开关电源的作用和原理

开关电源将是下述内容的主要介绍对象，通过这篇文章，小编希望大家可以对它的相关情况以及信息有所认识和了解，详细内容如下。

一、开关电源的工作原理

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，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)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。

与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“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实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。

开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。

二、开关电源的作用

开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源装置。它通过将输入电压进行适当的转换和调整，提供给电子设备稳定的电源供应。开关电源具有以下几个主要作用：

1、稳定电源供应：开关电源可以提供稳定的直流电源供应，适用于各种电子设备和电路的工作。相比于传统的线性电源，开关电源通常拥有更高的转换效率和更低的功率损耗，因此更加可靠和稳定。

2、综合性能优越：开关电源在输出电压稳定性、响应速度、负载调整性能等方面较传统电源更具优势。它可以根据负载的变化实时调整输出电压和电流，以满足电子设备不同工作状态下的电源要求。

3、体积小巧：相比传统的线性电源，开关电源可以实现更小巧的体积设计。这使得开关电源尤其适用于体积有限的应用场景，如移动设备、无线通信设备等。

4、适应性强：开关电源可以适应不同输入电压范围，通常能够支持广泛的输入电压，如常见的110VAC或220VAC。这使得开关电源在不同国家和地区的电力标准下都能正常工作。

5、低能耗：开关电源通常具有较高的效率，能够更有效地将输入电能转化为输出电能。这意味着它相对于传统线性电源来说，在长时间使用时能够节省一定的能源消耗。

三、开关电源噪音解决方案

1. 降低电容并联噪音

开关电源中的电容并联是高频噪音的主要来源，为了降低电容并联噪音，需要采取以下措施：

(1)采用有机电解电容：有机电解电容的电容量比较小，相应的产生的噪音也小。

(2)采用多个小容值电容并联：多个小容值电容并联可以分摊电容并联产生的噪音。

(3)采用独立电源：独立电源能有效地降低电容并联产生的噪音。

2. 加强屏蔽

屏蔽是有效的降噪方法，通过使用合适的屏蔽材料，可以有效地降低电子设备和周围环境的干扰。

(1)提高屏蔽性能：选用屏蔽性能较好的屏蔽材料，如铁磁材料、铝箔、铜箔等。

(2)增加屏蔽层数：在关键部位一层屏蔽不足以达到要求时，可在原有的基础上增加屏蔽层数。

3. 降低驱动电压噪音

开关电源的驱动电压是产生噪音的主要因素之一，为了降低驱动电压的噪音，可以采取以下措施：

(1)选择合适的电源：选择工作性能更加稳定的电源对开关电源的噪音产生，可极大降低影响。

(2)降低驱动电压的噪音：可通过电源滤波电容、磁珠、扭矩磁环、TLPI网络等方式降低驱动电压的噪音。

4. 降低电感漏磁噪音

电感漏磁也是造成开关电源噪音的原因之一。为了降低电感漏磁噪音，可以采取以下措施：

(1)选用高品质的电感：选用电感品质好的原材料，可大大降低电感漏磁噪音。

(2)采用磁屏蔽技术：在关键部位采用磁屏蔽技术，可以有效地降低电感漏磁产生的噪音。

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