目前常見的電源在主要有兩種電源類型：線性電源（linear）和開關(guān)電源（switching）。

一、線性電源  

線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、控制電路、保護(hù)電路等。

工作過(guò)程：先將220 V市電通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)為低壓交流電，比如說(shuō)12V，然后再通過(guò)一系列的二極管或整流橋堆進(jìn)行整流，將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)電壓（配圖1和2中的“3”）；再通過(guò)電容對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波，經(jīng)過(guò)濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的“4”）；此時(shí)得到的低壓直流電依然不夠純凈，會(huì)有一定的波動(dòng)（這種電壓波動(dòng)就是我們常說(shuō)的紋波），要想得到高精度的穩(wěn)定的直流電壓，還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓反饋電路調(diào)整輸出電壓。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”）。

配圖2：線性電源的波形

線性電源的優(yōu)點(diǎn)：紋波小，調(diào)整率好，對(duì)外干擾小。適合用于模擬電路，各類放大器等低功耗設(shè)備。

線性電源的缺點(diǎn)：體積大，笨重，效率低、發(fā)熱量也大。需要龐大而笨重的變壓器，所需的濾波電容的體積和重量也相當(dāng)大，線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（35%左右），需要加體積龐大的散熱片，而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當(dāng)要制作多組電壓輸出時(shí)變壓器會(huì)更龐大。對(duì)于高功耗設(shè)備而言，線性電源將會(huì)力不從心。

二、開關(guān)電源

開關(guān)電源是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過(guò)周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓。開關(guān)電源的工作原理，簡(jiǎn)單的說(shuō)是將交流電先整流成直流電，再將直流逆變成交流電，再整流輸出成所需要的直流電壓。

①交流電源經(jīng)整流濾波成直流；

②通過(guò)高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開關(guān)管進(jìn)行高速的導(dǎo)通與截止，將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給開關(guān)變壓器進(jìn)行變壓；

③開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻交流電壓,經(jīng)整流濾波變成直流電供給負(fù)載；

④輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。

開關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的20～30%）、效率高（一般為60～70%，而線性電源只有30～40%）、自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。

開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)：

由于逆變電路中會(huì)產(chǎn)生高頻電壓，對(duì)周圍設(shè)備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地。

1、電路組成

開關(guān)電源的主要電路是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、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。開關(guān)電源的電路組成方框圖如下：

2、開關(guān)電源各功能電路詳解

⑴、AC輸入整流濾波電路

① 防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。

② 輸入電磁干擾濾波電路（EMI）：消除來(lái)自電網(wǎng)，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、電器的開關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的干擾，同時(shí)也防止開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散。C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對(duì)C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。

③ 整流濾波電路：將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為變換器提供直流電壓。交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。

⑵、功率因數(shù)校正電路 PFC (power factor correction)

PFC，意思是功率因數(shù)校正,作用是對(duì)輸入電流波形進(jìn)行控制，使其同步輸入電壓波形。功率因數(shù)，指的是有效功率與總耗電量之間的關(guān)系，基本上功率因數(shù)可以衡量電力被使用的程度，功率因數(shù)值越大，代表其電力利用率越高。開關(guān)電源是一種電容輸入型電路，其電流和電壓之間的相位差會(huì)造成交換功率的損失，而PFC電路就是為了提高功率因數(shù)，提高交流電轉(zhuǎn)直流電的效率。PFC電路分為兩種，一種是被動(dòng)式（無(wú)源）PFC，另一種是主動(dòng)式PFC（有源）電路。

工作原理：

輸入電壓經(jīng)L1、L2、L3等組成的EMI濾波器，BRG1整流一路送PFC電感，另一路經(jīng)R1、R2分壓后送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣，用以調(diào)整控制信號(hào)的占空比，即改變Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，穩(wěn)定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，在Q1關(guān)斷時(shí)施放能量。D1是啟動(dòng)二極管。D2是PFC整流二極管，C6、C7濾波。PFC電壓一路送后級(jí)電路，另一路經(jīng)R3、R4分壓后送入PFC控制器作為PFC輸出電壓的取樣，用以調(diào)整控制信號(hào)的占空比，穩(wěn)定PFC輸出電壓。   

（3）、 DC輸入濾波電路 

① 輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。C3、C4為安規(guī)電容，L2、L3為差模電感。 

② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機(jī)的瞬間，由于C6的存在Q2不導(dǎo)通，電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時(shí)Q2導(dǎo)通。如果C8漏電或后級(jí)電路短路現(xiàn)象，在起機(jī)的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大，Q1導(dǎo)通使Q2沒(méi)有柵極電壓不導(dǎo)通，RT1將會(huì)在很短的時(shí)間燒毀，以保護(hù)后級(jí)電路。 

（4）、 功率變換電路

是開關(guān)電源的關(guān)鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起到將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。

工作原理：

R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器，和開關(guān)MOS管并接，使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器的原邊線圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測(cè)得的電流峰值信號(hào)參與當(dāng)前工作周波的占空比控制，因此是當(dāng)前工作周波的電流限制。當(dāng)R5上的電壓達(dá)到1V時(shí)，UC3842停止工作，開關(guān)管Q1立即關(guān)斷。

R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò)，電容的充放電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)速度。R1過(guò)小，易引起振蕩，電磁干擾也會(huì)很大；R1過(guò)大，會(huì)降低開關(guān)管的開關(guān)速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護(hù)了MOS管。

Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時(shí)，Q1導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，變壓器所儲(chǔ)存的能量也就越多；當(dāng)Q1截止時(shí)，變壓器通過(guò)D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時(shí)也達(dá)到了磁場(chǎng)復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲(chǔ)、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。IC根據(jù)輸出電壓和電流時(shí)刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機(jī)的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。4、推挽式功率變換電路：Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。

  推挽式功率變換電路： Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。

有驅(qū)動(dòng)變壓器的功率變換電路：T2為驅(qū)動(dòng)變壓器，T1為開關(guān)變壓器，TR1為電流環(huán)。

（5）、輸出整流濾波電路

①、 正激式整流電路

T1為開關(guān)變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續(xù)流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，C4、L2、C5組成π型濾波器。

②、 反激式整流電路： 

T1為開關(guān)變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管，R1、C1為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，R2為假負(fù)載，C4、L2、C5組成π型濾波器。

③、

工作原理：當(dāng)變壓器次級(jí)上端為正時(shí)，電流經(jīng)C2、R5、R6、R7使Q2導(dǎo)通，電路構(gòu)成回路，Q2為整流管。Q1柵極由于處于反偏而截止。當(dāng)變壓器次級(jí)下端為正時(shí)，電流經(jīng)C3、R4、R2使Q1導(dǎo)通，Q1為續(xù)流管。Q2柵極由于處于反偏而截止。L2為續(xù)流電感，C6、L1、C7組成π型濾波器。R1、C1、R9、C4為削尖峰電路。

（6）、PMW控制電路（穩(wěn)壓環(huán)路、取樣）

PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負(fù)載情況來(lái)控制電源的開關(guān)管的閉合的。檢測(cè)輸出直流電壓，并將其與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行放大。調(diào)制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。

反饋電路原理圖：

工作原理：

當(dāng)輸出U0升高，經(jīng)取樣電阻R7、R8、R10、VR1分壓后，U1③腳電壓升高，當(dāng)其超過(guò)U1②腳基準(zhǔn)電壓后U1①腳輸出高電平，使Q1導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通，UC3842①腳電位相應(yīng)變低，從而改變U1⑥腳輸出占空比減小，U0降低。

當(dāng)輸出U0降低時(shí)，U1③腳電壓降低，當(dāng)其低過(guò)U1②腳基準(zhǔn)電壓后U1①腳輸出低電平，Q1不導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管不發(fā)光，光電三極管不導(dǎo)通，UC3842①腳電位升高，從而改變U1⑥腳輸出占空比增大，U0降低。周而復(fù)始，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。調(diào)節(jié)VR1可改變輸出電壓值。

反饋環(huán)路是影響開關(guān)電源穩(wěn)定性的重要電路。如反饋電阻電容錯(cuò)、漏、虛焊等，會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，故障現(xiàn)象為：波形異常，空、滿載振蕩，輸出電壓不穩(wěn)定等。 

（7）、短路保護(hù)電路

在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個(gè)安全范圍內(nèi)。

下圖是小功率短路保護(hù)電路，其原理簡(jiǎn)述如下：

當(dāng)輸出電路短路，輸出電壓消失，光耦OT1不導(dǎo)通，UC3842①腳電壓上升至5V左右，R1與R2的分壓超過(guò)TL431基準(zhǔn)，使之導(dǎo)通，UC3842⑦腳VCC電位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作后①腳電位消失，TL431不導(dǎo)通UC3842⑦腳電位上升，UC3842重新啟動(dòng)，周而復(fù)始。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后，電路可以自動(dòng)恢復(fù)成正常工作狀態(tài)。  

下圖是中功率短路保護(hù)電路，其原理簡(jiǎn)述如下： 

當(dāng)輸出短路，UC3842①腳電壓上升,U1 ③腳電位高于②腳時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)①腳輸出高電位，給 C1充電，當(dāng)C1兩端電壓超過(guò)⑤腳基準(zhǔn)電壓時(shí)U1⑦腳輸出低電位，UC3842①腳低于1V，UCC3842停止工作，輸出電壓為0V，周而復(fù)始，當(dāng)短路消失后電路正常工作。R2、C1是充放電時(shí)間常數(shù)，阻值不對(duì)時(shí)短路保護(hù)不起作用。

下圖是常見的限流、短路保護(hù)電路。其工作原理簡(jiǎn)述如下： 

當(dāng)輸出電路短路或過(guò)流，變壓器原邊電流增大，R3 兩端電壓降增大，③腳電壓升高，UC3842⑥腳輸出占空比逐漸增大，③腳電壓超過(guò)1V時(shí)，UC3842關(guān)閉無(wú)輸出。

下圖是用電流互感器取樣電流的保護(hù)電路,有著功耗小，但成本高和電路較為復(fù)雜，其工作原理簡(jiǎn)述如下：

輸出電路短路或電流過(guò)大，TR1次級(jí)線圈感應(yīng)的電壓就越高，當(dāng)UC3842③腳超過(guò)1伏，UC3842停止工作，周而復(fù)始，當(dāng)短路或過(guò)載消失，電路自行恢復(fù)。   

（8）、

上圖是常見的輸出端限流保護(hù)電路，其工作原理簡(jiǎn)述如上圖：當(dāng)輸出電流過(guò)大時(shí)，RS（錳銅絲）兩端電壓上升，U1③腳電壓高于②腳基準(zhǔn)電壓，U1①腳輸出高電壓，Q1導(dǎo)通，光耦發(fā)生光電效應(yīng)，UC3842①腳電壓降低，輸出電壓降低，從而達(dá)到輸出過(guò)載限流的目的。       

（9）、輸出過(guò)壓保護(hù)電路的原理

  輸出過(guò)壓保護(hù)電路的作用是：當(dāng)輸出電壓超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。當(dāng)開關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶操作不當(dāng)引起輸出過(guò)壓現(xiàn)象時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)以防止損壞后級(jí)用電設(shè)備。應(yīng)用最為普遍的過(guò)壓保護(hù)電路有如下幾種：  

①可控硅觸發(fā)保護(hù)電路：

如上圖，當(dāng)Uo1輸出升高，穩(wěn)壓管（Z3）擊穿導(dǎo)通，可控硅（SCR1）的控制端得到觸發(fā)電壓，因此可控硅導(dǎo)通。Uo2電壓對(duì)地短路，過(guò)流保護(hù)電路或短路保護(hù)電路就會(huì)工作，停止整個(gè)電源電路的工作。當(dāng)輸出過(guò)壓現(xiàn)象排除，可控硅的控制端觸發(fā)電壓通過(guò)R對(duì)地泄放，可控硅恢復(fù)斷開狀態(tài)。  

②光電耦合保護(hù)電路： 

如上圖，當(dāng)Uo有過(guò)壓現(xiàn)象時(shí)，穩(wěn)壓管擊穿導(dǎo)通，經(jīng)光耦（OT2）R6到地產(chǎn)生電流流過(guò)，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光電耦合器的光敏三極管導(dǎo)通。Q1基極得電導(dǎo)通， 3842的③腳電降低，使IC關(guān)閉，停止整個(gè)電源的工作，Uo為零，周而復(fù)始，。  

③輸出限壓保護(hù)電路

輸出限壓保護(hù)電路如下圖，當(dāng)輸出電壓升高，穩(wěn)壓管導(dǎo)通光耦導(dǎo)通，Q1基極有驅(qū)動(dòng)電壓而道通，UC3842③電壓升高，輸出降低，穩(wěn)壓管不導(dǎo)通，UC3842③電壓降低，輸出電壓升高。周而復(fù)始，輸出電壓將穩(wěn)定在一范圍內(nèi)（取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值）。

④輸出過(guò)壓鎖死電路 

圖A的工作原理是，當(dāng)輸出電壓Uo升高，穩(wěn)壓管導(dǎo)通，光耦導(dǎo)通，Q2基極得電導(dǎo)通，由于Q2的導(dǎo)通Q1基極電壓降低也導(dǎo)通，Vcc電壓經(jīng)R1、Q1、R2使Q2始終導(dǎo)通，UC3842③腳始終是高電平而停止工作。在圖B中，UO升高U1③腳電壓升高，①腳輸出高電平，由于D1、R1的存在，U1①腳始終輸出高電平Q1始終導(dǎo)通，UC3842①腳始終是低電平而停止工作。

⑽、輸入過(guò)欠壓保護(hù)：  

原理圖： 

工作原理：

    AC輸入和DC輸入的開關(guān)電源的輸入過(guò)欠壓保護(hù)原理大致相同。保護(hù)電路的取樣電壓均來(lái)自輸入濾波后的電壓。

取樣電壓分為兩路，一路經(jīng)R1、R2、R3、R4分壓后輸入比較器3腳，如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)電壓，比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無(wú)輸出。另一路經(jīng)R7、R8、R9、R10分壓后輸入比較器6腳，如取樣電壓低于5腳基準(zhǔn)電壓，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無(wú)輸出。