什么是開關電源

隨著電力電子技術的發展和創新，開關電源技術也在不斷創新。目前，開關電源因其體積小、重量輕、效率高而被廣泛應用于幾乎所有的電子設備中。它是電子信息產業快速發展不可或缺的供電方式。

開關電源是一種利用現代電力電子技術控制開關管開關時間比并保持穩定輸出電壓的電源。開關電源一般由脈寬調制控制集成電路和場效應管組成。

開關電源相對于線性電源。它的輸入直接將交流電整流成直流電。在高頻振蕩電路的作用下，開關管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。借助電感(高頻變壓器)，輸出穩定的低壓直流電。

由于變壓器鐵芯的尺寸與開關電源工作頻率的平方成反比，頻率越高，鐵芯越小。這可以大大減少變壓器，并減少電源的重量和體積。由于它直接控制DC，這種電源的效率比線性電源高得多。這節約了能源，所以很受人們的歡迎。然而，它也有缺點，即電路復雜，維護困難，電路污染嚴重。該電源噪聲高，不適用于某些低噪聲電路。

開關電源的特性

開關電源一般由脈寬調制控制集成電路和場效應管組成。隨著電力電子技術的發展和創新，開關電源以其體積小、重量輕、效率高的特點被廣泛應用于幾乎所有的電子設備中，顯示出其重要性。

開關電源的分類

根據開關器件在電路中的連接方式，開關電源一般可分為串聯開關電源、并聯開關電源和變壓器開關電源。

其中，變壓器式開關電源又可分為推挽式、半橋式和全橋式。根據變壓器的勵磁和輸出電壓的相位，可分為正向勵磁型、反激式、單勵磁型和雙勵磁型。

開關電源與普通電源的區別

普通電源一般是線性電源。線性電源是指調節管工作在線性狀態的電源。然而，它在開關電源方面是不同的。開關管(在開關電源中，我們通常稱之為調節管開關管)工作在開和關兩種狀態：開——電阻很小，關——電阻很大。

開關電源是一種相對新型的電源。它具有效率高、重量輕、可升降壓、輸出功率高等優點。然而，由于電路工作在開關狀態，噪聲相對較大。

示例：降壓開關電源

讓我們簡單談談降壓開關電源的工作原理：電路由開關(實際電路中的三極管或場效應管)、續流二極管、儲能電感、濾波電容等組成。

當開關閉合時，電源通過開關和電感向負載供電，并將部分電能儲存在電感和電容中。由于電感的自感，開關接通后電流緩慢增加，即輸出不能立即達到電源電壓值。

一段時間后，開關關閉，由于電感的自感(電感中的電流在視覺上被認為具有慣性效應)，電路中的電流將保持不變，即從左到右繼續流動。該電流流經負載，從地返回，流向續流二極管的正極，流經二極管，并返回電感的左端，從而形成一個環路。

輸出電壓可以通過控制開關閉合和斷開的時間來控制(即脈寬調制)。如果通過檢測輸出電壓來控制開/關時間，以保持輸出電壓不變，就實現了穩壓的目的。

普通電源和開關電源具有相同的調壓管

普通半橋開關電源的主要工作原理是上橋和下橋的開關管(高頻時為VMOS)交替導通。首先，電流流過上橋開關管，通過利用電感線圈的存儲功能，電能集中在線圈中。最后，合上上橋開關管，打開下橋電感線圈開關管，電容將持續向外供電。然后關閉下橋開關管，打開上橋允許電流進入。這是重復的。它被稱為開關電源，因為這兩個開關管需要輪流打開和關閉。

線性電源就不同了，因為沒有開關的介入，使得供水管道一直在排水，如果有很多，就會漏出來，這就是我們經常看到的一些線性電源調節管道的熱量很大，把電用完了，全部轉換成熱能。從這個角度來看，線性電源的轉換效率很低，當熱量很高時，元器件的使用壽命必然會下降，影響最終的使用效果。

主要區別：工作方式

線性電源的功率調節管總是工作在放大區，流過它的電流是連續的。由于調節管功率損耗大，需要一個大功率的調節管，并配有一個大體積的散熱器，其發熱嚴重，效率低，一般在40%到60%之間(也是一個很好的線性電源)。

線性電源的工作方式是，必須有一個從高壓到低壓的降壓裝置。一般來說，它是一個變壓器，還有像KX這樣的其他電源，然后通過整流輸出DC電壓。這樣，體積也很大，相對較重，效率低，發熱量也大；然而，它也具有紋波小、調整率好、外部干擾小的優點，適用于模擬電路/各種放大器等。

該開關電源的功率器件工作在開關狀態，電壓調節時通過電感線圈暫時儲存能量，損耗小，效率高，散熱要求低，但對變壓器和儲能電感也有較高的要求，開關電源采用低損耗、高磁導率的材料制成。它的變形金剛是一個小詞。總效率在80%到98%之間，開關電源效率高但體積小，但與線性電源的紋波相比，電壓電流調整率有一定的折扣。