開關電源的特點與分類

什么叫開關電源

隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。 開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。 開關電源是相對線性電源說的，其輸入端直接將交流電整流變成直流電，再在高頻震蕩電路的作用下，用開關管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。在電感(高頻變壓器)的幫助下，輸出穩(wěn)定的低壓直流電。 由于變壓器的磁芯大小與開關電源工作頻率的平方成反比，頻率越高鐵心越小。這樣就可以大大減小變壓器，使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控制直流，使這種電源的效率比線性電源高很多。這樣就節(jié)省了能源，因此它受到人們的青睞。但它也有缺點，就是電路復雜，維修困難，對電路的污染嚴重。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路。

開關電源的特點

開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。隨著隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，目前開關電源主要以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用到幾乎所有的電子設備，其重要性可見一斑。

開關電源的分類

根據開關器件在電路中連接的方式，開關電源總的來說可分為串聯式開關電源、并聯式開關電源、變壓器式開關電源等三大類。 其中，變壓器式開關電源還可以進一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種。根據變壓器的激勵和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種。

開關電源和普通電源的區(qū)別

普通的電源一般是線性電源，線性電源，是指調整管工作在線性狀態(tài)下的電源。而在開關電源中則不一樣，開關管（在開關電源中，我們一般把調整管叫做開關管）是工作在開、關兩種狀態(tài)下的： 開 —— 電阻很小；關 —— 電阻很大。 開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可升、降壓、輸出功率大等優(yōu)點。但是由于電路工作在開關狀態(tài)，所以噪聲比較大。

舉例說明：降壓型開關電源

我們來簡單的說說降壓型開關電源的工作原理：電路由開關（實際電路中為三極管或者場效應管），續(xù)流二極管、儲能電感、濾波電容等構成。 當開關閉合時，電源通過開關、電感給負載供電，并將部分電能儲存在電感以及電容中。由于電感的自感，在開關接通后，電流增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達到電源電壓值。 一定時間后，開關斷開，由于電感的自感作用（可以比較形象的認為電感中的電流有慣性作用），將保持電路中的電流不變，即從左往右繼續(xù)流。這電流流過負載，從地線返回，流到續(xù)流二極管的正極，經過二極管，返回電感的左端，從而形成了一個回路。 通過控制開關閉合跟斷開的時間（即PWM——脈沖寬度調制），就可以控制輸出電壓。如果通過檢測輸出電壓來控制開、關的時間，以保持輸出電壓不變，這就實現了穩(wěn)壓的目的。 普通電源和開關電源相同的是都有電壓調整管，利用反饋原理來進行穩(wěn)壓的，不同的是開關電源利用開關管進行調整，普通電源一般利用三極管的線性放大區(qū)進行調整。比較而言，開關電源的能耗低，對交流電壓適用范圍要寬，輸出直流的波紋系數要好，缺點是開關脈沖干擾。 普通半橋開關電源的主要工作原理就是上橋和下橋的開關管（頻率高時開關管為VMOS）輪流導通，首先電流通過上橋開關管流入，利用電感線圈的存儲功能，將電能集聚在線圈中，最后關閉上橋開關管，打開下橋的開關管，電感線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關閉下橋開關管，再打開上橋讓電流進入，就這樣重復進行，因為要輪流開關兩開關管，所以稱為開關電源。 而線性電源就不一樣了，由于沒有開關介入，使得上水管一直在放水，如果有多的，就會漏出來，這就是我們經?？吹降哪承┚€性電源的調整管發(fā)熱量很大，用不完的電能，全部轉換成了熱能。從這個角度來看，線性電源的轉換效率就非常低了，而且熱量高的時候，元件的壽命勢必要下降，影響最終的使用效果。

主要區(qū)別：工作方式

線性電源的功率調整管總是工作在放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的。由于調整管上損耗較大的功率，所以需要較大功率調整管并裝有體積很大的散熱器，發(fā)熱嚴重，效率很低，一般在40%~60%（還得說是很好的線性電源）。 線性電源的工作方式，使從高壓變低壓必須有降壓裝置，一般的都是變壓器，也有別的像KX電源，再經過整流輸出直流電壓。這樣一來體積也就很大，比較笨重，效率低、發(fā)熱量也大；但也有優(yōu)點：紋波小、調整率好、對外干擾小、適合用于模擬電路/各類放大器等。 開關電源它的功率器件工作在開關狀態(tài)，在電壓調整時能量是通過電感線圈來臨時貯存，這樣它的損耗就小，效率也就高，對散熱的要求低，但它對變壓器和貯能電感也有了更高的要求，要用低損耗高磁導率的材料來做。它的變壓器就是一個字小。總效率在80%～98%，開關電源的效率高但體積小，但是和線性電源比他的紋波，電壓電流調整率就有一定的折扣了。