永久運行期間的可靠性。總體上,如今的開關電源可以說在開關技藝方面已達成最小化,任何進一步的體積減小只能通過散熱片或額外的空氣冷卻來達成。但額外的冷卻會增加成本,特別是空氣冷卻會产生噪音並可能帶來汙染,因此,這種方法有待商榷。

目前,用於開關電源的變電裝置主要通過諧振開關 FET 供應輸入電壓。這些組件價錢低廉,由於在零電壓或零電流點接通或關斷,它們的損耗率也非常低,因而非常適合 800 瓦左右電源的需要。如今,100 瓦以上開關電源的輸入端經常使用升壓轉換器,其功率因數(超過 95%)明顯高於僅使用整流器時的功率因數。此電路組件中必須集成附加電感。為使其保持盡量小的體積,不能簡單地在無電流或無電壓狀態下接通或關斷關聯的高頻斷路器。對於這種情形,使用創新的極速切換半導體開關斷路器便非常適合。尤其是,這種開關元件使用了基於砷化镓 (GaAs) 或碳化矽 (SiC) 材料的半導體。這些開關元件的傳輸頻率大約是傳統矽半導體的十倍。這與接通和關斷時的傳輸過程(切換過程)顯著加快有關。與矽 MOSFETS 相比,這些開關元件仍然非常昂貴,但它們的價錢正在下降,這對開關電源的價錢和性能的進一步擴展有顯著影響。

為了確保開關電源的輸入端能夠獲得符合允許限值的高功率因數,性能在 100 瓦以上的現代開關電源通常采用兩級策劃。轉換器产生預先調節的直流電,它采用調節方式可使該轉換器的輸入電流接近正弦。第二個轉換器通常策劃為諧振轉換器,它將電壓轉換到較低的水平,並將輸入電壓與輸出電壓分離。進一步的擴展開關電源模塊將不斷縮小至更合適的尺寸,功率密度也將不斷增加,盡管無法再現過去 10 至 20 年間的擴展速度。

與過去相比,限製因素另外在於以余熱形式釋放的功率損耗,隨着尺寸的不斷縮小,釋放的難度也將越來越大。