開關電源如何工作主要應用在什么領域
開關電源不同于線性電源,開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區)及全閉模式(截止區)之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點,切換之間的轉換會有較高的耗散,但時間很短,因此比較節省能源,產生廢熱較少。理想上,開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩壓是透過調整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的,線性電源在產生輸出電壓的過程中,晶體管工作在放大區,本身也會消耗電能。開關電源的高轉換效率是其一大優點,而且因為開關電源工作頻率高,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,開關電源比線性電源要好。不過開關電源比較復雜,內部晶體管會頻繁切換,若切換電流尚加以處理,可能會產生噪聲及電磁干擾影響其他設備,而且若開關電源沒有特別設計,其電源功率因數可能不高。
開關電源產品廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設備,視聽產品,安防監控,LED燈帶,電腦機箱,數碼產品和儀器類等領域。
噪音來源于PCB設計、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波。多是電路穩定余度不夠引起。理論上可以用系統控制理論中的頻域法/時域法或勞斯判據做理論分析。現在,可以用計算機仿真方法方便的驗證電路穩定性,以避免自激振蕩發生,有多款軟件可以用。對于已經做好的電路,可以增加輸出濾波電容或電感、改變信號反饋位置、增加PI調節的積分電容、減少開環放大倍數等方法改善。
2、PCB設計
主要是EMI噪音引起,射頻噪音調整PI調節器,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元件太遠,是否有大的C形環繞布線等。
控制電路的PCB線至少有兩點以上和功率電路共用。PCB覆銅線并非理想導體,它總是可以等效成電感或電阻體,當功率電流流過了和控制回路共用的PCB線,在PCB上產生電壓降落,控制電路各節點分散在不同位置時,功率電流引起的電壓降對控制網絡家入了擾動,使電路發出噪音。這顯現多發生在功率地線上,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,局部會發生泛音或1/N頻率的共振。改變開關頻率和磁元件浸漆可以改善。
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