開關(guān)電源 (SMPS) 是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中的組件，在高效地將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這些設(shè)備無處不在，為各種應用提供所需的電力，從各種工業(yè)應用到計算機、電視和智能手機。本文深入探討了什么是 SMPS、何時可能需要 SMPS，以及如何選擇適合您需求的型號。

什么是 SMPS？

什么是 smps？開關(guān)電源(SMPS) 是一種電源轉(zhuǎn)換器，它使用開關(guān)設(shè)備（例如 MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管））將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。這些開關(guān)設(shè)備以高頻率開啟和關(guān)閉，通常范圍為 20 kHz 至 200 kHz，并與電容器和電感器等儲能元件配對?？焖匍_關(guān)和儲能的結(jié)合使電源能夠在開關(guān)設(shè)備不導通期間輸送電力。

與傳統(tǒng)線性電源相比，SMPS 效率更高，效率高達 90%。SMPS 體積更小、更緊湊，非常適合空間有限的設(shè)備。SMPS 的基本功能是將輸入功率（通常是交流電源）轉(zhuǎn)換為所需的輸出功率，通常是直流電 (DC)，但也有提供交流輸出的變體。

根據(jù)輸入和輸出電壓劃分的 SMPS 類型

開關(guān)電源（SMPS）根據(jù)輸入和輸出類型可分為四大類：

1. AC 到 DC（離線直流電源）：將主電源的交流電 (AC) 轉(zhuǎn)換為直流電 (DC)。

2. 直流到直流 (轉(zhuǎn)換器)：將直流電從一個電壓電平轉(zhuǎn)換為另一個電壓電平，可以是升壓 (升壓) 或降壓 (降壓)。

3. 直流到交流（逆變器）：將直流轉(zhuǎn)換為交流，常用于不間斷電源（UPS）和太陽能逆變器。

4. 交流到交流（循環(huán)變頻器或變頻器）：改變交流電的頻率，通常用于專門的工業(yè)應用。

SMPS 拓撲

SMPS 的拓撲是指其電路設(shè)計，它決定了電力如何從輸入傳輸?shù)捷敵?。常見?SMPS 拓撲包括：

• 降壓轉(zhuǎn)換器：降低電壓（直流到直流）。

• 升壓轉(zhuǎn)換器：提高電壓（直流到直流）。

• 反激式轉(zhuǎn)換器：隔離升壓或降壓（交流至直流）。

• 正向轉(zhuǎn)換器：隔離降壓（交流至直流）。

• 推挽式轉(zhuǎn)換器：隔離降壓或升壓。

• 半橋和全橋轉(zhuǎn)換器：用于大功率應用和隔離。

根據(jù)具體應用，每種拓撲都有各自的優(yōu)勢。例如，降壓轉(zhuǎn)換器對于降壓轉(zhuǎn)換效率，而當需要輸入和輸出之間的隔離時，反激式轉(zhuǎn)換器則是。

我是否需要開關(guān)電源？

在決定您的應用是否需要 SMPS 時，必須考慮幾個因素，包括輸入功率的性質(zhì)、所需的輸出功率以及設(shè)備所需的效率。以下是一些需要考慮的關(guān)鍵點：

SMPS 的優(yōu)勢

• 效率：SMPS 可實現(xiàn) 80% 至 90% 或更高的效率，這明顯優(yōu)于通常效率低于 65% 的線性電源。

• 尺寸緊湊：由于使用高頻開關(guān)，SMPS 比傳統(tǒng)電源小得多、輕得多，使其成為現(xiàn)代緊湊型電子設(shè)備的理想選擇。

• 靈活性：SMPS 可以輕松轉(zhuǎn)換各種輸入電壓并提供不同的輸出電壓，使其適用于各種應用。

常見應用

• 計算機和服務(wù)器：  SMPS用于為計算機和服務(wù)器內(nèi)的敏感電路提供穩(wěn)定的電源。它們有效地將交流電源電壓轉(zhuǎn)換為所需的直流電壓。

• 消費電子產(chǎn)品：電視、音頻設(shè)備和游戲機等設(shè)備依靠 SMPS 進行電源轉(zhuǎn)換。

• 電池供電設(shè)備：許多電池供電的設(shè)備使用 SMPS 轉(zhuǎn)換來自電池或充電器的直流電壓。

• 工業(yè)設(shè)備：SMPS 廣泛用于電源轉(zhuǎn)換效率至關(guān)重要的工業(yè)控制系統(tǒng)和自動化領(lǐng)域。

如果您正在設(shè)計需要緊湊、高效電源轉(zhuǎn)換的設(shè)備（無論是用于筆記本電腦、LED 燈還是太陽能逆變器），SMPS 可能是。

如何選擇 AC-DC 開關(guān)電源

為您的應用選擇 AC-DC 開關(guān)電源時，必須評估以下因素，以確保性能和與設(shè)備電源要求的兼容性：

1. 輸入輸出電壓

首先要考慮的是輸入電壓。SMPS 可以接受一系列輸入電壓，從標準 110V AC 或 230V AC（用于主電源）到 DC 輸入。對于 AC 輸入，驗證 SMPS 是否支持您所在地區(qū)的電壓水平（例如 110V 或 230V AC）至關(guān)重要。

接下來，考慮所需的輸出電壓。SMPS 旨在將交流輸入轉(zhuǎn)換為特定的直流輸出電壓，通常為 5V、12V 或 24V，但還有許多其他輸出電壓可供選擇。務(wù)必選擇能夠為您的設(shè)備提供正確輸出電壓的型號。

2. 功率處理和效率

SMPS 的額定功率應與設(shè)備的功率要求相匹配。檢查數(shù)據(jù)表以確保電源能夠為負載提供足夠的電流和電壓。效率是另一個重要的考慮因素，因為更高的效率可以減少能源浪費和熱量產(chǎn)生。

• 效率等級：效率至少應達到 85%，但對于高性能應用，請尋找效率超過 90% 的 SMPS。更高的效率有助于限度地減少熱量積聚，并減少對冷卻解決方案的需求。

3. 線路調(diào)整率和負載調(diào)整率

線路調(diào)節(jié)是指電源在輸入電壓變化的情況下保持恒定輸出電壓的能力。對于大多數(shù)應用，+/-3% 內(nèi)的線路調(diào)節(jié)是可以接受的。但是，對于醫(yī)療設(shè)備或敏感電子設(shè)備等關(guān)鍵系統(tǒng)，可能需要更嚴格的調(diào)節(jié)。

負載調(diào)節(jié)是指在不同負載條件下輸出電壓的維持情況。無論負載消耗多少電流，調(diào)節(jié)良好的電源都能確保電壓穩(wěn)定。

4. 峰值輸出或提升能力

在某些應用中，例如電機或大型電容器，您可能需要能夠處理短時間高電流的電源。具有峰值輸出能力的電源可以在短時間內(nèi)提供臨時功率提升（通常為額定負載的 150%）而不會造成損壞。當負載需要電流激增才能啟動或運行時，此功能非常有用。

5. 安全與合規(guī)

確保電源符合您所在地區(qū)和應用的相關(guān)安全標準。常見標準包括：

• IEC 62368-1：適用于信息技術(shù)和視聽設(shè)備。

• IEC 60601-1：適用于醫(yī)療設(shè)備。

• IEC 60335-1：適用于家用電器。

• 能源效率標準：尋求符合能源效率法規(guī)，例如 DOE VI 級（美國）或 EcoDesign 2019/1782（歐洲）。

此外，確保電源符合電磁干擾 (EMI) 標準，例如 CISPR32 和 FCC Part 15，以限度地減少噪音和干擾。

6. 冷卻解決方案

如果您的電源以較高的輸出水平運行，則可能需要主動冷卻（例如風扇）來消散電源轉(zhuǎn)換過程中效率低下產(chǎn)生的熱量。一些高效型號可以依靠被動冷卻解決方案，例如散熱器或傳導冷卻。

結(jié)論

開關(guān)電源(SMPS) 是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的一部分，具有高效率、緊湊尺寸和靈活性。無論您是設(shè)計計算機、智能手機、LED 照明系統(tǒng)還是工業(yè)控制系統(tǒng)，選擇合適的 SMPS 對確保可靠的性能和能源效率都至關(guān)重要。

選擇 SMPS 時，請考慮輸入/輸出電壓、功率處理、效率、調(diào)節(jié)和安全標準等因素。通過考慮這些因素，您可以找到您應用的電源解決方案，確保長期性能和可靠性。