开关电源


开关电源

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开关电源【开关电源】开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种 。其功能是将一个位準的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流 。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换 。
基本介绍中文名:开关电源
外文名:Switching Mode Power Supply
性质:利用现代电力电子技术
方法:脉冲宽度调製
特点:小型、轻量和高效率
简介开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种 。其功能是将一个位準的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流 。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换 。开关电源不同于线性电源,开关电源利用的切换电晶体多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,因此比较节省能源,产生废热较少 。理想上,开关电源本身是不会消耗电能的 。电压稳压是透过调整电晶体导通及断路的时间来达到 。相反的,线性电源在产生输出电压的过程中,电晶体工作在放大区,本身也会消耗电能 。开关电源的高转换效率是其一大优点,而且因为开关电源工作频率高,可以使用小尺寸、轻重量的变压器,因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小,重量也会比较轻 。若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时,开关电源比线性电源要好 。不过开关电源比较複杂,内部电晶体会频繁切换,若切换电流尚加以处理,可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备,而且若开关电源没有特别设计,其电源功率因数可能不高 。主要用途开关电源产品广泛套用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体製冷制热、空气净化器,电子冰柜,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯带,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域 。主要类型现代开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源 。这里主要介绍的只是直流开关电源,其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电) 。直流开关电源的核心是DC/DC转换器 。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的 。也就是说,直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的,DC/DC转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类 。
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开关电源内部结构直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类:一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器 。隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类 。单管的DC/DC转换器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)两种 。双管DC/DC转换器 有双管正激式(DoubleTransistor Forward Converter),双管反激式(Double Transistor Flyback Converter)、推挽式(Push-Pull Converter) 和半桥式(Half-Bridge Converter)四种 。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter) 。非隔离式DC/DC转换器,按有源功率器件的个数,可以分为单管、双管和四管三类 。单管DC/DC转换器共有六种,即降压式(Buck)DC/DC转换器,升压式(Boost)DC/DC转换器、升压降压式(Buck Boost)DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器 。在这六种 单管DC/DC转换器中,Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的,Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的 。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式(Buck-Boost)DC/DC转换器 。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter) 。