什麼是開關電源

什麼是開關電源?市面上出售的開關電源，是根據現代電子技藝的應用，策劃控製開關管，讓工作電壓維持穩定的一種電源，即新型能源。不過它的工作效率較高，而且重量輕，可升、可降壓，還具有輸出功率大等諸多優點。因此，逐漸進入到人們的生活等應用範圍中。另外，開關電源的擴展與應用在節約能源、保護環境方面都有着重要的意義。開關電源有buck和boost兩個英文的稱呼。上面buck和boost對應的就是降壓開關電路和升壓開關電路。作為工業內通俗點講，應該叫串聯開關電路和並聯開關電路。

開關模式電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），常規稱呼它作交換式電源、開關變換器，用於設備的高頻化電能轉換裝置，是設備的電源供應器的一種。其性能是將一個位準的電壓，透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設備，例如個人電腦，而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。

開關模式電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。其性能是將一個位準的電壓，透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設備，例如個人電腦，而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。

開關電源不同於線性電源，開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式（飽和區）及全閉模式（截止區）之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節省能源，产生廢熱較少。理想上，開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩壓是透過調整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的，線性電源在产生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區，本身也會消耗電能。開關電源的高轉換效率是其一大優點，而且因為開關電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。

開關電源的工作原理其實比較簡單：當晶體管基極為高電平時，晶體管飽和導通，等效電路如圖3所示，此時電感L儲存能量，電容C充電。當晶體管基極為低電平時，晶體管截止，等效電路如圖4所示，此時電感L釋放能量，電容C放電。通常我們的PCB板上還有采樣電路，反饋電路，以此來調節基極控製電壓的占空比，來達到穩壓的目的。同時，由於負載和晶體管串聯，輸出電壓小於輸入電壓，所以又叫降壓開關電路（buck開關電路）。對應的並聯開關電路原理相似，同時由於晶體管並聯，電感产生的感應電動勢與電壓相叠加後作用於負載，所以輸出電壓會高於輸入電壓。

濾波電路對於開關電源是很重要的，因為模塊本身電源轉換時通過晶體管的開關來控製的，那麼開關的過程中就會产生尖峰脈沖幹擾。輸入濾波一般應該包括大容值電容和小容值電容，小容值電容靠近晶體管放置，能給晶體管內部高頻電流供應到地的回路。大容值的電容則能給晶體管輸入平穩的直流穩壓電源。而輸出部分的大容值電容則是用於給負載供應平穩的直流電源。在負載電阻發生變化時，由於開關電路需要通過采樣、反饋，調節占空比的方式來調整輸出電壓，不能隨時調整，所以需要一個大容值電容充放電來緩沖。

普通的電源和開關電源的區別

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，輸出功率大等優點。但是由於電路工作在開關狀態，所以噪聲比較大。

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進行調整。

比較而言，開關電源的能耗低，對交流電壓適用範圍要寬，輸出直流的波紋系數要好，缺點是開關脈沖幹擾。