開關穩(wěn)壓器集成在稱為開關模式電源(SMPS) 的電子電源中，SMPS 有時也稱為切換器、開關電源、開關模式電源或簡稱為切換器。這種類型的電源可以有效地轉換電能。與其他類型的電源一樣，SMPS 在將能量從交流或直流電源（通常是主電源，例如交流適配器）傳輸?shù)街绷髫撦d（例如個人計算機）時會改變電流和電壓的特性。由于開關模式電源的變壓器尺寸較小，因此通常比線性電源輕得多、更緊湊。之所以能實現(xiàn)這種減小，是因為它們以高開關頻率工作，范圍從幾 kHz 到幾 MHz，而不是主電源的 50-60 Hz 頻率。然而，盡管變壓器尺寸減小，但由于需要抑制電磁干擾 (EMI) 和復雜的電源架構，SMPS 中的總元件數(shù)量和電路復雜性通常更高。

在本文中，我們將探討 SMPS 的工作原理。我們將從 SMPS 的定義開始，然后介紹其工作原理，然后深入研究其不同類型，最后總結其優(yōu)點、缺點和一些常見問題。

目錄

什么是 SMPS？

SMPS的工作原理

SMPS 的類型

優(yōu)點和缺點

SMPS 的應用

SMPS 常見問題解答

什么是 SMPS？

那么什么是開關電源（SMPS）？

開關電源 (SMPS) 是一種電子電源，它集成了開關調(diào)節(jié)器以實現(xiàn)高效的電源轉換。與其他電源一樣，SMPS 在將交流或直流電源的電能供應給直流負載時會改變電壓和電流特性。與傳統(tǒng)線性電源相比，SMPS 使用高頻開關可以減小尺寸和重量，使其適用于現(xiàn)代緊湊型電子設備。

SMPS的工作原理

SMPS中的開關調(diào)節(jié)器通過交替打開和關閉負載電流來維持和調(diào)節(jié)輸出電壓。系統(tǒng)的適當輸出功率由這些開啟和關閉周期的平均值決定。與線性電源不同，SMPS 使晶體管處于開啟或關閉狀態(tài)，從而限度地降低功耗并實現(xiàn)高效運行。

SMPS 工作的關鍵階段

整流濾波

輸入的交流電首先經(jīng)過整流器和濾波器處理，轉換為直流電。這為后續(xù)階段奠定了基礎。

高頻開關

然后，直流電被饋入高頻開關，產(chǎn)生脈動直流信號。這種高頻操作使得可以使用較小的變壓器。

電壓變換

高頻脈動直流信號通過變壓器，將電壓降低至所需水平。

輸出整流和濾波

降壓信號經(jīng)過整流和濾波，產(chǎn)生適合負載的穩(wěn)定、恒定的直流輸出。

反饋控制

控制電路監(jiān)控輸出電壓并動態(tài)調(diào)整高頻開關以確保電壓保持穩(wěn)定。

SMPS 的類型

1. AC-DC 轉換器 SMPS

這種類型的 SMPS 接收交流輸入并輸出直流電壓。交流電首先經(jīng)過整流和濾波，變成直流信號，然后進行功率因數(shù)校正。該直流信號通過開關電路調(diào)制，以提供所需的輸出。

2. DC-DC 轉換器 SMPS

這種類型的輸入來自直流電源，通常是高壓直流信號。輸入頻率降低，電壓通過變壓器降壓，然后整流和濾波。振蕩器和占空比控制確保穩(wěn)定高效的功率輸出。

3. 反激式轉換器

反激式轉換器專為低功率應用而設計，通常低于 100W。它們利用 MOSFET 開關并以高頻率（約 100 kHz）運行，將未穩(wěn)壓的直流輸入轉換為所需的輸出。這些轉換器使用帶有耦合電感器的專用變壓器進行電壓隔離和調(diào)節(jié)。

4. 正向轉換器

正向轉換器的設計與反激式轉換器類似，但用于更高功率的應用。它們包含更復雜的濾波和校正電路。這些轉換器也稱為 DC-DC 降壓轉換器，用于隔離和縮放應用。

SMPS 的優(yōu)點和缺點

優(yōu)點

緊湊輕便：高頻操作允許更小的變壓器尺寸。

高效率：由于功率損耗低，減少了熱量的散發(fā)。

輸出范圍寬：可滿足各種負載要求。

改進的干擾處理：增強對電磁干擾的抑制。

缺點

復雜的設計：電路非常復雜，需要的工程技術。

輸出紋波：與線性電源相比，輸出電壓紋波更高。

有限的升壓能力：主要適合降壓調(diào)節(jié)。

控制挑戰(zhàn)：調(diào)節(jié)精度更難實現(xiàn)。

SMPS 的應用

SMPS 廣泛應用于各個領域，包括

消費電子產(chǎn)品：個人電腦、電視和移動充電器。

工業(yè)自動化：機械和控制系統(tǒng)的電源。

交通運輸：車輛、鐵路和航空的動力系統(tǒng)。

能源基礎設施：發(fā)電廠和變電站。

家用電器：用于冰箱、烤箱、空調(diào)等。

此外，SMPS 對于醫(yī)療設備、數(shù)據(jù)中心和通信基礎設施至關重要，因為效率和緊湊性至關重要。

SMPS 常見問題解答

為什么要使用 SMPS？

開關模式電源(SMPS) 為住宅和工業(yè)環(huán)境中的低壓設備供電提供了一種緊湊、高效且經(jīng)濟的解決方案。

SMPS 使用哪些組件？

SMPS通常由整流器、高頻開關（例如MOSFET）、變壓器和反饋控制電路組成。

SMPS 如何將交流電轉換為直流電？

交流電先整流為直流電，然后調(diào)制為高頻脈沖，再經(jīng)過變換、再次整流、濾波，得到穩(wěn)定的直流輸出。

通過了解SMPS的工作原理，類型和應用，我們可以清楚地知道SMPS是什么，并了解更多相關信息。如果您還有其他問題或需要幫助，請隨時聯(lián)系我們（NVVV）！