開關電源點(開關電源的基本常識及作用有哪些)

1.開關電源的基本常識及作用有哪些

開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。

開關電源產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫(yī)療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈帶，電腦機箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領域。

開關電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應用場合下各有優(yōu)點。

2.開關電源的知識

開關電源是一種電壓轉(zhuǎn)換電路，主要的工作內(nèi)容是升壓和降壓，廣泛應用于現(xiàn)代電子產(chǎn)品。

因為開關三極管總是工作在 “開” 和“關” 的狀態(tài)，所以叫開關電源。開關電源實質(zhì)就是一個振蕩電路，這種轉(zhuǎn)換電能的方式，不僅應用在電源電路，在其它的電路應用也很普遍，如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。

開關電源與變壓器相比具有效率高、穩(wěn)性好、體積小 開關電源簡化圖等優(yōu)點，缺點是功率相對較小，而且會對電路產(chǎn)生高頻干擾，電路復雜不易維修等。 在談開關電源之前，先熟悉一下變壓器反饋式振蕩電路，能產(chǎn)生有規(guī)律的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路，變壓器反饋式振蕩電路就是能滿足這種條件的電路；它于基本放大電路與一個反饋回路組成，其中C2、L1組成一個并聯(lián)諧振選頻電路，在電路通電的瞬間VT導通，此時在C2、L1組成的并聯(lián)諧振電路上產(chǎn)生非常豐富的諧波，當外加頻率和并聯(lián)諧振電路的固有頻率相等時，電路進入振蕩狀態(tài)，并通過L3反饋到VT的基極進一步放大，最終形成有規(guī)律的脈沖電流或電壓輸出到負載RL上。

開關電源就是圍繞變壓器反饋式振蕩電路而設計，只不過在原來的基礎上增加了一些保護和控制電路，我們可以用分析振蕩電路的方法來分析開關電源。 開關電源振按蕩方式分，可以分為自激式和它激式兩種，自激式是無須外加信號源能自行振蕩，自激式完全可以把它看作是一個變壓器反饋式振蕩電路，而它激式則完全依賴于外部維持振蕩，在實際應用中自激式應用比較廣泛。

根據(jù)激勵信號結(jié)構(gòu)分類；可分為脈沖調(diào)寬和脈沖調(diào)幅兩種，脈沖調(diào)寬是控制信號的寬度，也就是頻率，脈沖調(diào)幅控制信號的幅度，兩者的作用相同都是使振蕩頻率維持在某一范圍內(nèi)，達到穩(wěn)定電壓的效果。變壓器的繞組一般可以分成三種類型，一組是參與振蕩的初級繞組，一組是維持振蕩的反饋繞組，還有一組是負載繞組。

在家用電器中使用的開關電源，將220V的交流電經(jīng)過橋式整流，變換成300V左右的直流電，濾波后進入變壓器后加到開關管的集電極進行高頻振蕩，反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩，負載繞組感應的電信號，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負載提供電能。負載繞組在提供電能的同時，也肩負起穩(wěn)定電壓的能力，其原理是在電壓輸出電路接一個電壓取樣裝置，監(jiān)測輸出電壓的變化情況，及時反饋給振蕩電路調(diào)整振蕩頻率，從而達到穩(wěn)定電壓的目的，為了避免電路的干擾，反饋回振蕩電路的電壓會用光電耦合器隔離。

大多數(shù)開關電源有待機電路，在待機狀態(tài)開關電源還在振蕩，只是頻率比正常工作時要低。 有些開關電源很復雜，元件密密麻麻，很多保護和控制電路，在沒有技術(shù)支持的情況下，維修起來是一件很頭疼的事。

在我面對這種情況時，首先我會找到開關管及其參與振蕩的外圍電路，把它從電路中分離出來，看它是否滿足振蕩的條件，如檢測偏置是否正常，正反饋有無故障，還有開關管本身，開關電源有極強大的保護功能，排除后檢察控制和保護及負載電路。

3.開關電源的知識

變頻器工作原理 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。

1. 電機的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？ *1: r/min 電機旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm. 例如：2極電機 50Hz 3000 [r/min] 4極電機 50Hz 1500 [r/min] 結(jié)論：電機的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例 本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業(yè)中所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率。

由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2,4,6），所以一般不適和通過改變該值來調(diào)整電機的速度。

另外，頻率能夠在電機的外面調(diào)節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。 因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調(diào)速設備的優(yōu)選設備。

n = 60f/p n： 同步速度 f： 電源頻率 p： 電機極對數(shù) 結(jié)論：改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法 如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出于過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。

輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機的額定電壓。 例如：為了使電機的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V 2. 當電機的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時，其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣？ *1： 工頻電源 由電網(wǎng)提供的動力電源（商用電源） *2： 起動電流 當電機開始運轉(zhuǎn)時，變頻器的輸出電流 變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動 電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。

工頻直接起動會產(chǎn)生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。

通常，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。

通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。 3. 當變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉(zhuǎn)矩將降低 通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個電壓范圍內(nèi)給出的。

因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速. （T=Te, P60Hz時， X會相應減小 對于電機來說， T=K*I*X, (K：常數(shù)， I：電流， X：磁通)， 因此轉(zhuǎn)矩T會跟著磁通X減小而減小. 同時， 小于50Hz時， 由于I*R很小， 所以U/f=E/f不變時， 磁通（X）為常數(shù). 轉(zhuǎn)矩T和電流成正比. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載（轉(zhuǎn)矩）能力. 并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速（額定電流不變-->最大轉(zhuǎn)矩不變） 結(jié)論： 當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時， 電機的輸出轉(zhuǎn)矩會減小. 5. 其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關的因素 發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩能力。 載波頻率： 一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率， 最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值. 降低載波頻率， 電機的電流不會受到影響。

但元器件的發(fā)熱會減小。 環(huán)境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值. 海拔高度： 海拔高度增加， 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮. 以上每1000米降容5%就可以了. 6. 矢量控制是怎樣改善電機的輸出轉(zhuǎn)矩能力的？ *1： 轉(zhuǎn)矩提升 此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩損失，從而改善電機的輸出轉(zhuǎn)矩。

$ 改善電機低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù) 使用"矢量控制"，可以使電機在低速，如（無速度傳感器時）1Hz（對4極電機，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min）時的輸出轉(zhuǎn)矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150%）。 對于常規(guī)的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。

為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做"轉(zhuǎn)矩提升"（*1）。

轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對應的提高。

因為電機電流包含電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵磁分量）。 "矢量控制"把電機的電流值進行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數(shù)值。

"矢量控制"可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優(yōu)化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。

1、什么是變頻器？ 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 2、PWM和PAM的不同點是什么？ PWM是英文Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制）縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。

PAM是英文Pulse Amplitude Modulation 。

4.自學開關電源,主要掌握哪些內(nèi)容

自學開關電源，需要掌握電子基礎知識，熟悉各種電子元器件的功能作用，對電路也要了解。

開關電源由整流電路、濾波電路、開關電路、開關變壓器、穩(wěn)壓電路等相關電路組成。

開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。