开关电源是什么？

目前主要包括两种电源类型：线性电源(linear)和开关电源(switching)。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电;然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压;下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电;此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动(这种电压波动就是我们常说的纹波)，所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了。尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStaTIon/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。

对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz(有些国家是50Hz)频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压(升压前一般是50-60 KHz)。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。

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。

现代开关电源有两种：一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电)，如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。

那么为什么要用开关电源呢?普通的变压器变一变，整一整不就好了吗?怎么还需要开关电源?这个问题可以有很多个角度去看，简单的从可以降低成本来的角度来说一说吧，应该会比较有趣一些。

假设一个设备是5KW的功率，额定电压是直流48V，用普通的市电50Hz变压器去变换，变压器要很大，整流后，要维持电源的输出电压稳定，还需要配置个很大的直流电容，为什么变压器和电容都要大呢?而如果是开关电源去供应，变压器和电容可以非常小，为什么可以非常小呢?下面举例说明。

我们知道市电是50Hz，变换电压后给设备供电，可以想象为是有个人在干活，提着桶不断的进行运输，但是他活干的比较慢，一分钟只能提50桶;那么他的桶是不是要大些才能满足需求?

开关电源的功率器件也就是我们上们说的电子开关，它的开关频率是几KHz到二十KHz，可以想象是有个人干活手速非常非常快，一分钟可以提几千桶到二万桶，也就是说假设是一分钟二万桶，那他的桶可以只是上面那个人的四百分一的大小。这样来看如果上面那个人提的真的是桶的话，那么下面这个人拿个勺子就行了。