什么是开关电源

在20世纪80年代，开关电源(简称SMPS)在计算机电源中得到了全面实现，计算机电源的替代工作也首次完成。20世纪90年代以来，SMPS相继进入电子电气设备的各个领域。SMPS在程控交换机、通信、电子检测设备电源、控制设备电源等方面得到了广泛应用，随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们工作、生活的关系日益密切，电子设备离不开可靠的电源。推动了SMPS技术的快速发展。SMPS是一种利用现代电力电子技术控制开关晶体管导通和关断时间比以保持稳定输出电压的电源。SMPS一般由脉宽调制控制集成电路和金属氧化物半导体场效应晶体管组成。与线性电源相比，SMPS的成本随着输出功率的增加而增加，但SMPS和线性电源的增长率不同。在某个输出功率点，即成本反转点，线性功率成本高于SMPS。随着电力电子技术的发展和创新，SMPS技术不断创新，这一成本反转点也越来越向低输出功率侧移动，为SMPS提供了广阔的发展空间。高频的SMPS是它的发展方向。高频使SMPS小型化，使SMPS进入更广泛的应用领域，尤其是高科技领域，促进了高科技产品的小型化和便携性。此外，SMPS的开发和应用对节能、资源节约和环境保护具有重要意义。

SMPS是通过电路控制开关管来开启和关闭高速通道的。它把直流电转换成高频交流电供给变压器变换，从而产生一组或多组所需的电压！之所以改用华为的高频交流，是因为变压器变压器电路中高频交流的效率远高于50Hz。所以开关变压器能做的很少，工作的时候也不是很热！成本很低。如果不把50Hz改成高频，SMPS就没有意义了！！开关也不神秘。它只是一个普通的变压器！这是SMPS。SMPS大致可以分为两种类型:孤立型和非孤立型。隔离变压器必须有开关变压器，但非隔离变压器可能没有。

相同功率下，开关频率越高，开关变压器体积越小，但对开关管的要求越高；变压器的次级可以有多个绕组，或者一个绕组可以有多个抽头，以获得所需的输出；一般应增加一些保护电路，如空载和短路保护，否则可能会烧毁SMPS。

SMPS的分类

SMPS人的技术领域是在发展开关变频技术的同时发展相关的电力电子器件。它们之间的相互促进，推动了SMPS向轻、小、薄、低噪声、高可靠性、抗干扰等方向发展，年增长率超过两位数。SMPS可以分为两类:AC/DC和DC/DC。DC/DC转换器已经模块化，设计技术和生产工艺在国内外已经成熟和标准化，得到了用户的认可。然而，AC/DC模块化由于其自身的特点，在模块化过程中遇到了更加复杂的技术和工艺制造问题。下面分别描述两种SMPS的结构和特点。

交流/DC转换

交流/DC转换是将交流转换成DC，其功率流可以是双向的。从电源流向负载的功率称为“整流”，从负载流向电源的功率称为“有源逆变器”。交流/DC转换器的输入为50/60Hz交流。因为必须对其进行整流和滤波，所以体积相对较大的滤波电容必不可少。同时，由于安全标准的限制(如UL、CCEE等。)和EMC说明(如IEC、FCC、CSA)，交流输入侧必须加装EMC滤波器，使用符合安全标准的元器件，限制了交流/DC电源的小型化。此外，由于内部高频、高压、大电流开关，解决EMC电磁兼容问题更加困难，这也对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求。出于同样的原因，高压大电流开关增加了功耗，限制了交流/DC转换器的模块化进程。因此，必须采用供电系统的优化设计方法，才能达到一定的满意度。

交流/DC转换根据电路的连接方式可分为半波电路和全波电路。根据电源相数，可分为单相、三相和多相。根据电路的工作象限，可分为一象限、二象限、三象限和四象限。

DC/DC转换

DC/DC转换是将固定DC电压转换为可变DC电压，也可以称为DC斩波器。斩波器的工作模式有两种，其一是脉宽调制Ts不变，改变Ton(通用)，另一种是调频Ton不变，改变Ts(容易造成干扰)。特定电路包括以下类别:

(1)升压电路：升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。

(2)降压电路：降压斩波器，其平均输出电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。

(3)Cuk电路：降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI，极性相反，电容传输。如今，软交换技术在DC/DC取得了质的飞跃。

(4)降压升压电路：降压或升压斩波器，输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

SMPS的基本原则

简单地说，SMPS的工作原理是:

1.交流电源输入经整流滤波后进入DC；

2.通过高频脉宽调制信号控制开关管，并将该DC施加到开关变压器的初级；

3.开关变压器次级感应的高频电压通过整流滤波提供给负载；

4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，从而达到稳定输出的目的。