什么是開關電源

開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源是(shi)利用現代電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)(zi)技術，控制(zhi)開(kai)關(guan)管開(kai)通和關(guan)斷(duan)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)比(bi)率(lv)，維持穩定輸出電(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)一種電(dian)(dian)源，開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源一般由(you)脈沖寬度(du)調制(zhi)（PWM）控制(zhi)IC和MOSFET構成(cheng)。隨著電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)(zi)技術的(de)(de)(de)發(fa)展和創(chuang)(chuang)新(xin)，使得開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源技術也在不斷(duan)地創(chuang)(chuang)新(xin)。目前，開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源以小型、輕量和高效率(lv)的(de)(de)(de)特點被(bei)廣泛(fan)應用幾(ji)乎所有的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)設備，是(shi)當今電(dian)(dian)子(zi)(zi)信息產(chan)業飛速(su)發(fa)展不可(ke)缺(que)少的(de)(de)(de)一種電(dian)(dian)源方式。

開關電源用途

開關電(dian)(dian)源(yuan)產品(pin)廣(guang)泛應用于(yu)工(gong)(gong)業(ye)自動化控(kong)(kong)制、軍工(gong)(gong)設(she)(she)備(bei)、科研設(she)(she)備(bei)、LED照明、工(gong)(gong)控(kong)(kong)設(she)(she)備(bei)、通訊設(she)(she)備(bei)、電(dian)(dian)力設(she)(she)備(bei)、儀器(qi)儀表、醫療(liao)設(she)(she)備(bei)、半導體制冷制熱(re)、空氣凈化器(qi)，電(dian)(dian)子冰箱(xiang)，液晶顯示器(qi)，LED燈(deng)具，通訊設(she)(she)備(bei)，視聽產品(pin)，安防監控(kong)(kong)，LED燈(deng)袋，電(dian)(dian)腦機箱(xiang)，數碼產品(pin)和(he)儀器(qi)類等領域。

開關電源種類

開關電源(yuan)可(ke)分(fen)為(wei)AC/DC和DC/DC兩大類(lei)，DC/DC變換(huan)器(qi)現已(yi)實現模(mo)塊(kuai)化(hua)，且(qie)設計技(ji)術及(ji)生產工藝(yi)在國內外(wai)均(jun)已(yi)成(cheng)熟(shu)和標準化(hua)；AC/DC的模(mo)塊(kuai)化(hua)，因其自身的特性(xing)使得在模(mo)塊(kuai)化(hua)的進程中，遇到較(jiao)為(wei)復雜(za)的技(ji)術和工藝(yi)制(zhi)造(zao)問(wen)題。

（1）DC/DC變換

DC/DC變(bian)換(huan)是(shi)將固定的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)變(bian)換(huan)成可變(bian)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)，也(ye)稱為直(zhi)流(liu)斬(zhan)波(bo)。斬(zhan)波(bo)器的(de)工(gong)作(zuo)方式(shi)有兩種，一是(shi)脈寬調制方式(shi)Ts不變(bian)，改變(bian)ton（通用），二是(shi)頻率調制方式(shi)，ton不變(bian)，改變(bian)Ts（易產生干擾）。其具體的(de)電(dian)路(lu)由以下幾類：

A、Buck電路——降(jiang)壓(ya)斬波器，其輸(shu)出平均電壓(ya)U0小于輸(shu)入電壓(ya)Ui，極性相同(tong)。

B、Boost電路——升壓斬(zhan)波器，其輸出平(ping)均電壓U0大(da)于(yu)輸入電壓Ui，極性相同。

C、Buck-Boost電(dian)路(lu)——降(jiang)壓或升(sheng)壓斬波器，其(qi)輸(shu)出平均電(dian)壓U0大于或小于輸(shu)入電(dian)壓Ui，極性相反，電(dian)感傳輸(shu)。

D、Cuk電(dian)路——降(jiang)壓或升壓斬波器，其輸(shu)(shu)出平均(jun)電(dian)壓U0大于或小于輸(shu)(shu)入電(dian)壓Ui，極(ji)性相反，電(dian)容(rong)傳輸(shu)(shu)。

（2）AC/DC變換

AC/DC變換是將交流(liu)變換為直流(liu)，其功(gong)率(lv)流(liu)向可以是雙(shuang)向的，功(gong)率(lv)流(liu)由電源流(liu)向負載(zai)的稱(cheng)為“整(zheng)流(liu)”，功(gong)率(lv)流(liu)由負載(zai)返回電源的稱(cheng)為“有源逆變”。

AC/DC變(bian)換按(an)電(dian)路(lu)(lu)(lu)的接線(xian)方式(shi)可分(fen)為(wei)，半波(bo)電(dian)路(lu)(lu)(lu)、全波(bo)電(dian)路(lu)(lu)(lu)。按(an)電(dian)源相(xiang)(xiang)數可分(fen)為(wei)，單相(xiang)(xiang)、三相(xiang)(xiang)、多相(xiang)(xiang)。按(an)電(dian)路(lu)(lu)(lu)工作象(xiang)限又可分(fen)為(wei)一象(xiang)限、二象(xiang)限、三象(xiang)限、四(si)象(xiang)限。

開關電源的組成

開關電(dian)源大致由主電(dian)路(lu)(lu)、控制電(dian)路(lu)(lu)、檢(jian)測電(dian)路(lu)(lu)、輔助(zhu)電(dian)源四(si)大部份組成（如圖）。

（1）主電路

沖擊電(dian)流限幅：限制接通(tong)電(dian)源瞬間輸入(ru)側(ce)的沖擊電(dian)流。

輸入濾(lv)波器：其作用是(shi)過濾(lv)電網存(cun)在的(de)雜波及阻礙本機產生(sheng)的(de)雜波反饋回電網。

整流與濾(lv)波：將(jiang)電網交流電源直接整流為較(jiao)平(ping)滑(hua)的直流電。

逆(ni)變：將整流(liu)后(hou)的直流(liu)電(dian)變為(wei)高(gao)頻(pin)交流(liu)電(dian)，這是(shi)高(gao)頻(pin)開(kai)關電(dian)源的核心部(bu)分。

輸出整流與(yu)濾波(bo)：根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。

（2）控制電路

一(yi)方(fang)面(mian)(mian)從輸出端取樣，與設(she)定(ding)值進(jin)行(xing)比較，然后去控(kong)制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wen)定(ding)，另一(yi)方(fang)面(mian)(mian)，根據測試(shi)電(dian)路(lu)提供的數據，經保(bao)護電(dian)路(lu)鑒別，提供控(kong)制電(dian)路(lu)對電(dian)源進(jin)行(xing)各(ge)種保(bao)護措施。

（3）檢測電路

提(ti)供(gong)保(bao)護電路中正在運行中各種參數和各種儀(yi)表數據。

（4）輔助電源

實現電源的軟件（遠程）啟動，為保護電路和控制電路（PWM等芯片）工作供電。【詳細】

開關電源工作原理

開(kai)(kai)關(guan)(guan)電源就是采用功率半(ban)導體器件(jian)(jian)(jian)作(zuo)為開(kai)(kai)關(guan)(guan)元件(jian)(jian)(jian)，通過周期性通斷(duan)開(kai)(kai)關(guan)(guan)，控制開(kai)(kai)關(guan)(guan)元件(jian)(jian)(jian)的(de)占空(kong)比來調整輸出(chu)電壓。開(kai)(kai)關(guan)(guan)元件(jian)(jian)(jian)以一定(ding)(ding)的(de)時(shi)(shi)(shi)間間隔重復地接(jie)通和(he)斷(duan)開(kai)(kai)，在開(kai)(kai) 關(guan)(guan)無件(jian)(jian)(jian)接(jie)通時(shi)(shi)(shi)輸入電源Vi通過開(kai)(kai)關(guan)(guan)S和(he)濾波(bo)電路(lu)向負載(zai)RL提供能量(liang)，當開(kai)(kai)關(guan)(guan)S斷(duan)開(kai)(kai)時(shi)(shi)(shi)，電路(lu)中的(de)儲能裝置(zhi)（L1、C2、二極管D組成的(de)電路(lu)）向負載(zai)RL釋放(fang) 在開(kai)(kai)關(guan)(guan)接(jie)通時(shi)(shi)(shi)所儲存的(de)能量(liang)，使負載(zai)得到連續而穩定(ding)(ding)的(de)能量(liang)。

VO=TON/T*Vi；

VO 為(wei)負載(zai)兩端的(de)(de)電壓平(ping)均值；TON 為(wei)開關(guan)每次接通的(de)(de)時(shi)間；T 為(wei)開關(guan)通斷(duan)的(de)(de)工作周期；

由式可(ke)知，改(gai)(gai)變(bian)(bian)開關接通(tong)(tong)時間(jian)(jian)和(he)工作(zuo)周期(qi)的(de)比(bi)(bi)(bi)例，VO間(jian)(jian)電壓(ya)平(ping)均(jun)值也隨之改(gai)(gai)變(bian)(bian)，因此，隨著負載及(ji)輸(shu)入(ru)電源電壓(ya)的(de)變(bian)(bian)化自動調整TON和(he)T的(de)比(bi)(bi)(bi)例便(bian)使輸(shu)出電壓(ya)VO 維持不變(bian)(bian)。改(gai)(gai)變(bian)(bian)接通(tong)(tong)時間(jian)(jian)TON和(he)工作(zuo)周期(qi)比(bi)(bi)(bi)例亦即改(gai)(gai)變(bian)(bian)脈(mo)沖的(de)占空(kong)比(bi)(bi)(bi)，這種方法稱為(wei)“時間(jian)(jian)比(bi)(bi)(bi)率控制”（TimeRationControl，縮寫為(wei) TRC）。

按TRC控制(zhi)原理，有(you)三種(zhong)方式：

（1）脈沖寬度調制（PulseWithModulation，縮寫(xie)為(wei)PWM）：開(kai)關周(zhou)期恒(heng)定(ding)，通(tong)過改變脈沖寬度來(lai)改變占空比(bi)的方式。

（2）脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，縮寫為PFM）：導(dao)通(tong)脈沖寬度恒定，通(tong)過改變開關工作(zuo)頻率來改變占空比的方式。

（3）混合調制：導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。【詳細】

1、選用(yong)合適的輸入電壓(ya)范圍(wei)。以(yi)交流(liu)輸入為例，常用(yong)的輸入電壓(ya)規(gui)格有(you)110V，220V，所以(yi)相應就有(you)了110V、220V交流(liu)切(qie)換(huan)，以(yi)及通用(yong)輸入電壓(ya)（AC：85V-264V）三種規(gui)格。應根據使(shi)用(yong)地區選定輸入電壓(ya)規(gui)格。

2、選(xuan)擇(ze)合適的功率。開關電(dian)(dian)源在工作時會(hui)消耗一部分功率，并以(yi)熱量的形式(shi)釋放(fang)出(chu)來。為了使電(dian)(dian)源的壽(shou)命增長，建議選(xuan)用(yong)多30%輸出(chu)功率額定的機(ji)種。

3、考慮(lv)負載(zai)特性。為(wei)了(le)提高系(xi)統的可靠性，建議開關(guan)電源工(gong)作在50%-80%負載(zai)為(wei)佳，即假設所用功率為(wei)20W，應(ying)選用輸出功率為(wei)25W-40W的開關(guan)電源。

4、如果(guo)負(fu)載是(shi)馬(ma)達、燈(deng)泡或(huo)電容性負(fu)載，當開機瞬間時(shi)(shi)(shi)電流較大(da)，應選用合適(shi)電源以免過載。如果(guo)負(fu)載是(shi)馬(ma)達時(shi)(shi)(shi)應考慮停(ting)機時(shi)(shi)(shi)電壓倒灌。

5、此外尚需(xu)考慮電源(yuan)(yuan)的(de)工作環(huan)境溫度，及有無額外的(de)輔助(zhu)散熱設(she)備，在過高a的(de)環(huan)溫電源(yuan)(yuan)需(xu)減額輸(shu)出。需(xu)參考環(huan)溫對輸(shu)出功率的(de)減額曲線。

6、根(gen)據應(ying)用所需選(xuan)擇各項(xiang)功能：

保護(hu)功能：過(guo)電壓(ya)保護(hu)（OVP）、過(guo)溫度保護(hu)（OTP）、過(guo)負載(zai)保護(hu)（OLP）等(deng)。

應用功能：信號功能（供電(dian)(dian)正(zheng)常、供電(dian)(dian)失(shi)效(xiao)）、遙(yao)控功能、遙(yao)測功能、并(bing)聯(lian)功能等。

特殊功(gong)能：功(gong)因(yin)矯正(zheng)（PFC）、不斷電（UPS）

7、選(xuan)擇所需符合(he)的安規及(ji)電磁兼容（EMC）認證。

根據使用情況，定(ding)出(chu)需要(yao)的輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流；電(dian)(dian)源(yuan)的尺寸、安裝(zhuang)方式和安裝(zhuang)孔(kong)位；有(you)幾路(lu)輸(shu)出(chu)，各(ge)路(lu)輸(shu)出(chu)是(shi)否(fou)需要(yao)電(dian)(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)；輸(shu)入電(dian)(dian)壓(ya)范(fan)圍；根據環境溫度，決定(ding)開關電(dian)(dian)源(yuan)的降額程度，電(dian)(dian)源(yuan)功率；是(shi)否(fou)需要(yao)認證及(ji)安規(gui)標(biao)準(zhun)；電(dian)(dian)源(yuan)的冷卻方式：自(zi)然冷卻或強制風冷；電(dian)(dian)磁兼(jian)容標(biao)準(zhun)。

8、盡量選用廠家(jia)的(de)標準(zhun)電(dian)源，包括標準(zhun)尺寸(cun)(cun)和輸出(chu)電(dian)壓(ya)。這樣(yang)貨期(qi)(qi)比(bi)較(jiao)快(kuai)；相(xiang)反(fan)，特殊的(de)尺寸(cun)(cun)和輸出(chu)電(dian)壓(ya)，則會延(yan)長貨期(qi)(qi)、增加成本。

9、選擇品牌。開關電源作為電子設備的心臟，對電子設備的安全可靠運行有著至關重要的作用。所以選擇品牌的開關電源也很重要。【詳細】

1、使用(yong)電源前，先確定(ding)輸(shu)入輸(shu)出電壓規格(ge)與所用(yong)電源的標(biao)稱值是否相符。

2、通(tong)電之前，檢查輸入(ru)輸出的引線是否連接正確，以免(mian)損壞用戶設備。

3、檢(jian)查安裝是否牢固，安裝螺絲(si)與電源板器件有無接觸(chu)，測量外(wai)殼與輸(shu)入、輸(shu)出的絕緣電阻，以免(mian)觸(chu)電。

4、為保證使用的安全性(xing)和減(jian)少干(gan)擾，請(qing)確保接地端可靠接地。

5、多(duo)路輸(shu)(shu)出(chu)(chu)的(de)(de)電(dian)源(yuan)一(yi)般(ban)(ban)分主(zhu)(zhu)、輔輸(shu)(shu)出(chu)(chu)，主(zhu)(zhu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)特性優(you)于(yu)輔輸(shu)(shu)出(chu)(chu)，一(yi)般(ban)(ban)情(qing)況(kuang)下輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)流大的(de)(de)為主(zhu)(zhu)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)。為保證輸(shu)(shu)出(chu)(chu)負載調整(zheng)率和(he)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)動態等指標(biao)，一(yi)般(ban)(ban)要求每(mei)路至少帶10%的(de)(de)負載。若(ruo)用輔路不用主(zhu)(zhu)路，主(zhu)(zhu)路一(yi)定加適當的(de)(de)假負載。具體參見相應型號的(de)(de)規(gui)格(ge)書。

6、請注意：電源頻繁開關將會影響其壽命。工作環境及帶載程度也會影響其壽命。【詳細】

1、斷電情況下，“看、聞、問、量”

看：打開電源的外殼，檢查(cha)保(bao)險絲是否熔斷，再觀察電源的內(nei)部(bu)情況，如果(guo)發現電源的PCB板上有燒焦處或元(yuan)件(jian)(jian)破裂，則應重點檢查(cha)此處元(yuan)件(jian)(jian)及相(xiang)關電路元(yuan)件(jian)(jian)。

聞：聞一下電源內(nei)部是(shi)否有糊味，檢查是(shi)否有燒(shao)焦的元器件(jian)。

問：問一下電源損壞的經過，是否(fou)對電源進行違規操(cao)作(zuo)。

量(liang)：沒通電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)前，用(yong)萬(wan)用(yong)表量(liang)一下(xia)高壓電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓先(xian)。如(ru)果是開關(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)不起振(zhen)或開關(guan)管(guan)開路引起的(de)故障(zhang)，則大多數(shu)情況下(xia)，高壓濾(lv)波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓未泄放(fang)悼，用(yong)萬(wan)用(yong)表測(ce)量(liang)AC電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)線兩(liang)端(duan)的(de)正(zheng)反向電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)及(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)情況，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)值(zhi)不應過低，否(fou)則電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)內部可能存在(zai)短路。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器應能充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。脫開負載，分別(bie)測(ce)量(liang)各組輸出端(duan)的(de)對地電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)，正(zheng)常(chang)時，表針應有(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)擺動，最后指示的(de)應為(wei)該路的(de)泄放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)阻(zu)值(zhi)。

2、加電檢測

通電后(hou)觀察電源是否有燒保險(xian)及個別元件冒煙等現象，若有要及時切斷供(gong)電進行檢修。

測量(liang)高壓濾波電容(rong)兩端有(you)無(wu)300伏輸(shu)出，若無(wu)應(ying)重點查整流二極(ji)管(guan)、濾波電容(rong)等。

測(ce)量高頻變壓器次級線(xian)圈有(you)無輸出，若無應(ying)重點查開關管(guan)是(shi)否(fou)(fou)(fou)損壞，是(shi)否(fou)(fou)(fou)起(qi)振，保護電路是(shi)否(fou)(fou)(fou)動作等，若有(you)則應(ying)重點檢查各輸出側的(de)整流二極管(guan)、濾波電容(rong)、三通穩(wen)壓管(guan)等。

如果(guo)電(dian)(dian)源啟動(dong)一下就停(ting)止，則(ze)該電(dian)(dian)源處(chu)于保(bao)護(hu)狀(zhuang)態(tai)下，可直接測量(liang)PWM芯(xin)片保(bao)護(hu)輸入腳的(de)電(dian)(dian)壓，如果(guo)電(dian)(dian)壓超出規定值，則(ze)說(shuo)明電(dian)(dian)源處(chu)于保(bao)護(hu)狀(zhuang)態(tai)下，應重(zhong)點檢查產(chan)生(sheng)保(bao)護(hu)的(de)原因。

【開關電源常見故障維修→】

1、開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)是直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)轉變為高(gao)頻脈(mo)沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)，將電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)儲(chu)存到電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容元件(jian)中，利(li)用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)特(te)性(xing)將電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)按預定的(de)要求(qiu)釋(shi)放出(chu)來(lai)來(lai)改變輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓或(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)；線性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)沒有高(gao)頻脈(mo)沖(chong)和儲(chu)存元件(jian)，它利(li)用元器件(jian)線性(xing)特(te)性(xing)在負載變化時瞬間反(fan)饋控制(zhi)輸(shu)(shu)入達到穩定電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)。

2、開關電源(yuan)可以降壓(ya)，也可以升壓(ya)；線性電源(yuan)只能降壓(ya)。

3、開關電源(yuan)效率(lv)高；線(xian)性電源(yuan)效率(lv)低(di)。

4、線性電源控制速度(du)快，波(bo)(bo)紋(wen)小；開(kai)關(guan)電源波(bo)(bo)紋(wen)大。