开关电源的用途、优点及工作原理

什么是电源?

电源是一种电子设备，它将来自电源的电流转换为负载所需的电压值，如电子电机或电子设备。电源主要有两种设计: 线性电源和开关电源。

线性: 线性电源设计使用变压器来降低输入电压。然后将电压整流为直流电压，再进行滤波以提高波形质量。线性电源使用线性稳压器来保持输出电压恒定。这些线性调节器以热的形式耗散额外的能量。

开关电源: 开关电源设计是一种相对较新的方法，它的设计是为了解决与线性电源设计相关的许多问题，包括变压器的大小和电压的调节。在开关电源设计中，输入电压不再降低。

相反，它在输入处进行校准和过滤。然后电压通过斩波器，将其转换成高频脉冲序列。在电压到达输出之前，它被再次滤波和整流。

什么是开关电源

开关电源(SMPS)有四种拓扑结构:AC-DC变换器、DC-DC变换器、反激变换器、正激变换器。

交直流转换器: 输入电源为交流，输出电源为直流。我们有直流电源。整流器和滤波器用来把交流电转换成直流电。

直流-直流转换器: 本电源的输入功率直接来自于高压直流电源。

反激转换器: 任何输出功率小于100W的SMPS称为反激变换器SMPS。与其他SMPS相比，该SMPS电路简单、直观。这种类型的SMPS用于低功耗。

正激转换器: 这种类型的SMPS的设计几乎是相同的抗冲击转换器SMS。在该开关电源中，开关连接到变压器二次绕组的输出端进行控制。与反激式变换器相比，滤波和校正电路更为复杂。这些SMPS也被称为DC-DC buck变换器，也用于变压器的缩放和隔离。

交直流开关电源是将交流电源转换为直流电源的最有效方式。功率转换分为三个阶段: 输入整流、功率因数校正(PFC)和隔离。

开关电源(开关电源、SMPS或开关)是一种电子电源。它包含一个开关调节器，以有效地转换电力。与其他电源一样，SMPS将电源从直流或交流电源(通常是市电)转移到直流负载，如个人计算机，同时转换电压和电流特性。

开关电源的通型晶体管不断地在低耗散、全开和全关状态之间切换。它在高耗散过渡中花费的时间非常少，这将浪费的能量降到了最低。理想情况下，开关电源不耗电。电压调节是通过改变开关时间的比率来实现的。相反，线性电源通过在通晶体管中持续耗散功率来调节输出电压。这种更高的功率转换效率是开关电源的一个重要优势。

任何技术的使用通常都要仔细权衡几种优点和缺点。对于开关模式电源来说是这样，开关模式电源有一些明显的优点，但也有它们的缺点。

效率高: 开关动作意味着串联调节器元件是开或关。所以只有很少的能量以热量的形式释放出来，而可以达到非常高的效率。

紧凑的: 由于高效率和低散热水平，开关电源可以更紧凑。

成本低: 使开关电源非常有吸引力的事情之一是成本。更高的效率和开关特性的设计意味着比线性电源需要更少的热量，从而降低成本。随着时间的推移，电源的开关特性意味着许多组件的成本更低。

灵活的技术: 开关电源技术可用于提供高效的电压转换在电压上升或“Boost”应用或降压“Buck”应用。

总的来说，开关电源是计算机、充电器、实验室设备和许多家用电子产品的理想应用。成本、尺寸和效率是确保它们成为许多应用的主要技术的关键因素。

多年来，线性交流/直流电源一直在把交流电从公用电网转换成直流电压，适合用于家用电器或照明。大功率应用需要较小的电源。这意味着线性电源已经降级到特定的工业和医疗用途。因为它们的低噪音，它们仍然适用于这些用途。但开关电源已经成为主流，因为它们更小，更高效，能够处理高功率。

开关电源还有很多其他应用，例如，最常用的计算机，安全系统，铁路系统，电池充电器，和机床行业。

近年来，开关电源在LED行业、医疗设备、手机充电器、汽车、消费电子等领域越来越重要。在全球范围内，开关电源市场主要由消费电子产品需求的增长驱动，消费电子产品占开关电源下游消费总量的近52%。

在设计开关电源时需要考虑很多不同的方面，尤其是安全、性能、尺寸、重量等方面。

开关电源也有比线性电源更复杂的控制电路，这就是为什么许多设计师发现在他们的电源中实现集成模块是有用的。WEHO提供各种各样的模块，可以简化开关电源的设计，如NDR EDR Din轨道电源，LRS纤细型电源，LPV IP67防水LED驱动器，DC-DC转换器等。