开关电源

定义: SMPS，是年代女巫米颂歌P电源年代电源是一种利用半导体开关技术产生稳压直流输出的电源单元。基本上，这里的稳压直流输出信号被转换成交流或直流无稳压输入信号的形式。有时也被称为开关模式电源或开关模式电源。

该电源单元是通过使用开关设备从电源向负载提供能量。在详细阐述SMPS之前，首先让我们对-有一个想法

什么是电源?

电源或电源供应单元是一种电气设备，它从电源获取电源并将其提供给负载。有时人们会把电源和电源互换使用。对吗?

显然不是。电源是一种存储电源的实体，以便在需要时向各种设备提供电源电池．然而，电源是一种装置，它将从任何电源获得的能量转换成一种可以用于电气或电子电路操作的形式。因此，它在源和负载之间形成了一个连接。

虽然电力来源有能量的形式，如电压或电流，使用电源是必要的。这是因为它以适合负载运行的形式改变了这些电量。

电源主要分为两大类即，

• 线性电源
• 开关电源

一个线性电源是用来将无调节的交流或直流输入信号转换为有调节的直流输出信号。但LPS和SMPS的操作原理不同。此外，它被认为是一种效率较低的方法，因为连续产生热量会造成电力的浪费。它包含一个串联的电压调节器，适合低输出功率的应用。

在线性电源中，应用的交流输入电压首先用变压器降压。进一步的二极管整流器用于对交流信号进行整流。

信号整流后，使用电容滤波器进行滤波。经过滤波后，未被调节的直流信号被输入线性电压调整电路，线性电压调整电路产生一个被调节的直流信号作为输出。

基本上，SMPS的发明是为了克服LPS的缺点，因为它是高效的。此外，与线性电源不同，它适用于需要更高的输出电流或电压的应用，因为它合并了开关稳压器。这就是开关电源如此命名的原因。

smp概论

使用电池为各种电气和电子负载提供动力。但是电池不能提供稳压电源，因为它们提供的电压要么非常高，要么非常低。因此，为了获得稳压直流输出，使用SMPS。

与使用标准线性电压调节方法的线性电源不同，开关式电源是一种通过使用对未调节信号进行电压调节的设备半导体开关方法。它被认为是高效的，因为它减少了电力消耗，从而显示出热量的减少。从而，取代了传统的线性电源单元。

SMPS包括一个用于电压调节的开关晶体管(功率MOSFET)。在工作期间，晶体管在两者之间切换在国家和关闭状态在某种程度上，当它打开时，它完全导电，通过它的电压降可以忽略不计。当它关闭时，它试图完全阻断电流的流动。因此，开关状态(饱和)和关闭状态(截止)发生在高频率，并以这种方式，该设备作为一个理想的开关．

这里需要注意的是，如果变压器工作在高频，那么设备的尺寸就会减小。因此，SMPS的整体尺寸小，重量轻，这是线性电源的另一个优势。

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线性稳压器总是提供降压式的电压调节。然而，这不是开关模式电源的情况下，因为它可以提供上升和下降类型的电压调节。这导致SMPS进一步分类为:

• 降压开关式电源:它由降压型稳压电路组成，执行直流到直流转换。这个词的巴克的对应于减少或减法．它基本上是将高值直流电压转换成同极性的低值直流电压。
• 升压开关式电源:具有升压式稳压电路，将低电平直流信号转换为高电平直流信号。这个词的提高的手段加起来或增加因此，升压开关稳压器增加电源电压的水平，保持与输入信号的极性相同。
• Buck-Boost开关式电源:该SMPS执行降压和升压调节器的联合操作。在这种拓扑结构中，产生的输出在本质上是倒转的，其电压根据占空比可以大于或小于电源输入。

除了这三种外，还有两种相当重要的开关电源是反激式和正激式转换器。

这些通常被称为三种基本开关操作切换模式电路拓扑．

SMPS的框图和工作原理

SMPS的主要组成部分如下：

1. 输入整流和滤波(二极管整流和电容滤波)
2. 高频开关(功率晶体管或MOSFET)
3. 电力变压器
4. 输出整流和滤波(二极管整流和电容滤波)
5. 控制电路(比较器和脉宽调制器)

下图是SMPS的功能框图：

最初，来自源的无调节交流输入信号被提供给输入整流和滤波电路。在这里，交流输入信号被整流以产生直流信号，并进一步平滑以去除高频噪声成分。直流输出(仍处于未调节状态)被馈送到充当高频开关的功率晶体管。

直流信号在这里进行切(切换)。这个电路作为一个理想的开关，即当功率晶体管(斩波电路)处于接通状态时，电流通过它，电压降可以忽略不计，并在晶体管的输出端获得直流信号。然而，在电源晶体管的关断状态下，没有电流通过它，导致在它内部产生最大的电压降。因此，在输出端没有电压存在。

因此，根据功率晶体管的开关动作，将在其输出侧获得直流电压。斩波频率对于维持所需的直流电压水平起着至关重要的作用．

斩波电路输出处得到的直流信号馈送到高频电力变压器的一次绕组。在这里，降压变压器将高压信号转换为低压电平，进一步作为输入提供给输出整流和滤波单元。这简单地滤除信号中不需要的残差，以提供一个调节的直流信号作为输出。

这里的控制电路作为整个单元的反馈电路。这涉及到一个比较器和一个脉宽调制器(PWM)。整流器和滤波器的直流输出被馈送到控制电路，误差放大器作为比较器，将得到的直流电压与参考值进行比较。

如果直流输出大于参考值，则斩波频率要降低。斩波频率的降低会降低输出功率，从而降低直流输出电压。然而，如果直流输出小于参考值，斩波频率就会增加。斩波频率升高，直流输出电压增大。

上述电路中的脉宽调制器负责产生一个定频脉宽调制波形，其占空比控制斩波频率。

基本上,占空比为开机时间与总周期时间(即开/关)的比率。因此，通过对脉冲宽度进行必要的调整，可以调整斩波频率，从而获得稳压直流输出。

优势

1. 它比线性电源效率高。通常，SMPS的效率介于两者之间60% - 95%．
2. 由于该设备的高频操作，整体尺寸小，体积小。因此,紧凑。
3. 它便宜是因为散热少。
4. 获得的输出电压可以大于或小于电源输入电压。

缺点

1. 由于开关动作产生的暂态尖波是主要问题之一。这可能导致引起射频干扰，因此隔离是强制性的。
2. 电路很复杂。此外，电压调节(控制)是棘手的。
3. 适当的过滤是必要的，以处理噪音和尖峰。

smp的应用

在最新技术下发明的器件需要SMPS提供的高效电源。因此，它可以应用于各种功率放大器、个人电脑、安防和铁路系统、电视机、电机驱动器等。