开关电源

开关电源是一种将电能从一种形式转换为另一种形式的电源。它通过高速开关管将直流电源转化为高频交流电源，并经过变压器、整流电路和滤波电路的处理，最终得到稳定的低波纹直流电压进行供电。

1.开关电源定义

开关电源是一种采用高效率、节能、小体积的 Power Electronics 技术制作而成的电源，可以将输入电源直流电压经过一系列的电子元件进行接收和变换后，达到需要的输出电源稳定且可控的电压。与传统的线性电源相比，开关电源具有高效率、负载适应能力强、大小轻巧、成本低等优点，已经广泛应用于电子设备、工业控制和通信领域。

2.开关电源的作用和工作原理

开关电源可以将输入电源的电压、电流和功率转换为需要的输出电压、电流和功率。其工作原理主要包括三个部分：

• 输入端的 EMI 滤波：使用 L&C 等电子元件对输入端进行滤波和抑制 EMI 电磁干扰。
• 高速开关 MOS 管的控制：通过控制 MOS 管的导通和截止，将输入电压转换为高频交流电压。
• 输出端的变压器、整流电路和滤波电路：通过变压器将输出电压调整到需要的电平，再经过整流、滤波等电路处理，得到稳定的低波纹直流电源。

3.开关电源的优点和缺点

开关电源具有多种优点：

• 高效率：开关电源的能效一般可以达到 80% ~ 90%，相比传统线性电源的 40% ~ 60% 有了明显的提升。
• 负载适应能力强：开关电源可以根据负载的变化自动调整输出电压，从而保证输出电压稳定。
• 大小轻巧：开关电源内部集成度高，可以实现小尺寸设计。
• 成本低：由于采用 Power Electronics 技术，可以使用较少的元器件制作出功能齐全的电源，降低成本。

但同时也存在一些缺点：

• 输出纹波较大：开关电源的转换频率一般在几十 kHz ~ 几百 kHz，输出端因此插有滤波电容等元件进行降噪处理。但还是难以避免存在较小的纹波。
• EMI 干扰严重：开关电源中高速开关 MOS 管的控制会产生较高的干扰峰值，并容易影响周围电子设备。
• 设计、调试复杂：开关电源需要对输入端的 EMI 抑制、MOS 管控制、变压器、整流及滤波电路进行精细的设计和调试。