极致高效的开关电源——SWITCH POWER

开关电源是一种高频化电能转换装置。

以下是关于开关电源的详细介绍：

 1. 工作原理：

- 开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率来维持稳定的输出电压。其核心部件开关管（如功率场效应管 MOSFET 等）以一定的频率进行周期性的通断操作。在开关管导通时，输入电源向负载提供能量；开关管关断时，电路中的储能元件（如电感、电容等）向负载释放能量，使得负载能够获得连续且稳定的电能。

- 具体工作流程通常为：先将输入的交流电进行整流和滤波，转变为较平滑的直流电，然后将直流电逆变为高频交流电，再经过高频变压器进行电压变换，最后通过输出整流与滤波电路，输出符合负载要求的直流电源。

2. 基本组成：

- 主电路：

- 冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流，保护后续电路元件免受过大电流的冲击。

- 输入滤波器：过滤电网中存在的杂波，并阻碍本机产生的杂波反馈回电网，提高电源的电磁兼容性。

- 整流与滤波：将输入的交流电直接整流为较平滑的直流电，为后续的逆变过程提供基础。

- 逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是开关电源的核心部分，实现电压的初步变换。

- 输出整流与滤波：根据负载的需求，提供稳定可靠的直流电源，对逆变后的高频交流电进行整流和滤波，使其成为满足负载要求的直流电压。

- 控制电路：一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定；另一方面，根据检测电路提供的数据，经保护电路鉴别，对电源进行各种保护措施，如过压保护、过流保护、过热保护等。

- 检测电路：提供保护电路中正在运行的各种参数和各种仪表数据，以便实时监测电源的工作状态。

- 辅助电源：实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（如 PWM 等芯片）工作供电，确保整个电源系统的正常运行。

3. 主要类型：

- 按输入输出类型分：

- 直流开关电源：功能是将电能质量较差的原生态电源（如市电电源或蓄电池电源等）转换成满足设备要求的质量较高的直流电压。其核心是 DC/DC 转换器，根据 DC/DC 转换器的不同，直流开关电源可分为多种类型，如隔离式和非隔离式等。

- 交流开关电源：输入为交流电源，输出也是交流电源，主要用于对交流电压和频率有特定要求的设备。

- 按电路结构分：

- 自激式：无须外加信号源能自行振荡，可看作是一个变压器反馈式振荡电路。

- 它激式：完全依赖于外部信号来维持振荡。

- 按控制方式分：

- 脉冲宽度调制（PWM）：开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比，从而调节输出电压。

- 脉冲频率调制（PFM）：导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比。

- 混合调制：导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，是以上两种方式的混合。

4. 特点与优势：

- 高效率：开关电源的转换效率通常较高，一般可达 75% - 90%以上，相比于线性电源，能够更有效地利用电能，减少能源的浪费。

- 小型化和轻量化：由于工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器和其他元件，使得开关电源的体积和重量大大减小，便于安装和携带。

- 电压调节范围广：通过调整开关管的控制信号，可以方便地实现对输出电压的调节，满足不同负载的需求。

- 可靠性高：经过合理设计和良好的散热处理，开关电源具有较高的可靠性和稳定性，能够在各种恶劣的工作环境下正常工作。

5. 应用领域：开关电源以其众多优点被广泛应用于几乎所有的电子设备。例如工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED 照明、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、电脑、手机充电器等