2 开关电源模块（开关电源结构与稳压原理（方框图））

制作人：张伟华 开关电源结构与稳压原理（方框图） 名教师黄洪刚工作室 开关电源介绍 1 开关电源用途 2 开关电源分类 3 开关电源结构方框图介绍 4 目录 开关电源稳压原理方框图介绍 5 2 普通高校对口招生电子信息类职业技能考试大纲 1.了解开关电源种类及结构框图； 2.了解开关电源稳压原理及框图。 3 一、开关电源介绍 开关电源又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。 开关电源的输入通常是交流电源（如市电）或直流电源，输出面向的通常是需要直流电源的设备或电路模块，如直流电机、伺服电机、变频器、电感加热装置等。 4 二、开关电源主要用途介绍 因其有稳定电压输出、增加电路效率、降低热损失、支持大范围的输入电压、更小巧的体积等优点，而广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯带，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。 5 三、开关电源主要分类介绍 现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。本节内容主要介绍直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类依赖DC/DC转换器分类，即直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类基本相同，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。 6 四、开关电源结构方框图介绍 开关电源结构方框图 输入电源滤波电路 开关器 直流输出电路 控制电路 保护电路 开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源，近年来被广泛应用。它的基本结构由开关器、输入电源滤波电路、直流输出电路、控制电路、保护电路等部分组成。各部分功用分别如下： 开关器作为开关电源的核心部件，它的主要作用是对输入电流进行切换，以控制输出电流和电压。开关器其工作原理是在“开”和“关”的两种状态下，控制输入电流的通断，从而实现输出效果的控制。 输入电源滤波电路的作用是将输入电流进行滤波和削波，去除杂波和干扰信号，提高输出电压的稳定性和纯度，以确保开关电源的正常工作。 7 四、开关电源结构方框图介绍 开关电源结构方框图 输入电源滤波电路 开关器 直流输出电路 控制电路 保护电路 直流输出电路作用是对开关器输出的脉冲信号进行滤波和调节，将其转化为稳定的直流电流，作为外部设备所需的电源供电。直流输出电路的设计应根据需求进行合理的匹配，以确保输出的电流和电压符合相关的规范和标准。 控制电路主要功能是控制开关器的开关状态，实现输出电流和电压的控制。控制电路包括脉冲宽度调制(PWM)电路、电压反馈电路、电流反馈电路等。其中，PWM技术是开关电源最常用的控制方法，通过调节脉冲宽度和频率来控制开关器及其输出效果。 保护电路是开关电源不可缺少的一部分，主要负责监测和保护整个开关电源的正常工作。保护电路包括过温、短路、过流等保护机制，当开关电源出现异常情况时，保护电路会及时反应，并采取相应的保护措施，避免电源的过载或短路等故障，从而保护电源及外部设备的安全运行。 8 开关电源稳压原理方框图 开关电源稳压原理方框图中的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成；辅助电路由输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等组成。主要部分功能如下： 1.防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，此电路进行保护。 2.输入滤波电路（EMI电路）：主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。 3.整流滤波电路：交流电压经整流滤波后得到较为纯净的直流电压。 五、开关电源稳压原理方框图介绍 9 开关电源稳压原理方框图 4.功率变换电路：电流传输过程中实现功率比例变换。 5.输出：电源变换完成后，向负载实现需求输出。 6.取样：将开关电源此时输出的电压取样后，送入稳压环路。 7.稳压环路：将前级取样电压与本级电路比较，将比较结果反馈至PWM控制器，以达到稳压的作用。 8.PWM控制器：将获得的输入信号进行处理，以控制电路通断时间的方式控制电压或功率的恒定。 9.PFC单元：PFC又称功率因数矫正，主要是对输入电流的波形进行控制，使其与输入电压波形同步，提高功率因数，减少谐波含量，用于解决因容性负载导致电流波形严重畸变而产生的电磁干扰(EMl)和电磁兼容(EMC)问题。 五、开关电源稳压原理方框图介绍 10 开关电源稳压原理方框图 10.输入过欠压保护单元：电源输入电压低于预设值时,及时切断电路的负载,以避免电路损坏或者不稳定工作。 11.短路保护电路：当电路系统中发生短路情况时及时断开闭合电路以此保证后续各个器件的安全及人身安全。 12.限流保护电路：通过限制短路电流而实现保护功能装置，在线路出现电流过载或者故障时，可以以微秒级的速度迅速自动断开故障电路，从而最大限度地实现对线路的保护。 13.输出过压保护电路：保护电路中的敏感元件。在实际应用中，电源的过压可能导致电路元件损坏，甚至引发火灾等严重后果。过压保护电路能够及时检测并阻止这些过压情况的发生，有效保护电路的安全运行。 五、开关电源稳压原理方框图介绍 11 高考例题讲解 2020年高考真题 判断题： 开关电源是一种高频化电能转换装置，具有体积小、重量轻、功耗大、效率低的特点，因此广泛应用于各种设备中。（ ） 答案：X。 解析：开关电源是一种高频化电能转换装置，因其具有体积小、重量轻、功耗小、效率高的特点，才被广泛应用于各种设备中。 12 感谢您的聆听！ 黄洪刚名教师工作室 开发教师：张伟华 联系QQ：274127206 13 $$