陳正烈

摘 要：結(jié)合實(shí)際教學(xué)，本文從開關(guān)穩(wěn)壓電源的重要性、原理框圖、原理、如何讀電路圖等方面探討如何進(jìn)行開關(guān)電源教學(xué)。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源;原理;原理框圖;電路圖

電子技術(shù)教學(xué)中，我們有的教師對(duì)開關(guān)電源部分內(nèi)容常常忽視，這與目前生產(chǎn)、生活實(shí)際是不符，本文根據(jù)自己的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)開關(guān)電源教學(xué)談一些認(rèn)識(shí)。

一、明確開關(guān)電源教學(xué)的重要性

簡(jiǎn)單的分類，直流穩(wěn)壓電源有串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源和開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源。串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源由整流、濾波、穩(wěn)壓等部分組成，穩(wěn)壓部分的調(diào)整部分工作在線性狀態(tài)，學(xué)生易理解，掌握串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源的工作原理和進(jìn)行實(shí)際電路分析也是較為容易的。

開關(guān)電源（SwitchingMode Power Supply，SMPS）采用“交流→直流→交流→直流”變換技術(shù)，是一種組合變流電路，包括由沖擊電流限幅、輸入濾波器、輸入側(cè)整流與濾波、逆變、輸出側(cè)整流與濾波等部分組成的主電路，以及控制電路、檢測(cè)電路、輔助電源四大部份組成。開關(guān)電源較直流線性穩(wěn)壓電源復(fù)雜，但開關(guān)電源功耗小，轉(zhuǎn)化率高，且體積和重量只有線性電源的20%—30%，目前它已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。因此我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)應(yīng)重視開關(guān)電源這部分內(nèi)容，不要淡化它。

二、讀懂開關(guān)電源原理框圖

要理解開關(guān)電源工作原理，會(huì)分析開關(guān)電源電路圖，那就要讀懂開關(guān)電源原理框圖。下圖就是典型的開關(guān)直流穩(wěn)壓電源原理框圖。

圖1 開關(guān)直流穩(wěn)壓電源原理框圖

（一） 框圖組成

框圖由主電路、控制電路、檢測(cè)比較放大電路、輔助電源四大部份組成。

1.主電路。主電路即完成“交流→直流→交流→直流”變換的功能電路部分，由沖擊電流限幅、輸入濾波器、輸入側(cè)整流與濾波、逆變、輸出側(cè)整流與濾波等部分組成;沖擊電流限幅部分功能：限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流;輸入濾波器功能：其作用是過濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng);輸入側(cè)整流與濾波：將電網(wǎng)送來的交流電直接整流濾波為較平滑的直流電;逆變：利用開關(guān)調(diào)整電路將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分;輸出側(cè)整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，將高頻交流電進(jìn)行整流與濾波，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。

2.控制電路。一方面從輸出端取樣，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后去控制逆變器（開關(guān)調(diào)整電路），改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。

3.檢測(cè)電路。提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。

4.輔助電源。實(shí)現(xiàn)電源的軟件（遠(yuǎn)程）啟動(dòng)，為保護(hù)電路和控制電路（PWM等芯片）工作供電。

（二）開關(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件（開關(guān)管），開關(guān)元件以一定時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開，在開關(guān)元件接通時(shí)輸入側(cè)整流濾波的直流電通過逆變器（開關(guān)管）、輸出側(cè)整流濾波電路向負(fù)載提供能量，當(dāng)開關(guān)元件斷開時(shí)，電路中的儲(chǔ)能裝置（有電感、電容等組成）向負(fù)載釋放開關(guān)接通時(shí)所儲(chǔ)存的能量，使負(fù)載得到連續(xù)穩(wěn)定的能量。

根據(jù)開關(guān)電源輸出的直流電壓情況，經(jīng)過取樣進(jìn)行檢測(cè)比較放大得到反映輸出電壓穩(wěn)定情況的誤差信號(hào)，將其送入控制電路產(chǎn)生控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后對(duì)逆變器的開關(guān)元件的占空比（導(dǎo)通時(shí)間與周期之比）進(jìn)行控制，這樣傳到輸出端的能量得到調(diào)整，即調(diào)整輸出電壓使其穩(wěn)定。

三、讀懂開關(guān)電源電路圖

讀開關(guān)電源電路圖，不要急于弄清某一元器件的作用，要按一定順序逐步進(jìn)行。首先，找到來自電網(wǎng)的交流電位置（即“信號(hào)”入口，）和直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)定電壓輸出位置（“信號(hào)”出口）;其次，找到開關(guān)電源電路的主電路（“主信號(hào)”電路，正向電路），它由沖擊電流限幅、輸入濾波器、輸入側(cè)整流與濾波、逆變、輸出側(cè)整流與濾波等部分組成;找到反饋控制電路，它由取樣比較放大、時(shí)鐘振蕩電路、脈寬（脈頻）調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路等組成;最后對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和反饋控制電路的各組成部分進(jìn)行分析，分析出各部分的功能和作用，具體到每一個(gè)元器件的功能和作用;完成以上分析后，引導(dǎo)學(xué)生再回頭體會(huì)開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理，會(huì)有更深刻的理解。

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。作為電子技術(shù)的教學(xué)專業(yè)人員，有必要將開關(guān)電源這部分教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生講清楚，講明白。

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