开关电源分类盘点

电源" target="_blank">开关电源作为各类电子设备不可或缺的关键组成部分，其性能的优劣直接关乎电子设备的技术指标，以及能否安全、可靠地进行工作。它被广泛应用于工业、军事、科研、通讯、医疗以及多种家用电器等领域。开关电源的发展与应用，在节约能源、节省资源以及保护环境等方面均具有重大的意义。

开关电源又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。

开关电源

二、开关电源的基本组成

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、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。

开关电源主要有以下分类：

按输入输出类型分

AC/DC 开关电源：

将交流电压变换为直流电压的开关电源，通常把市电 220V、50Hz 或 60Hz 的交流电压转换为所需的直流电压供电，并实现交流电网与直流输出之间的电气隔离。其功率范围较广，从几瓦到几千瓦都有，常见的如电脑电源、手机充电器等

DC/DC 开关电源：

是将一种直流电压变换为另一种直流电压的开关电源，同时实现直流输入电源与直流输出电压之间的电气隔离，功率范围一般在几瓦到几百瓦。例如，在一些电子设备中，将电池的直流电压转换为不同电压值为芯片、显示屏等供电

按电气隔离方式分

隔离式 DC/DC 转换器：

输入与输出之间有电气隔离，通常采用变压器来实现。按有源功率器件的个数来分，单管的有正激式和反激式两种;双管的有双管正激式、双管反激式、推挽式和半桥式四种;四管的则是全桥 DC/DC 转换器.

非隔离式 DC/DC 转换器：

输入与输出之间无电气隔离，按有源功率器件的个数，可分为单管、双管和四管三类。其中单管 DC/DC 转换器共有六种，即降压式、升压式、升压降压式、Cuk、Zeta、Sepic 式 DC/DC 转换器

按能量传输方式分

单向传输 DC/DC 转换器：

能量只能从电源侧向负载侧传输，大多数常规的开关电源都属于此类.

双向传输 DC/DC 转换器：

既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可以从负载侧向电源侧传输功率，适用于一些需要能量回馈或双向能量流动的特殊应用场合，如电动汽车的电池管理系统等.

按控制方式分

自激式转换器：

借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关，如洛耶尔转换器就是一种典型的推挽自激式转换器.

他控式 DC/DC 转换器：

开关器件的控制信号由外部专门的控制电路产生.

按开关条件分

硬开关 DC/DC 转换器：

开关器件是在承受电压或流过电流的情况下开通或关断电路的，开通或关断过程中会产生较大的交叠损耗，即开关损耗。且开关频率越高，开关损耗越大，同时还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗，因此其开关频率不能太高.

软开关 DC/DC 转换器：

开关管在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关;或是通过开关管的电流为零，即零电流开关。这种软开关方式可以显著减小开关损耗以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造了条件.

按功能及应用分

开关稳压器：

属于简易的 DC/DC 开关电源，输入电压与输出电压没有电气隔离，但转换效率可达 95% 以上，一般用在电气设备、电子设备内部的电压转换，如笔记本电脑主板上的各种电压变换器

模块电源：

将电源电路集成为一个模块，既有 AC/DC 模块，也有 DC/DC 模块，其输入电压和输出电压有多种规格可供选择，功率范围一般为几瓦到几十瓦，具有体积小、重量轻、可靠性高、使用方便等优点，广泛应用于通信、工业控制、仪器仪表等领域

电源适配器：

小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，如手机、数码相机、平板电脑、笔记本电脑等的充电器，通常由外壳、变压器、电感、电容、PCB 板、控制 IC 等元器件组成。

开关电源可以按照不同的方式进行分类：

按激励方式分

自激式开关电源：

由开关管和变压器等构成正反馈环路来产生振荡信号，驱动开关管的导通和关断。它不需要外部的驱动信号，电路相对简单，但稳定性稍差，常用于小功率电源。

他激式开关电源：

需要外部的驱动信号来控制开关管的工作，如通过专门的控制芯片产生 PWM(脉冲宽度调制)信号。这种电源的稳定性和精度较高，能够实现复杂的控制功能，适用于大功率、高精度要求的场合。

按调制方式分

脉宽调制(PWM)型开关电源：

通过改变脉冲宽度(占空比)来调节输出电压，是最常见的一种开关电源。在固定的开关频率下，当输入电压或负载变化时，通过反馈控制电路调整脉冲宽度，使输出电压保持稳定。

脉频调制(PFM)型开关电源：

保持脉冲宽度不变，通过改变开关频率来调节输出电压。在轻负载时，可以降低开关频率以减小开关损耗;在重负载时，提高开关频率保证输出电压稳定。这种电源在低功耗应用场景下有较好的效率表现。

混合调制型开关电源：

结合了 PWM 和 PFM 两种调制方式，根据负载情况自动切换调制方式，综合了两者的优点，能够在较宽的负载范围内实现高效率。

按输出电压类型分

直流 - 直流(DC - DC)开关电源：

用于将一个直流电压转换为另一个直流电压，比如将 12V 直流转换为 5V 直流。它在便携式电子设备、分布式电源系统等中广泛应用。

交流 - 直流(AC - DC)开关电源：

主要功能是将交流输入电压(如市电 220V、110V)转换为稳定的直流输出电压，像电脑电源适配器、手机充电器等都是这种类型。

按功率大小分

小功率开关电源：

功率一般在 100W 以下，常用于小型电子设备，如手机充电器(5 - 10W)、小型电子词典电源等。

中功率开关电源：

功率范围通常在 100W - 1kW 之间，应用于一些中型的电子设备，如液晶电视电源(100 - 300W)、小型工业控制电源等。

大功率开关电源：

功率在 1kW 以上，主要用于大型工业设备、通信基站、服务器等大功率负载的供电系统。

按电路结构分

反激式开关电源：

变压器在开关管导通时储存能量，关断时将能量传递到次级绕组输出。它的电路简单，成本较低，适用于小功率、多路输出的场合。

正激式开关电源：

变压器初级绕组在开关管导通时直接将能量传递到次级绕组，然后通过整流和滤波输出。这种电源的输出纹波较小，功率可以做得较大，但电路相对复杂，成本较高。

推挽式开关电源：

使用两个开关管交替导通，将输入电压转换为高频交流信号，通过变压器耦合到次级绕组，再经过整流滤波得到直流输出。它的优点是功率较大，效率高，但电路复杂，对开关管的一致性要求较高。

半桥和全桥式开关电源：

半桥电路使用两个开关管和一个带有中心抽头的变压器初级绕组，全桥电路则使用四个开关管。它们都能实现大功率输出，输出纹波小，但电路结构复杂，成本高，主要用于大功率工业电源和服务器电源等场合。