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AC/DC開關(guān)電源工作原理
AC/DC開關(guān)電源主要由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路等組成。
其工作原理是先通過整流濾波電路將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電,再由功率變換電路將該直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電,然后經(jīng)高頻變壓器耦合到次級(jí),后通過輸出整流濾波電路將高頻交流電再次轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電輸出。
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主要電路及作用
- 輸入EMI濾波器:由電容、電感等組成,主要作用是抑制輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào),防止對電源干擾,同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾.
- 整流濾波電路:將交流電壓轉(zhuǎn)換為較為純凈的直流電壓,為后續(xù)電路提供穩(wěn)定的直流輸入.
- 功率變換電路:是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的核心部分,通過開關(guān)器件的高速開關(guān)動(dòng)作,將直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流電壓,并通過變壓器耦合到次級(jí),實(shí)現(xiàn)電壓變換和功率傳輸.
- PWM控制器電路:根據(jù)輸出電壓和電流的反饋信號(hào),實(shí)時(shí)調(diào)整功率變換電路中開關(guān)器件的占空比,從而穩(wěn)定輸出電壓和電流.
- 輸出整流濾波電路:將功率變換電路輸出的高頻交流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓,并進(jìn)一步濾除紋波,為負(fù)載提供純凈的直流電源.
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主要性能指標(biāo)
- 輸出電壓精度:指輸出電壓與標(biāo)稱電壓的偏差范圍,一般要求精度在±5%以內(nèi)。
- 輸出紋波電壓:是指輸出直流電壓中所含的交流成分,通常用峰-峰值表示,紋波電壓越小,電源的穩(wěn)定性越好。
- 效率:是指電源輸出功率與輸入功率的比值,效率越高,電源的能耗越低,一般AC/DC開關(guān)電源的效率在70%-90%之間。
- 功率因數(shù):表征電源對電網(wǎng)的利用率,功率因數(shù)越高,電網(wǎng)的負(fù)載越輕,一般要求功率因數(shù)在0.9以上。
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常見故障及維修方法
- 無輸出電壓:可能是輸入電路故障,如保險(xiǎn)絲熔斷、輸入濾波電容損壞等;也可能是功率變換電路故障,如開關(guān)管損壞、變壓器故障等;還可能是PWM控制器電路故障,如芯片損壞、外圍元件故障等。
- 輸出電壓異常:輸出電壓過高或過低,可能是PWM控制器電路的反饋環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,如反饋電阻、電容損壞,導(dǎo)致占空比失控;也可能是輸出整流濾波電路中的元件損壞,如整流二極管、濾波電容等。
- 電源過熱:可能是電源負(fù)載過重,導(dǎo)致功率器件損耗過大;也可能是散熱不良,如散熱風(fēng)扇損壞、散熱器堵塞等。
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選擇適合特定應(yīng)用的AC/DC開關(guān)電源,需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵因素
輸出電壓和電流
首先要明確負(fù)載所需的電壓和電流。確保開關(guān)電源的輸出電壓范圍能夠滿足負(fù)載的工作電壓要求,并且其額定輸出電流要大于負(fù)載的大工作電流。比如為要求12V、2A的設(shè)備供電,就要選擇輸出電壓包含12V,且輸出電流至少為2A的電源。
功率要求
計(jì)算負(fù)載的大功率,所選開關(guān)電源的額定功率應(yīng)大于負(fù)載功率。考慮功率余量,一般建議預(yù)留20% - 30%的功率余量,以應(yīng)對負(fù)載的功率波動(dòng)或未來可能的擴(kuò)展。例如負(fù)載大功率是50W,好選擇額定功率60 - 65W左右的電源。
效率
對于對能耗比較敏感的應(yīng)用,如便攜設(shè)備或需要長期運(yùn)行的設(shè)備,要選擇效率高的開關(guān)電源。高效率意味著較少的能量轉(zhuǎn)換損耗和較低的發(fā)熱。通常,效率在80%以上的電源是比較理想的。
紋波和噪聲
一些精密電子設(shè)備,像醫(yī)療設(shè)備、高精度測量儀器等,對電源輸出的紋波和噪聲要求嚴(yán)格。要選擇紋波系數(shù)小的電源,例如紋波電壓峰 - 峰值在幾十毫伏以內(nèi)的電源,以避免紋波和噪聲對設(shè)備性能產(chǎn)生干擾。
隔離特性
當(dāng)應(yīng)用環(huán)境涉及到人員安全或者防止電路之間相互干擾時(shí),需要考慮隔離型開關(guān)電源。比如在醫(yī)療設(shè)備中或者連接不同電氣系統(tǒng)的接口處,隔離型電源可以避免觸電風(fēng)險(xiǎn)和電氣干擾。
工作環(huán)境
考慮溫度、濕度、電磁干擾等環(huán)境因素。如果是在高溫環(huán)境下工作,要選擇能夠在高溫下穩(wěn)定運(yùn)行,或者有良好散熱設(shè)計(jì)的電源;在潮濕環(huán)境下,要選擇防護(hù)等級(jí)合適的電源,避免因受潮而損壞。對于有電磁干擾的環(huán)境,有良好電磁兼容性(EMC)的電源可以減少對其他設(shè)備的干擾,也能提高自身的抗干擾能力。
尺寸和安裝方式
根據(jù)設(shè)備的內(nèi)部空間和安裝要求選擇合適尺寸和安裝方式(如導(dǎo)軌安裝、插件式、表面貼裝等)的開關(guān)電源,確保電源能夠方便地安裝在設(shè)備中。
成本
在滿足性能要求的前提下,綜合考慮成本。不同品牌、規(guī)格和性能的開關(guān)電源價(jià)格差異較大,要根據(jù)項(xiàng)目預(yù)算和對電源性能的要求權(quán)衡選擇。
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模塊在正常情況下使用,輸入電壓降到小輸入電壓以下,輸出異常,怎么解決?
回答:當(dāng)通過CTRL控制腳關(guān)斷模塊時(shí),由于內(nèi)部器件還存在一定的功耗,所以會(huì)有一很小的輸入電流,但該電流值一般只有2mA左右,不會(huì)對模塊造成什么影響。 如果存在輸入電流很大的情況,可能是模塊還沒完全關(guān)斷,此時(shí)建議增加流過控制腳的電流以達(dá)到完全關(guān)斷模塊輸出如果存在輸入電流很大的情況,可能是模塊還沒完全關(guān)斷,此時(shí)建議增加流過控制腳的電流以達(dá)到完全關(guān)斷模塊輸出如果存在輸入電流很大的情況,可能是模塊還沒完全關(guān)斷,此時(shí)建議增加流過控制腳的電流以達(dá)到完全關(guān)斷模塊輸出。