什么是开关电源?开关电源有什么作用?原理是什么?

时间：2023-03-02 23:27:50

关键字：开关电源指数电源

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[导读]为增进大家对开关电源的认识，本文将对开关电源，以及开关电源的组成、开关电源的原理予以介绍。

开关电源是电源中的一种类别，采用开关电源可以有效节省能源。为增进大家对开关电源的认识，本文将对开关电源，以及开关电源的组成、开关电源的原理予以介绍。如果你对开关电源具有兴趣，不妨和小编一起继续往下阅读哦。

一、开关电源

开关电源不同于线性电源，开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，因此比较节省能源，产生废热较少。理想上，开关电源本身是不会消耗电能的。电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。相反的，线性电源在产生输出电压的过程中，晶体管工作在放大区，本身也会消耗电能。开关电源的高转换效率是其一大优点，而且因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器，因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小，重量也会比较轻。

若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时，开关电源比线性电源要好。不过开关电源比较复杂，内部晶体管会频繁切换，若切换电流尚未加以处理，可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备，而且若开关电源没有特别设计，其电源功率因数可能不高。

开关电源的前身是线性稳压电源。在开关电源出现之前，许多控制设备的工作电源都采用线性稳压电源。由于计算机等电子装置的集成度不断增加，功能越来越强，他们的体积却越来越小，因此迫切需要体积小、重量轻、效率高、性能好的新型电源，这就成了开关电源技术发展的强大动力。

新型电力电子器件的发展给开关电源的发展提供了物质条件。在 20 世纪 60 年代末，巨型晶体管(GTR)的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世，那时确定的开关电源的基本结构一直沿用至今。后来随着电力 MOSFET 的应用，开关电源的频率进一步提高，使得电源体积更小，重量更轻，功率密度进一步提高。在 20 世纪 80 年代，IGBT 的出现让仅适用于小功率场合的开关电源在中大功率直流电源也得以发挥。在 20 世纪 80 年代后 20 年为了解决因开关频率提高而引发的电磁干扰问题，出现了软开关技术开关电路。随后在 20 世纪 90 年代，为了提高开关电源的功率因数，出现了功率因数校正技术(PFC)。

目前除了对直流输出电压的纹波要求极高的场合外，开关电源已经全面取代了线性稳压电源，主要用于小功率场合。例如：计算机、电视机、各种电子仪器的电源。在许多中等容量范围内，开关电源逐步取代了相控电源，例如：通信电源领域、电焊机、电镀装置等的电源。

二、开关电源组成

开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部分组成。

1、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。输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

2、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，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。

3、检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。

4、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(PWM等芯片)工作供电。

三、开关电源的基本原理

简单地说,开关电源的工作原理是:

1.交流电源输入经整流滤波成直流;