開關(guān)電源十大廠商盤點及技術(shù)原理解析 - 全文

　　隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，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，電腦機箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。今天著重給大家介紹一下圍繞大家日常生活涉及到的開關(guān)電源內(nèi)容：開關(guān)電源品牌排行以及開關(guān)電源原理和設(shè)計，希望對大家有所幫助。

　　開關(guān)電源十大品牌

　　1、TCL－羅格朗 （中國馳名商標(biāo)，TCL－羅格朗國際電工（惠州）有限公司）。

　　2、西蒙Simon開關(guān)插座 （Simtone江蘇西蒙奇通電器有限公司）。

　　3、西門子Siemens （始于1847年德國，全球最大的電氣和電子公司）。

　　4、飛雕開關(guān)插座 （中國馳名商標(biāo)，開關(guān)行業(yè)唯一標(biāo)志性品牌，飛雕電器集團(tuán)有限公司）。

　　5、霍尼韋爾－朗能Lonon （廣東名牌，霍尼韋爾朗能電器系統(tǒng)技術(shù)（廣東）有限公司）。

　　6、鴻雁開關(guān)插座 （中國馳名商標(biāo)，普天·杭州鴻雁電器有限公司）。

　　7、奇勝Clipsal （1920年創(chuàng)立于澳大利亞，全球著名的電工品牌）。

　　8、松下Panasonic （中國馳名商標(biāo)，日本松下電器（中國）有限公司）。

　　9、梅蘭日蘭Merlin Gerin （施耐德電氣旗下全球配電領(lǐng)域首選品牌之一，天津梅蘭日蘭電氣集團(tuán)）。

　　10、松本SOBEN （廣東著名商標(biāo)，松本電工實業(yè)有限公司）。

　　開關(guān)電源品牌之開關(guān)電源設(shè)計

　　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。因為開關(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)電源實質(zhì)就是一個振蕩電路，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，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。

　　開關(guān)電源品牌之工作原理

　　開關(guān)式穩(wěn)壓電源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種，在實際的應(yīng)用中，調(diào)寬式使用得較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源。

　　對于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ?？捎晒接嬎悖碪o＝Um×T1／T式中Um為矩形脈沖最大電壓值；T為矩形脈沖周期；T1為矩形脈沖寬度。

　　從上式可以看出，當(dāng)Um 與T 不變時，直流平均電壓Uo 將與脈沖寬度T1 成正比。這樣，只要我們設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。

　　開關(guān)電源品牌之開關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路

　　1、基本電路

　　交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

　　控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路?？刂齐娐酚脕碚{(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

　　2、單端反激式開關(guān)電源

　　單端反激式開關(guān)電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級繞組中儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1 整流和電容Ｃ濾波后向負(fù)載輸出。

　　單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對固定的負(fù)載。

　　單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)管VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20－200kHz之間。

　　3、單端正激式開關(guān)電源

　　單端正激式開關(guān)電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，VD2也導(dǎo)通，這時電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感Ｌ儲存能量；當(dāng)開 關(guān)管VT1截止時，電感Ｌ通過續(xù)流二極管VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。

　　在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于５０％。由于這種電路在開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，通過變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50－200 Ｗ的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因為這個原因，這種電路的實際應(yīng)用較少。

　　4、自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源

　　自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖五所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關(guān)電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。

　　當(dāng)接入電源后在R1給開關(guān)管VT1提供啟動電流，使VT1開始導(dǎo)通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使VT1 很快飽和。與此同時，感應(yīng)電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區(qū)，Ic 開始減小，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使VT1 迅速截止，這時二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器Ｔ初級繞組中的儲能釋放給負(fù)載。在VT1截止時，L2中沒有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣，由變壓器Ｔ的次級繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。

　　自激式開關(guān)電源中的開關(guān)管起著開關(guān)及振蕩的雙重作從，也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài)，具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。

　　5、推挽式開關(guān)電源

　　推挽式開關(guān)電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個開關(guān)管VT1和VT2，兩個開關(guān)管在外激勵方波信號的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器Ｔ次級統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

　　這種電路的優(yōu)點是兩個開關(guān)管容易驅(qū)動，主要缺點是開關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100－500 Ｗ范圍內(nèi)。

　　6、降壓式開關(guān)電源

　　降壓式開關(guān)電源的典型電路如圖七所示。當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時，二極管VD1 截止，輸人的整流電壓經(jīng)VT1和L向Ｃ充電，這一電流使電感Ｌ中的儲能增加。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載RL和續(xù)流二極管 VD1釋放電感Ｌ中存儲的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。

　　這種電路使用元件少，它同下面介紹的另外兩種電路一樣，只需要利用電感、電容和二極管即可實現(xiàn)。

　　7、升壓式開關(guān)電源

　　升壓式開關(guān)電源的穩(wěn)壓電路如圖八所示。當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時，電感Ｌ儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1 截止時，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關(guān)電源。

　　8、反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源

　　反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源的典型電路如圖九所示。這種電路又稱為升降壓式開關(guān)電源。無論開關(guān)管VT1之前的脈動直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓，電路均能正常工作。

　　當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時，電感L 儲存能量，二極管VD1 截止，負(fù)載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感Ｌ中的電流繼續(xù)流通，并感應(yīng)出上負(fù)下正的電壓，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，同時給電容Ｃ充電。

　　開關(guān)電源品牌之維修步驟

　　1、修理開關(guān)電源時，首先用萬用表檢測各功率部件是否擊穿短路，如電源整流橋堆，開關(guān)管，高頻大功率整流管；抑制浪涌電流的大功率電阻是否燒斷。再檢測各輸出電壓端口電阻是否異常，上述部件如有損壞則需更換。

　　2、第一步完成后，接通電源后還不能正常工作，接著要檢測功率因數(shù)模塊（PFC）和脈寬調(diào)制組件（PWM），查閱相關(guān)資料，熟悉PFC和PWM模塊每個腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。

　　3、然后，對于具有PFC電路的電源則需測量濾波電容兩端電壓是否為380VDC左右，如有380VDC左右電壓，說明PFC模塊工作正常，接著檢測 PWM組件的工作狀態(tài)，測量其電源輸入端VC ，參考電壓輸出端VR ，啟動控制Vstart／Vcontrol端電壓是否正常，利用220VAC／220VAC隔離變壓器給開關(guān)電源供電，用示波器觀測PWM模塊CT端對地的波形是否為線性良好的鋸齒波或三角形，如TL494 CT端為鋸齒波，F(xiàn)A5310其CT端為三角波。輸出端V0的波形是否為有序的窄脈沖信號。

　　4、在開關(guān)電源維修實踐中，有許多開關(guān)電源采用UC38××系列8腳PWM組件，大多數(shù)電源不能工作都是因為電源啟動電阻損壞，或芯片性能下降。 當(dāng)R斷路后無VC，PWM組件無法工作，需更換與原來功率阻值相同的電阻。當(dāng)PWM組件啟動電流增加后，可減小R值到PWM組件能正常工作為止。在修一臺 GE DR電源時，PWM模塊為UC3843，檢測未發(fā)現(xiàn)其他異常，在R（220K）上并接一個220K的電阻后，PWM組件工作，輸出電壓均正常。有時候由于外圍電路故障，致使VR端5V電壓為0V，PWM組件也不工作，在修柯達(dá)8900相機電源時，遇到此情況，把與VR端相連的外電路斷開，VR從0V變?yōu)?5V，PWM組件正常工作，輸出電壓均正常。

　　5、當(dāng)濾波電容上無380VDC左右電壓時，說明PFC電路沒有正常工作，PFC模塊關(guān)鍵檢測腳為電源輸入腳VC，啟動腳 Vstart／control，CT和RT腳及V0腳。修理一臺富士3000相機時，測試一板上濾波電容上無380VDC電壓。 VC，Vstart／control，CT和RT波形以及V0波形均正常，測量場效應(yīng)功率開關(guān)管G極無V0 波形，由于FA5331（PFC）為貼片元件，機器用久后出現(xiàn)V0端與板之間虛焊，V0信號沒有送到場效應(yīng)管G極。將V0端與板上焊點焊好，用萬用表測量濾波電容有380VDC電壓。當(dāng)Vstart／control 端為低電平時，PFC亦不能工作，則要檢測其端點與外圍相連的有關(guān)電路。

　　總之，開關(guān)電源電路有易有難，功率有大有小，輸出電壓多種多樣。只要抓住其核心的東西，即充分熟悉開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)以及PFC及PWM模塊的特性，它們工作的基本條件，按照上述步驟和方法，多動手進(jìn)行開關(guān)電源的維修，就能迅速地排除開關(guān)電源故障，達(dá)到事半功倍的效果。