一、基本简介
高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。高频开关电源是传统整流器（硅整流器 ，可控硅整流器）的升级替代产品。高频开关电源以使用方便，体积小，效率高，工作稳定，镀层细致等绝对的优势迅速占领市场。广泛使用于电镀，电解，氧化等表面处理行业，并得到新老客户的一致好评。
高频开关电源
开关电源具有体积小、效率高等一系列优点,在各类电子产品中得到广泛的应用.但由于开关电源的控制电路比较复杂、输出纹波电压较高,所以开关电源的应用也受到一定的限制. 电子装置小型轻量化的关键是供电电源的小型化,因此需要尽可能地降低电源电路中的损耗.开关电源中的调整管工作于开关状态,必然存在开关损耗,而且损耗的大小随开关频率的提高而增加.另一方面,开关电源中的变压器、电抗器等磁性元件及电容元件的损耗,也随频率的提高而增加. 目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管,开关频率可达几十kHz;采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百kHz.为提高开关频率必须采用高速开关器件.对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路,这种工作方式称为谐振开关方式.它可以极大地提高开关速度,原理上开关损耗为零,噪声也很小,这是提高开关电源工作频率的一种方式.采用谐振开关方式的兆赫级变换器已经实用化. 开关电源的集成化与小型化已成为现实.然而,把功率开关管与控制电路都集成在同一芯片上,必须解决电隔离和热绝缘的问题。
三、基本分类
开关型稳压电源的电路结构有多种:
(1)按驱动方式分,有自励式和他励式.
(2)按DC/DC变换器的工作方式分:①单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式等;②降压型、升压型和升降压型等.
(3)按电路组成分,有谐振型和非谐振型.
(4)按控制方式分:①脉冲宽度调制(PWM)式;②脉冲频率调制(PFM)式;③PWM与PFM混合式.
(5)按电源是否隔离和反馈控制信号耦合方式分,有隔离式、非隔离式和变压器耦合式、光电耦合式等.
以上这些方式的组合可构成多种方式的开关型稳压电源.因此设计者需根据各种方式的特征进行有效地组合,制作出满足需要的高质量开关型稳压电源.。
四、基本构成
基本构成图 开关电源采用功率半导体器件作为开关器件,通过周期性间断工作,控制开关器件的占空比来调整输出电压.开关电源的基本构成如图1所示,其中DC/DC变换器进行功率转换,它是开关电源的核心部分,此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路.输出采样电路(R1、R2)检测输出电压变化,与基准电压Ur比较,误差电压经过放大及脉宽调制(PWM)电路,再经过驱动电路控制功率器件的占空比,从而达到调整输出电压大小的目的。
DC/DC变换器有多种电路形式,常用的有工作波形为方波的PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振型变换器。对于串联线性稳压电源,输出对输入的瞬态响应特性主要由调整管的频率特性决定.但对于开关型稳压电源,输入的瞬态变化比较多地表现在输出端.提高开关频率的同时,由于反馈放大器的频率特性得到改善,开关电源的瞬态响应问题也能得到改善.负载变化瞬态响应主要由输出端LC滤波器特性决定,所以可以利用提高开关频率、降低输出滤波器LC乘积的方法来改善瞬态响应特性.。
高频开关电源
主电路
从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：
1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
控制电路
一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。
检测电路
除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。
辅助电源
提供所有单一电路的不同要求电源。
六、稳压原理
开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。
在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T*E，式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和），由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（Time Ratio Control,缩写为TRC）。
综上所述，本文已为讲解高频开关电源的六大要素，相信大家对高频开关电源的认识越来越深入，希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。
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