高頻開關(guān)電源工作原理,電路原理-KIA MOS管

高頻開關(guān)電源

高頻開關(guān)電源是一種采用高頻開關(guān)器件（如MOSFET、IGBT等）進行開關(guān)操作的電源系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源，高頻開關(guān)電源具有體積小、效率高、重量輕、功率密度大等優(yōu)點，廣泛應用于電子設備、通信設備、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

構(gòu)成：

1.輸入端：接收交流電源供給。通常包括濾波器、整流器和功率因數(shù)校正電路（PFC）等組件，用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并改善功率因數(shù)。

2.直流/直流轉(zhuǎn)換器：也稱為DC-DC轉(zhuǎn)換器，是高頻開關(guān)電源的核心部分。它包括開關(guān)管、變壓器、輸出濾波器、反饋控制回路和保護電路等組件，用于將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出直流電。

3.控制器和驅(qū)動電路：負責控制開關(guān)器件的開關(guān)操作和輸出電壓的調(diào)節(jié)?？刂破魍ǔ２捎肞WM（脈沖寬度調(diào)制）控制方式，根據(jù)反饋信號調(diào)整開關(guān)器件的導通時間，以控制輸出電壓的穩(wěn)定性。

高頻開關(guān)電源工作原理

高頻開關(guān)電源通過高頻變換實現(xiàn)高效率電能轉(zhuǎn)換，高頻開關(guān)電源是由輸入濾波、整流濾波、高頻變換、輸出整流濾波和控制電路組成。輸入交流電經(jīng)整流濾波后，通過高頻變換器（采用MOSFET或IGBT）以50-100kHz頻率交替導通/截止，將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電。該高頻交流電經(jīng)輸出整流濾波后得到穩(wěn)定直流電?？刂齐娐吠ㄟ^調(diào)整開關(guān)管占空比（導通時間占比）維持輸出電壓穩(wěn)定。

輸入整流濾波

1、高頻開關(guān)電源的輸入一般是交流電，通過整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。常用的整流電路是由四個二極管組成的橋式整流電路，當交流電的正半周時，兩個二極管導通，電流通過負載；在負半周時，另外兩個二極管導通，這樣就可以在負載兩端得到一個脈動的直流電。

2、經(jīng)過濾波電路對整流后的脈動直流電進行濾波。濾波電路通常由電容和電感組成，電容可以儲存電荷，電感可以阻止電流的突變。例如，在電容輸入式濾波電路中，電容與負載并聯(lián)，利用電容的充電和放電特性，將脈動直流電中的交流成分濾除，得到比較平滑的直流電。

高頻變換

1、濾波后的直流電進入高頻變換器。高頻變換器的核心是開關(guān)管，通常是功率MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）或IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）。這些開關(guān)管在控制電路的驅(qū)動下，以很高的頻率（幾十kHz到幾百kHz）不斷地導通和截止。

2、當開關(guān)管導通時，輸入的直流電能通過變壓器的初級繞組儲存能量；當開關(guān)管截止時，變壓器的初級繞組中的磁場能量不能突變，會在次級繞組中感應出電動勢。根據(jù)變壓器的匝數(shù)比，次級繞組可以得到不同幅值的電壓。例如，如果次級繞組匝數(shù)比初級繞組匝數(shù)多，就可以實現(xiàn)升壓；反之則可以降壓。

輸出整流濾波

1、變壓器次級繞組輸出的是高頻交流電。為了得到穩(wěn)定的直流電輸出，需要再次進行整流和濾波。整流一般采用肖特基二極管，因為肖特基二極管具有正向壓降低、恢復時間短的優(yōu)點，能夠適應高頻整流的要求。

2、經(jīng)過整流后的高頻脈沖直流電通過濾波電路進一步濾除高頻成分。濾波電路可能是由多個電容和電感組成的LC或π型濾波電路。這些電容和電感能夠?qū)⒏哳l成分旁路或衰減，使輸出電壓更加平滑，最終得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。

控制與反饋調(diào)節(jié)

1、高頻開關(guān)電源有一個控制電路，其主要功能是控制開關(guān)管的導通和截止時間，也就是占空比。控制電路根據(jù)輸出電壓反饋信號來調(diào)整占空比。反饋信號通常是通過對輸出電壓進行采樣得到的。

2、當輸出電壓升高時，反饋信號會告訴控制電路，控制電路會減小開關(guān)管的導通時間，從而降低輸出電壓；反之，當輸出電壓降低時，控制電路會增加開關(guān)管的導通時間，以提高輸出電壓。這樣就可以使輸出電壓保持在設定的穩(wěn)定值附近，實現(xiàn)對輸出電壓的精確控制。

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