开关电源是现代电子电器和电子设备(如电视机、VCD、个人计算机、测试仪器、生物医学仪器等)的心脏和动力。标志开关电源特性的参数有 输出电压和输出功率、开关频率、噪声和带载时参数的变化等。在同一参数要求下还有体积、重量、外观尺寸、效率、可靠性、对的电磁 干扰等性能指标。人们可以依此设计制造出完美满意的开关电源。
一般的电源,如直接从市电或电池吸取的原生态电能,在某种意义上来说是一种质量较差的“粗电”,这些“粗电”必须要经过转换才能成 为满足于设备要求的“精电”,开关电源就是把市电的“粗电”转换成直流电压稳定的“精电”的一种电源设各。
(1)AC/DC转换:将交流电压转换成某一数值的直流电压,俗称整流或顺变,常用的整流技术就是最基本、最简单的AC/DC转换。
(3)DC/AC转换:将直流电压转换成某种波形、某一种电压的交流电,俗称逆变(Inver-s1ON)。
(4)AC/AC转换:将一种波形、频率、电压的交流电转换成另一种波形、频率、电压的交流电,实现交一交变压变频(Cgc1o-Conversion)。 AC/AC转换也可以用整流和逆变的方式来完成。
广说,凡是采用半导体功率开关器件作为开关管,通过对开关管的高频开通与关断控制,将一种电能形态转换成为另一种电能形态的装 置,叫做开关转换器。以开关转换器为主要组成部分,用闭环自动控制来稳定输出电压,并在电中加人环节的电源,叫做开关电源 (Switching Power Supply)。如果用高频PWM DC/DC转换器作为开关电源的开关转换器时,就称为高频开关电源。这也就是说高频PWM DC/DC 转换器是开关电源转换的核心,是开关电源主电的主要组成部分。
如图1所示的开关电源基本原理图,就是采用Buck PWM DC/DC转换器作为开关调节器的高频开关电源。实际上1.2.1节中所述的14种PWM DC/DC 转换器都可以作为高频开关电源主电的主要组成部分,都可以作为开关电源的转换核心。因此就可以得到通用高频开关电源的基本原理电 框图,如图2所示。在设计时可以根据不同的使用场合和使用要求,选用不同的PWM DC/DC转换器作为电的主要组成部分或转换核心。
如图2所示的通用高频开关电源框图,是由以下四部分电组成的:一是市电输人的整流滤波电,其作用是将市电输入的交流电压υac转换 成纹波较小的直流电压Udc;二是开关电源的主要组成部分,也是开关电源的核心DC/DC转换器。其作用是将市电输人经过整流滤波的直流电压Udc(粗电),进行PWM控制和DC/DC转换,得到另一种数值的直流稳定电压Uo(精电);三是检测控制电。其作用是通过R(和凡组成的分压器检测出输出电压Uo的值,将Uo通过误差放大器与参考电压UREF进行比较,得到误差值Uea,将Uea通过脉宽调制器PWM与锯齿波电压进行比较,得到PWM矩形波脉冲列,此脉冲列通过驱动器并以负反馈的方式,对DC/DC转换器进行PWM控制,将粗电Udc转换成另一种数值的直流稳定电压Uo(精电),达到稳定输出电压的目的;四是开关电源的电(在如图2中未画出来),其作用是开关电源安全稳定的工作。