开关电源的工作原理比较复杂一些,并且随着技术的进步,电路形式、电路元件也越来越丰富,更增加了学习认识的难度。其工作原理上与线性电源大为不同,不是一篇两篇文章所能说清楚的,并且需要有一定的电路基础知识。为了全面了解开关电源,必须对有关名词进行详细讲解,以便在后续的文章中能够了解。当然名词相当多,这里只对比较容易理解与后续电路关系比较密切的一些名词予以介绍。
电源:就是能够提供电能的设备,如发电机、电池、变压器等。我们这里所研究的是经过处理的电源,也就是将交流电变成直流电的电路。因为大多数电子设备需要有稳定的直流电压才能正常工作。普通整流滤波电路、并联稳压电路、线性稳压电源、开关电源等都属于这个范畴,就是我们对交流电源进行加工成符合电路要求的直流电源的电路。
整流:就是将交流电源变成直流电,分半波、全波整流;滤波:整流后的电路波纹较大,通过滤波电路将其变得平滑,也就是滤除其中的谐波成分,有电容、电感、复式滤波等形式。稳压:将滤波后的电压保持稳恒,使其不随电源电压波动、电网波动影响;
线性稳压电源:调整管工作在放大区,与负载相串联,由取样、比较、放大、调整四部分组成,特点是波纹小,但功耗大效率低,需要工频变压器;
开关电源:开关管工作在开、关状态,由电源滤波、功率变换、稳压、保护电路等组成,特点是功耗低,效率高,体积小,稳压范围广,但电路较复杂。
三极管的工作的三区:放大区、饱和区(相当于短路)、截止区(相当于断路);三极管的三极:基极b、发射极e,集电极c,有npn型和pnp型两种极性,也叫双极性管;场效应管三极:漏极D,原极S,栅极G:分结型场效应管和绝缘栅场效应管(MOS);前者是电流控制型,后者是电压控制型。
单片开关电源:是高度集成化的开关电源,它将脉宽调制、输出控制等多个电路单元集合在了一起,具有结构简单、外围电子元件少的特点;如TOP224Y。
硬开关与软开关:前者指当功率开关管上的电压或电流尚未过零时,就将功率管关断或导通,此时功率管的电压和电流有一定值,这样就会增加损耗(P=UI);软开关的原理正好与之相反,可以大幅度降低损耗;
拓扑结构:是对电路图进行再次抽象、仅有支路和节点构成的一个结合,它讨论的是电路的连接关系及其性质,即支路与节点的连接关系,有降压式、升压式、反激式、正激式、半桥式、全桥式、谐振式;
降压式与升压式变换器,降压式变换器又叫BUCK变换器,特点是输出电压低于输入电压;升压式变换器与之相反,又叫BOOSt变换器;
变压器恒磁通:U=4.44fSBN,这个反映了电压与频率、磁通之间的关系,是变压器设计的一个重要依据。高频电流可以减小体积的原因可以通过此式理解;
变压器同名端、异名端:两个同一磁路的不同绕组,通电后若磁通一致,则电源极性一样的就是同名端,若磁通变化时,电动势极性一样的就是同名端,反之就是异名端。
反馈:就是输出电路的一部分电压或电流返送回输入的电路,对输入产生影响;
反激式与正激式:前者:开关管截止时变压器次级输出电压,后者是开关管导通时变压器次级输出电压,二者的工作状态正好相反,这与绕组的绕法、二极管的接法有关。
脉冲电压、电流:作用时间很短又突然发生变化的电流或电压;如锯齿波、三角波、尖峰波电压电流;
半桥式:用两只功率管组成半桥;全桥式,用四只功率管组成;推挽式:两只管子交替工作;适合于大功率电路;
稳压控制方式:脉宽调制PWM,开关频率保持不变,改变脉冲宽度;脉冲调频式PFM:只改变周期不改变脉宽;脉冲调频调宽式:脉冲宽度和周期都改变;占空比D:脉冲宽度与周期的比值的百分比;
电压调整率:输入电压变化时,输出电压的变化率;负载调整率:负载电流发生变化时,输出电压稳定情况;
电源效率:输出功率与输入功率的比值的百分比,这是对比线性电源与开关电源的一个重要指标;
电磁干扰滤波器(EMI):用来滤除外界的电磁干扰,同时滤除本机对外电器设备的干扰;采取安规电容、共模电感予以滤除;
共模干扰:两根交流进线上接受到的干扰信号,相对参考点大小相等,方向相同,如电磁感应;差模干扰:两根交流进线上接受到的干扰信号,相对参考点大小相等、方向相反,如电压瞬时波动。
功率因数:负载两端电压与通过的电流相位差的余弦;功率因数校正(PFC):将交流输入电压与电流的相位一致,使其近似于正弦波,功率因数为1;
各种保护:过热保护:当温度超过开关电源芯片所允许的最高温度时,开关电源能立即停止工作;过电压保护:当输入电压(输出电压)超过最大值时,开关电源能停止工作;欠电压保护:当输入电压低于最小值时,开关电源自动关闭;过电流保护;当输出电流超过规定电流极限值时,开关电源保护启动;过载保护:当输出功率超过规定值时,保护启动;防雷保护:在输入端为防止雷电进入电路采取的措施。
当然还有一些术语,对我们来说用处不大,这里就不再一一罗列,对于以上名词,大家不需要死记硬背,有个大致影响就不错了,后面这学习开关电源过程中会接触到,然后返回来再看一看,印象会更深刻的。