開關(guān)電源點(diǎn)(開關(guān)電源的基本常識及作用有哪些)

1.開關(guān)電源的基本常識及作用有哪些

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)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(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)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(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)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(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈帶，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。

開關(guān)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(yīng)用場合下各有優(yōu)點(diǎn)。

2.開關(guān)電源的知識

開關(guān)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(yīng)用于現(xiàn)代電子產(chǎn)品。

因?yàn)殚_關(guān)三極管總是工作在 “開” 和“關(guān)” 的狀態(tài)，所以叫開關(guān)電源。開關(guān)電源實(shí)質(zhì)就是一個(gè)振蕩電路，這種轉(zhuǎn)換電能的方式，不僅應(yīng)用在電源電路，在其它的電路應(yīng)用也很普遍，如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。

開關(guān)電源與變壓器相比具有效率高、穩(wěn)性好、體積小 開關(guān)電源簡化圖等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是功率相對較小，而且會對電路產(chǎn)生高頻干擾，電路復(fù)雜不易維修等。 在談開關(guān)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(gè)反饋回路組成，其中C2、L1組成一個(gè)并聯(lián)諧振選頻電路，在電路通電的瞬間VT導(dǎo)通，此時(shí)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(dāng)外加頻率和并聯(lián)諧振電路的固有頻率相等時(shí)，電路進(jìn)入振蕩狀態(tài)，并通過L3反饋到VT的基極進(jìn)一步放大，最終形成有規(guī)律的脈沖電流或電壓輸出到負(fù)載RL上。

開關(guān)電源就是圍繞變壓器反饋式振蕩電路而設(shè)計(jì)，只不過在原來的基礎(chǔ)上增加了一些保護(hù)和控制電路，我們可以用分析振蕩電路的方法來分析開關(guān)電源。 開關(guān)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(gè)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(shí)際應(yīng)用中自激式應(yīng)用比較廣泛。

根據(jù)激勵(lì)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(dá)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(fù)載繞組。

在家用電器中使用的開關(guān)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(jìn)入變壓器后加到開關(guān)管的集電極進(jìn)行高頻振蕩，反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩，負(fù)載繞組感應(yīng)的電信號，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負(fù)載提供電能。負(fù)載繞組在提供電能的同時(shí)，也肩負(fù)起穩(wěn)定電壓的能力，其原理是在電壓輸出電路接一個(gè)電壓取樣裝置，監(jiān)測輸出電壓的變化情況，及時(shí)反饋給振蕩電路調(diào)整振蕩頻率，從而達(dá)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(guān)電源有待機(jī)電路，在待機(jī)狀態(tài)開關(guān)電源還在振蕩，只是頻率比正常工作時(shí)要低。 有些開關(guān)電源很復(fù)雜，元件密密麻麻，很多保護(hù)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(shí)，首先我會找到開關(guān)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(guān)管本身，開關(guān)電源有極強(qiáng)大的保護(hù)功能，排除后檢察控制和保護(hù)及負(fù)載電路。

3.開關(guān)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(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？ *1: r/min 電機(jī)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(jī) 50Hz 3000 [r/min] 4極電機(jī) 50Hz 1500 [r/min] 結(jié)論：電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例 本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)中所使用的大部分電機(jī)均為此類型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。

由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)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(jī)的速度。

另外，頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)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(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。

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

輸出頻率在額定頻率以上時(shí)，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。 例如：為了使電機(jī)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(shí)變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V 2. 當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時(shí)，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(dāng)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變頻器的輸出電流 變頻器驅(qū)動時(shí)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(jī)在工頻電源供電時(shí)起動和加速沖擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這些沖擊就要弱一些。

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

通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實(shí)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(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。 3. 當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低 通常的電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)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(shí)， X會相應(yīng)減小 對于電機(jī)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(shí)， 小于50Hz時(shí)， 由于I*R很小， 所以U/f=E/f不變時(shí)， 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(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時(shí)， 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會減小. 5. 其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)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(biāo)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(jī)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?yàn)闄z測到周圍溫度比較低時(shí)就增大變頻器保護(hù)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(jī)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(shí)），以補(bǔ)償定子電阻上電壓降引起的輸出轉(zhuǎn)矩?fù)p失，從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

$ 改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù) 使用"矢量控制"，可以使電機(jī)在低速，如（無速度傳感器時(shí)）1Hz（對4極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min）時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)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(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降低而相對增加，這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足，而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。

為了補(bǔ)償這個(gè)不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個(gè)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(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對應(yīng)的提高。

因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵(lì)磁分量）。 "矢量控制"把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流分量（如勵(lì)磁分量）的數(shù)值。

"矢量控制"可以通過對電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，在不增加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效。

1、什么是變頻器？ 變頻器是利用電力半導(dǎo)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(diǎn)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(xué)開關(guān)電源,主要掌握哪些內(nèi)容

自學(xué)開關(guān)電源，需要掌握電子基礎(chǔ)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(guān)電源由整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、開關(guān)變壓器、穩(wěn)壓電路等相關(guān)電路組成。

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)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(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)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。