高频开关电源优缺点 高频开关电源的原理

过去，我们使用的大多是线性稳压电源，它带一个沉重的变压器；今天，开关电源普及，连手机充电器都是开关电源。开关电源的优点：体积小，重量更轻（体积和重量只有线性电源的20～30%）；转换效率高，更省电（开关电源效率一般高于70%，而线性电源只有30～40%）；自身抗干扰性强、电压范围宽。 当然，跟线性电源相比，开关电源也有不足之处，比如，输出纹波大；因 以开关方式工作，有较大的电磁干扰 。

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高频开关电源优缺点 高频开关电源的原理

工频变压器电源优点：工作稳定，成本低，电路简单。

工频变压器与开关电源有关系吗？你是想问线性电源和开关电源的优劣吧。

简单地说，线性电源中有电源变压器，体积大，成本高，沉重，还有个关键就是效率很低，一般也就在40%。

而开关电源完全与线性电源相反，首先效率很高，现在有些好的电源效率都可以达到90%以上，且开关频率很高，内部所用电压器或电感的体积非常小，所以整个开关电源的体积也很小。

当然了，线性电源简单，适合业余或技术水平的一下小厂制作，但随着单片开关集成电源的出现和普及，线性电源会被淘汰。

工频变压器效率低！耗能大!体质大！重量大 受输入电压影响输出电压不稳定！！开关电源！转换效率高！功耗小！体制小！比较轻！输入电压宽！电压输出稳定！等优点！

变压器就是一种利用电磁感应的原理来变换电压，电流和阻抗的器件。变压器的主要应用于交变电路回路。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类；按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器。开关电源具有过流、过热、短路等保护功能，电压输入范围宽，输入输出间隔离电压，隔离式的输入输出间隔离电压高。

LED显示屏通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、、视频等内容，LED显示屏采用了低电压扫描驱动，由电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流，电源系统选用开关电源具有成本低、体积小、重量轻、外围电路设计简单，高效率、低噪音、稳定可靠等特点。

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硬开关开关频率高时的缺点。如何解决?

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机载高频开关电源产品专门用于输入交流400Hz的场合，这项产品重要应用于特种特种、特种航天、舰船、机车以及特种发射等。研制出机载高频开关电源产品对电子武器装备系统的国产化，打，提高我军装备的机动性，高性能都有重要的意义。

机载电源的使用环境比较恶劣，必须适应宽范围温度正常工作，并能经受冲击、震动、潮湿等应力筛选试验，因此设计机载电源的可靠性给我们提出了更高的要求。

机上可供选择的供电电源有两种输入方式：115V/400Hz中频交流电源和28V直流电源。两种输入方式各有优缺点，115V/400Hz电源波动小，要器件的耐压相对较高;而28V直流电源却相反，一般不能直接供应给设备部件使用，必须将供电电源进行隔离并稳压成为要的直流电源才能使用。下面重要介绍115V/400Hz中频交流输入方式所研制的开关电源，它的输出电压270～380Vdc可以调节，输出功率不小于3000W，环境温度可宽至-40℃～+55℃，完全适应特种级电源的要。

它的设计重要通过升压功率因数校正电路及DC/DC变换电路两部分完成。115Vac/400Hz中频交流电源经输入滤波，通过升压功率因数校正(pFC)电路完因数校正及升压预稳、能量存储，再通过DC/DC半桥变换、高频整流滤波器、输出滤波电路以及反馈控制回路实现270～380Vdc可调节输出稳压的性能要求。

升压功率因数校正电路重要使输入功率因数满足指标要求，同时实现升压预稳功能。本部分设计兼顾功率因数电路达到0.92的要求，又使DC/DC输入电压适当，不致使功率因数校正电路工作负担过重，因此设定在330～350Vdc。

隔离式DC/DC变换器电路拓扑结构形式重要有以下几种：正激、反激、全桥、半桥和推挽。反激和正激拓扑重要应用在中小功率电源中，不适合本电源的3000W输出功率要求。全桥拓扑虽然能输出较大的功率，但结构相对较为复杂。推挽电路结构中的开关管电压应力很高，并且在推挽和全桥拓扑中都可能出现单向偏磁饱和，使开关管损坏。而半桥电路因为具有自动抗不平衡能力，而且相对较为简单，开关管数量较少且电压电流应力都比较适中，故不失为一种合理的选择。

DC/DC变换电路重要为功率变压器设计，采用IGBT/MOSFET并联组合开关技术和半桥电路平衡控制技术。经过分析计算，采用双E65磁芯，初级线圈12匝，次级绕组圈15匝。

关键技术设计

1.功率因数校正技术和无源无耗缓冲电路

具有正弦波输入电流的单相输入个功率因数校正电路在开关电源中的使用越来越广泛。

采用无源无耗缓冲电路，元件全部采用L、C、D等无源器件，既有零电流导通特性，又有零电压关断特性，比传统的有损耗的缓冲电路元件少30%。缓冲电路元件包括L1、C1、C2、D1、D2和D3。

可用UC2854A控制主开关SWB，其缓冲电路是不需控制的，并且具有电路简单的特点。其原理是将二极管DB反向恢复的能量和SWB关断时储存在C2中的能量在SWB导通时转移到C1中。在SWB关断时，L1中的储能向C2充电，并通过D1、D2、D3转移到CB中，同时也向CB放电，用这种电路实现了零电压关断和零电流导通，有效地减少损耗，提高了电路的效率和可靠性。

该电路的重要特点是：

·开关SWB上电压为输出电压VL。

·Boost二极管DB上反向电压为VL+VE，VE值由IR、L1、C1及C2的相关值决定。

·开关SWB上电流上升率由L1和V1决定，并且导通损耗和应力很小。

·开关SWB上电压率由C2决定，并且关断功耗和应力很小。

在开关周期中，为获得电流和电压上升率的控制而储存在L1和C2中的能量终又回到输出电源中，这样确保电路真正的无损耗工作。

与MOSFET相比，IGBT通态电压很低，电流在关断时很快下降到初始值的5%，但减少到零的时间较长，约1～1.5μs，在硬开关模式下会导致很大的开关损耗。在组合开关中，并联MOSFET在IGBT关断1.5μs后，拖尾电流已减少到接近零时才关断。

这种技术因通态损耗很低而使得DC/DC变换器的效率很高。但需工作频率相对较低，一般选取20～40kHz。由于半桥组合开关只需两个开关，总的开关器件的数目少，使可靠性显著提高。

3.半桥电路平衡控制技术

通过控制和调整IGBT/MOSFET栅驱动的延迟时间可使半桥平衡，防止变压器偏磁饱和过流，烧毁开关管。这在脉冲较宽大时，很容易实现。但当轻载或无载时，脉宽很窄(例如小于0.3μs)，此时的IGBT/MOSFET延迟已取消。因此在窄脉宽时，为保持其平衡，我们采用了一个低频振荡器。当脉宽小于0.3μs时，振荡器起振使pWM发生器间歇工作，保持脉宽不小于0.3μs，以维持半桥平衡，使其在无载时能正常工作。

由于工作频率较低，组合开关的开关损耗很小，通态损耗也很小。

4.多重环路控制电路

平均电流模式控制系统采用pI调节器，要确定比例系数和零点两个参数。调节器比例系数Kp的计算原则是保证电流调节器输出信号的上升阶段斜率比锯齿波斜率小，这样电流环才会稳定。零点选择在较低的频率范围内，在开关频率所对应的角频率的1/10～1/20处，以获得在开环截止频率处较充足的相位裕量。

另外，在pI调节器中新增一个位于开关频率附近的极点，用来消除开关过程中出现的噪声对控制电路的干扰。

控制电路的核心是电压、电流反馈控制信号的设计。为了保证在系统稳定性的前提下提高反应速度，设计了以电压环为主的多重环路控制技术。电流环响应负载电流变化，并且有限流功能。设计电路新增了对输出电感电流采样后的分放大，隔直后加入到反馈环中参与控制，调节器增益可通过后级带电位器的放大环节进行调节。这样电源工作在高精度恒压状态下，输出动态响应，使电源在负载突变的情况下，没有大的输出电压过冲。

硬开关开关频率高时的缺点。如何解决?

平均电流模式控制系统采用pI调节器，要确定比例系数和零点两个参数。调节器比例系数Kp的计算原则是保证电流调节器输出信号的上升阶段斜率比锯齿波斜率小，这样电流环才会稳定。零点选择在较低的频率范围内，在开关频率所对应的角频率的1/10～1/20处，以获得在开环截止频率处较充足的相位裕量。

另外，在pI调节器中新增一个位于开关频率附近的极点，用来消除开关过程中出现的噪声对控制电路的干扰。

缺点:1. 但开关频率越大,开关损耗越大,效率越低,散热设计会变的复杂.2. 同时,半导体开关器件的选择也更为苛刻.3. 电磁兼容问题也会更加突...

机载电源的使用环境比较恶劣，必须适应宽范围温度正常工作，并能经受冲击、震动、潮湿等应力筛选试验，因此设计机载电源的可靠性给我们提出了更高的要求

好的电源系统才可以让电路更加的稳定，才不会影响到使用者的正常使用，目前比较流行的电源系统有线性电源和开关电源两种，那么线性电源和开关电源的优缺点是什么呢？下面和我一起来看看吧。

线性电源和开关电源的优缺点是什么

(一)线性电源

1、优点

(1)线性电源虽然看起来会比较笨重，但是线性电源的功率一般是由变压器和调整管决定的。线性电源的功率虽然比较低，但是却不会把额外的干扰引入进来，所以线性电源的电磁干扰是比较小的，并且纹波系数也会非常低，几乎可以忽略不计。

(2)线性电源的稳压率一般会比较高，内部设计也会比较简单，出现问题需要维修的话也是非常方便的，只要略懂电子技术的技术人员一般都知道如何维修，所以线性电源的维修成本一般也会比开关电源的维修成本更低很多。

(3)线性电源的抗雷击性能是比较好的，因为线性电源内部的变压器一般是由2个线圈和铁芯组成的，而加在线圈两端的电压一般都不会突变，所以对于瞬间的高压一般都会有较强的抑制性。若是不小心被雷击中的话，线性电源一般都可以存活下来，而开关电源一般都会被烧毁。

2、缺点

(1)线性电源的工作效率一般都会比较低，因为线性电源是一个电转磁再转电的转换过程，在运行的时候难免会造成内部的铁或者是铜出现磨损，所以工作效率就会被降低。

(2)线性电源的输入范围会比较窄，一般都是在200伏到240伏之间，一旦低于这个范围的话，线性电源所输出的电压就会不够。若是高于这个范围的话，线性电源又有可能会被烧毁。

(3)线性电源的体积一般都会比开关电源的体积大一些，并且非常笨重。

(二)开关电源

1、优点

(1)开关电源的工作效率一般都是比较高的，并且外观的体积也会比较小。因为开关电源在运行的过程中一般不会出现铁损或者是铜损的现象，并且内部的元件损耗一般都是可以忽略不计的，所以开关电源的工作效率一般都会比线性电源更高一些。开关电源的内部一般都只有元器件和电路板，所以开关电源的体积一般都不大，重量一般也不重。

(2)开关电源的输入范围会比较宽一些，一般都是在160伏到270伏之间。

2、缺点

(1)开关电源虽然看起来比较小巧，但是受到电磁干扰的影响却会比较大，并且纹波系数也会比较大，特别是在音频、视频的范畴内，开关电源更是容易受到电磁干扰的影响，所以一般会导致音色不不纯厚，或者是发出嘶嘶的声音。

(2)开关电源的内部设计一般都会比较复杂一些，所以维修起来一般都会有点麻烦，一旦开关电源出现问题的话，一般都需要找人员帮忙维修，并且维修费用一般会比较高，而非专业人士一般都是维修不了的，所以直接废弃会更加合适。

(3)开关电源的体积一般都会比较小，很多的元器配件都是被挤在一起的，所以内部的散热效果一般都不好，时间长久了，有可能会导致外壳出现变形现象。

(4)开关电源的抗雷击能力一般都不强，一旦不小心被高压击中的话，就容易出现烧毁现象。

以上就是关于线性电源和开关电源的优缺点是什么的详细介绍，希望可以帮助大家更好的区分清楚线性电源和开关电源。选择电源系统的时候，一定要根据自己的需求来进行选择，从而避免出现问题。

开关电源相对于线性电源和优点有成本低，体积小，重量轻，效率高，调整率好，

缺点有可靠性不如线性电源，会产生高频EMI干扰，

他们都能稳定输出电压。

同样是电源，线性和开关电源这些别你知道么？