导读：记住上大学那会，特别热心DIY电脑，配电源必用长城、航嘉等巨大上品牌，这些电源都是依据一种名为“开关形式”的技能，此种电源称之为开关电源(Switching Mode Power Supplies，简称SMPS)。本文将为您解读开关电源的原理~
一、开关电源作业原理—简介
望文生义，开关电源便是运用电子开关器材(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)，经过操控电路，使电子开关器材不停地“接通”和“关断”，让电子开关器材对输入电压进行脉冲调制，然后完成DC/AC、DC/DC电压改换，以及输出电压可谐和主动稳压。
开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)操控IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源比较，二者的本钱都跟着输出功率的添加而增加，但二者增加速率各异。线性电源本钱在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为本钱回转点。跟着电力电子技能的开展和立异，使得开关电源技能也在不断地立异，这一本钱回转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源供给了宽广的开展空间。
二、开关电源作业原理—结构
开关电源大致由主电路、开关电源操控电路、检测电路、辅佐电源四大部份组成。
1、主电路
冲击电流限幅：约束接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器：其效果是过滤电网存在的杂涉及阻止本机发生的杂波反应回电网。
整流与滤波：将电网沟通电源直接整流为较滑润的直流电。
逆变：将整流后的直流电变为高频沟通电，这是高频开关电源的中心部分。
输出整流与滤波：依据负载需求，供给安稳牢靠的直流电源。
2、操控电路
一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去操控逆变器，改动其脉宽或脉频，使输出安稳，另一方面，依据测验电路供给的数据，经维护电路辨别，供给操控电路对电源进行各种维护措施。
3、检测电路
供给维护电路中正在运转中各种参数和各种外表数据。
4、辅佐电源
完成电源的软件(长途)发动，为维护电路和操控电路(PWM等芯片)作业供电。
三、开关电源作业原理—分类
开关电源一般有三种作业形式：频率、脉冲宽度固定形式，频率固定、脉冲宽度可变形式，频率、脉冲宽度可变形式。前一种作业形式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压改换;后两种作业形式多用于开关稳压电源。别的，开关电源输出电压也有三种作业办法：直接输出电压办法、均匀值输出电压办法、幅值输出电压办法。相同，前一种作业办法多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压改换;后两种作业办法多用于开关稳压电源。
开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC改换器现已完成模块化，且规划技能及生产工艺在国内外均已老练和规范化;AC/DC的模块化，因其本身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为杂乱的技能和工艺制作问题。
DC/DC改换
DC/DC改换是将固定的直流电压改换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的作业办法有两种，一是脉宽调制办法Ts不变，改动ton(通用)，二是频率调制办法，ton不变，改动Ts(易发生搅扰)。其详细的电路由以下几类：
1) Buck电路——降压斩波器，其输出均匀电压U0小于输入电压Ui，极性相同。
2) Boost电路——升压斩波器，其输出均匀电压U0大于输入电压Ui，极性相同。
3) Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出均匀电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。
4) Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出均匀电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。
当今软开关技能使得DC/DC发生了质的腾跃，美国VICOR公司规划制作的多种ECI软开关DC/DC改换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3，功率为(80～90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一种选用软开关技能的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为(200～300)kHz，功率密度已到达27W/cm3，选用同步整流器(MOSFET替代肖特基二极管)，使整个电路功率提高到90%。
AC/DC改换
AC/DC改换是将沟通改换为直流，其功率流向可所以双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载回来电源的称为“有源逆变”。AC/DC改换器输入为50/60Hz的沟通电，因有必要经整流、滤波，因而体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，一起因遇到安全规范(如UL、CCEE等)及EMC指令的约束(如IEC、、FCC、CSA)，沟通输入侧有必要加EMC滤涉及运用契合安全规范的元件，这样就约束AC/DC电源体积的小型化，别的，因为内部的高频、高压、大电流开关动作，使得处理EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度装置电路规划提出了很高的要求，因为相同的原因，高电压、大电流开关使得电源作业损耗增大，约束了AC/DC改换器模块化的进程，因而有必要选用电源体系优化规划办法才干使其作业功率到达必定的满足程度。
AC/DC改换按电路的接线办法可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单相、三相、多相。按电路作业象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
四、开关电源作业原理—原理
开关电源的作业进程恰当简略了解，在线性电源中，让功率晶体管作业在线性形式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管作业在导通和关断的状况，在这两种状况中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小)/功率器材上的伏安乘积便是功率半导体器材上所发生的损耗。
与线性电源比较，PWM开关电源更为有用的作业进程是经过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来完成的。
解说上图：市电(沟通电)进口进去的榜首部分称为一级EMI，首要担任内部电路与外部电源之间的过渡，在一级EMI周围还有二级EMI，这些一二级EMI首要起到电路维护效果，比方当外部电源有动摇的时分，一二级EMI会削减内部抵触，然后维护电源内部的硬件不简略遭到损坏，别的当电源内部硬件呈现不安稳，一二级EMI能够按捺内部动摇冲击外部电路，避免影响其他电器的正常运用，简略来说一二级EMI恰当于一层滤网，避免双向冲击，关于一款合格的开关电源来说，一二级EMI都是必要的，当关于山寨贱价电源来说，往往为了节约本钱，省去了一二级EMI，虽然不影响电源功用，但关于电源的安稳性以及搅扰外部电源仍是有影响的。
一二级EMI电路往后，就到了整流部分了，这儿首要有一个由四个整流二极管组成的整流桥堆，其功用是完成，将沟通电改变成为直流电。其之后便是高压滤波电路了，这儿会看到有一个或许两个大电容，以电感线圈等，首要担任进来的沟通电进行滤波，因为外部沟通电频率或许动摇较大，经过电容与线圈进行滤波，能够得到比较滑润的直主流电。
再往下便是中心部分了，在电源的中心是变压器部分。因为开关电源有多路输出，包含3.3V、5V、12V等等，因而需求变压器，将前面的直流电分红几组输出电压。在变压器之后的下面，便是电源输出部分了。
五、开关电源作业原理-注意事项
1、挑选开关电源时应注意事项
1) 选用适宜的输入电压标准;
2) 挑选适宜的功率。为了使电源的寿数增加，可选用多30%输出功率额定的机种。
3) 考虑负载特性。假如负载是马达、灯泡或电容性负载，当开机瞬间时电流较大，应选用适宜电源避免过载。假如负载是马达时应考虑停机时电压倒灌。
4) 此外需要考虑电源的作业环境温度，及有无额定的辅佐散热设备，在过高的环温电源需减额输出。环温对输出功率的减额曲线。
5) 依据运用所需挑选各项功用：
维护功用：过电压维护(OVP)、过温度维护(OTP)、过负载维护(OLP)等。
运用功用：信号功用(供电正常、供电失效)、遥控功用、遥测功用、并联功用等。
特别功用：功因纠正(PFC)、不断电(UPS)
挑选所需契合的安规及电磁兼容(EMC)认证。
2、运用开关电源之注意事项
6) 运用电源前，先确认输入输出电压标准与所用电源的标称值是否相符;
7) 通电之前，查看输入输出的引线是否衔接正确，避免损坏用户设备;
8) 查看装置是否结实，装置螺丝与电源板器材有无触摸，丈量外壳与输入、输出的绝缘电阻，避免触电;
9) 为确保运用的安全性和削减搅扰，请确保接地端牢靠接地;
10) 多路输出的电源一般分主、辅输出，主输出特性优于辅输出，一般情况下输出电流大的为主输出。为确保输出负载调整率和输出动态等目标，一般要求每路至少带10%的负载。若用辅路不必主路，主路必定加恰当的假负载。详细拜见相应类型的标准书;
11) 请注意:电源频频开关将会影响其寿数;
12) 作业环境及带载程度也会影响其寿数。
拓宽阅览：
1、 详解开关电源拓扑结构优缺点
2、 开关电源修理办法与技巧攻略
4、浅谈开关电源规划
3、 新式开关电源技能简介
4、 线性电源和开关电源的优缺
5、 工程师必知：教你熟透开关电源规划的各种元器材
