图是说明非隔离型开关电源三种基本工作方式的原理电路。图(a)为降压型电路。在此电路中,脉宽调制(PWM)电路的输出加到晶体管开关VT的基极,以控制其导通和截止。当开关导通时,输人量可以传递到输出端;开关截止时,则被隔断。这种脉冲状的能量传递经变换和滤波形成平滑的电压输出。PWM电路将它的变化转变成能控制开关导通和截止时间之比的PWM信号,达到稳定的目的。 图 非隔离型开关电源三种基本工作方式的原理电路 图(b)所示为升压型电路。开关管VT导通时,扼流圈L储能。这时iL=Uin/Lt(t为扼流圈导通时间)。设导通结束时的电流为IL,因此,储能为E=0.5I2L。VT截止后,iL将 非隔离型开关电源是电源技术中的重要组成部分,它在许多电子设备中有着广泛的应用。这种电源类型不包含隔离变压器,因此输入和输出之间有直接的电气连接,这使得设计更简单,成本更低,但同时也降低了安全性。以下是关于非隔离型开关电源三种基本工作方式的详细解释: 1. **降压型电路(Buck电路)**: 降压型电路如图(a)所示,主要用于将高电压转换为低电压。在这个电路中,关键元件包括晶体管开关VT、电感器L和电容器C。PWM(脉宽调制)电路用于控制VT的基极,决定其导通和截止。当VT导通时,输入电压Uin通过L向负载提供能量,同时在L中存储一部分能量。当VT截止,L释放存储的能量,通过C平滑输出,形成稳定的电压。PWM电路通过调整VT的导通和截止时间比例,实现对输出电压的精确控制。 2. **升压型电路(Boost电路)**: 升压型电路如图(b)所示,用于将低电压提升至高电压。在这个电路中,VT导通时,输入电压Uin通过L对电感器进行充电,储能E=0.5I²L。VT截止后,L的自感效应产生一个左低右高的电动势,与Uin叠加,通过二极管VD为电容C充电,并提供高于输入电压的输出。电容C在VT截止期间为负载提供能量,二极管VD防止电容反向放电。 3. **倒置型电路(Inverting电路)**: 倒置型电路如图(c)所示,它能够输出与输入电压极性相反的电压。在VT导通时,Uin加在电感L两端,L储存能量。VT截止后,L中的能量通过VD转移到C,产生负极性的输出电压。与前两种电路类似,PWM电路同样用于调节输出电压。 这些基本电路形式可以单独使用,也可以组合使用,以适应各种不同的电源转换需求。在实际应用中,非隔离型开关电源还需要考虑效率、纹波、电磁兼容性(EMC)、热管理以及保护机制等多方面因素。例如,为了提高效率,通常会采用软开关技术,减少开关损耗;为了抑制纹波,会增加更复杂的滤波电路;为了满足EMC标准,需要采取屏蔽和滤波措施;为了保护电源,可能还会设置过压、过流、短路保护等功能。 非隔离型开关电源虽然简化了设计,但其直接的输入输出连接也意味着必须在设计时特别注意安全问题,避免直接接触高电压。同时,由于没有隔离,噪声和干扰可能会直接影响负载设备,因此在实际应用中需要进行充分的考虑和优化。
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