SPS(Switching Power Supply)开关电源的定义
开关电源是一种利用现代电力电子技术,通过控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的电源。与传统的线性电源相比,它不是通过连续地控制调整管的导通来实现电压调整,而是采用高频开关方式进行能量转换。
例如,在一个简单的 AC – DC 开关电源中,它先将交流电(如 220V 的市电)通过整流桥转换为直流电,然后这个直流电进入高频变压器初级绕组,开关管按照一定的频率(比如 100kHz)快速地导通和截止。当开关管导通时,电能存储在变压器的磁场中;当开关管截止时,磁场中的能量释放到变压器的次级绕组,经过整流和滤波后就得到了稳定的直流输出电压。
FB(Feedback)在开关电源中的作用
FB 是反馈(Feedback)的缩写。在开关电源中,反馈电路起着至关重要的作用。它主要用于监测输出电压,并将输出电压的信息反馈给控制电路。
例如,当输出电压由于负载变化(如负载电流突然增大)而下降时,反馈电路会检测到这个变化,并将信号传送给控制芯片。控制芯片根据这个反馈信号调整开关管的导通时间,使输出电压回升到设定值。相反,如果输出电压升高,反馈电路也会检测到,控制芯片则会缩短开关管的导通时间,降低输出电压。
SPS 开关电源的组成部分
整流滤波电路:将输入的交流电转换为直流电,并对其进行滤波,去除交流成分。一般包括整流二极管(如常见的 1N4007 等)和滤波电容。
开关管及驱动电路:开关管(如 MOSFET 管)是开关电源的核心器件之一,它在驱动电路的控制下,快速地导通和截止,实现能量的转换。驱动电路为开关管提供合适的驱动信号,保证其能够正常工作。
高频变压器:它在开关电源中有隔离和变压的作用。一方面,它将输入和输出电路进行电气隔离,提高了电源的安全性;另一方面,它可以根据匝数比改变输出电压的大小。
反馈控制电路:由 FB 信号参与的这部分电路,主要用于控制输出电压的稳定性。它通常包括误差放大器、光耦(用于隔离反馈信号)等器件。误差放大器会比较反馈电压和基准电压之间的差异,并输出误差信号来调整开关管的导通时间。
输出整流滤波电路:将高频变压器次级绕组输出的交流电转换为稳定的直流电,提供给负载。一般包括整流二极管和滤波电容等器件。
SPS 开关电源的优点
效率高:开关电源的工作方式使得它的能量转换效率较高,一般可以达到 70% – 95% 左右。这是因为开关管在导通和截止过程中,损耗相对较小,大部分能量都能够有效地传递到输出端。
体积小、重量轻:由于采用了高频变压器,其可以在较高的频率下工作,相比于传统的工频变压器,高频变压器的体积可以做得更小。这使得开关电源的整体体积和重量都大大减小,便于在各种电子设备中安装和使用。
输出电压范围宽:通过调整开关管的导通时间等参数,可以方便地实现不同的输出电压,能够满足多种不同电压需求的负载。例如,可以很容易地将输入的 220V 交流电转换为 5V、12V、24V 等多种直流输出电压。