开关电源(开关电源和普通电源的区别)

1.什么是开关电源？

随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也在不断创新。目前，开关电源因其体积小、重量轻、效率高而广泛应用于几乎所有的电子设备中，是电子信息产业快速发展不可或缺的供电方式。

开关电源是一种利用现代电力电子技术控制开关管导通和关断的时间比，维持稳定输出电压的电源。开关电源一般由脉宽调制(PWM)控制IC和MOSFET组成。

开关电源是相对于线性电源而言的。它的输入端直接将交流电整流成直流电，然后在高频振荡电路的作用下，用开关控制电流的通断，形成高频脉冲电流。在电感(高频变压器)的帮助下，可以输出稳定的低压DC。

因为变压器的铁芯尺寸与开关电源工作频率的平方成反比，频率越高，铁芯越小。这样可以大大减少变压器，减少电源的重量和体积。由于它直接控制DC，这种电源的效率比线性电源高得多。这样节约能源，所以受到人们的青睐。但它也有缺点，就是电路复杂，维护困难，对电路污染严重。电源噪声大，不适合一些低噪声电路。

2.开关电源的特点和分类

开关电源一般由脉宽调制(PWM)控制IC和MOSFET组成。随着电力电子技术的发展和创新，开关电源以其体积小、重量轻、效率高的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备中，其重要性可见一斑。

根据电路中开关器件的连接方式，开关电源一般可分为串联开关电源、并联开关电源和变压器式开关电源三大类。

其中，变压器开关电源又可进一步分为推挽式、半桥式和全桥式。根据变压器励磁和输出电压的相位，可分为正激式、反激式、单激式和双激式。

3.开关电源与普通电源的区别

普通电源一般是线性电源，线性电源，是指调节管工作在线性状态的电源。然而，在开关电源中，情况就不同了。开关管(在开关电源中，我们一般称调整管为开关管)工作在两种状态:导通电阻很小，截止电阻很大。

开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高、重量轻、升压降压、输出功率大等优点。但由于电路工作在开关状态，噪声比较大。

示例:降压开关电源

先简单说一下降压型开关电源的工作原理:电路由开关(实际电路中为三极管或FET)、续流二极管、储能电感、滤波电容等组成。

当开关闭合时，电源通过开关和电感向负载供电，并将部分电能储存在电感和电容中。由于电感的自感，开关导通后电流缓慢增加，即输出不能马上达到电源电压。

一定时间后，开关断开，电路中的电流会保持不变，即继续从左向右流动，原因是电感的自感效应(可以形象地认为电感中的电流有惯性效应)。这个电流流过负载，从地返回，流到续流二极管的阳极，经过二极管，回到电感的左端，这样就形成了一个回路。

可以通过控制开关时间(即PWM-脉宽调制)来控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开关时间，使输出电压保持不变，就达到了稳压的目的。

普通电源和开关电源源有同一个调压管，利用反馈原理稳压。不同的是开关电源由开关管调节，而普通电源由三极管的线性放大区调节。相比较而言，开关电源能耗低，交流电压适用范围广，输出DC纹波系数较好，缺点是开关脉冲干扰。

常见的半桥开关电源的主要工作原理是上桥和下桥(高频时为VMOS)的开关管交替导通。首先电流通过上桥开关管流入，利用电感线圈的储能功能将电能聚集在线圈中。最后，上桥开关管关断，下桥开关管导通，电感线圈和电容持续向外供电。然后关断下桥的开关管，再导通上桥让电流进入，如此反复。因为两个开关管要轮流导通和关断，所以叫开关电源。

线性电源则不同。因为没有开关干预，供水管一直在排水，多了就漏出来了。这就是为什么我们经常看到一些线性电源的调节管会产生大量的热量，将取之不尽的电能全部转化为热能。从这个角度来看，线性电源的转换效率很低，发热量高的时候，元器件的寿命势必会降低，从而影响最终的使用效果。

4.不同的工作方法

线性电源的功率调节器始终工作在放大区，流过其中的电流是连续的。由于调节管上的功率损耗较大，所以需要较大的功率调节管和体积较大的散热器。发热严重，效率很低，一般在(好的线性电源)的40 %~60%。

线性电源的工作模式使得需要有一个电压调节器来实现从高压到低压的变化。一般是变压器，还有其他电源像KX，整流后输出DC电压。这样体积大，笨重，效率低，发热量大；但也具有纹波小、调整率好、外界干扰小、适用于模拟电路/各种放大器等优点。

开关电源它的功率器件工作在开关状态，调节电压时通过电感线圈暂时储存能量，因此损耗小，效率高，对散热要求低，但对变压器和储能电感也有较高的要求，应采用低损耗、高磁导率的材料。它的transformer是一个小字。总有效率为80% ~ 98%。开关电源效率高，但体积小。但与线性电源相比，其纹波、电压和电流调整率都有一定的折扣。