開關(guān)電源結(jié)構(gòu)特征

我們知道，開關(guān)電源的作用就是將市電電壓220V經(jīng)過整流變化成高壓直流DC電源，再經(jīng)過DC—DC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)變成我們需要使用的電壓，實(shí)質(zhì)就是通過改變電路中調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間來改變輸出電壓或者電流的大小，以達(dá)到維持輸出電壓或者電流的穩(wěn)定，目前我們比較常用的電壓有+24V，+12V，+5V ，+3.3V，-12V，-24V，-48V等等。
        DC—DC轉(zhuǎn)化器就是重復(fù)通/斷開關(guān)，把直流電壓（電流）轉(zhuǎn)化成高頻方波電壓（電流），再經(jīng)過整流平滑變成直流電壓輸出。DC—DC轉(zhuǎn)換器是由半導(dǎo)體、整流二極管、平滑濾波電抗器和電容等基本元器件組成。當(dāng)輸入和輸出之間需要電性隔離時(shí)，可以采用變壓器，把高頻方波電壓通過變壓器傳送到輸出端。
       DC—DC控制占空比的方法有保持工作周期T不變、通過控制開關(guān)通斷時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)改變輸出電壓大小的脈寬調(diào)制，就是我們經(jīng)常接觸到的PWM；還有一種就是保持導(dǎo)通時(shí)間Ton不變，通過改變工作周期T的頻率調(diào)節(jié)，這類型我們稱之為PFM，也叫做脈沖頻率調(diào)節(jié)方式。
        在開關(guān)頻率較低的場合下，PFM方式需要較大的隔離變壓器與輸出輸入濾波器，這樣既不經(jīng)濟(jì)，而且體積過大，在現(xiàn)實(shí)中難以被接受，所以PFM這種方式需要的前提是開關(guān)頻率要足夠高。
        開關(guān)電源和線性電源相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：
        1.開關(guān)電源中開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可以達(dá)到80%—90%，質(zhì)量好的可以達(dá)到95%甚至更高，而線性電源的效率一般只能達(dá)到50%甚至更低，所以開關(guān)電源相對于線性電源具有功耗低，效率高的優(yōu)點(diǎn)。
       2.開關(guān)電源的開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，只需要較小體積的變壓器就能傳輸較大的能量；開關(guān)管損耗小，所以散熱器也隨之減小或者干脆不用；開關(guān)頻率在幾十千赫茲以上，是線性電源的千百倍，整流后的濾波效率也幾乎提高千倍，所以濾波電感、電容的容積和體積都大為減��；同時(shí)允許的環(huán)境溫度也大大提高，所以開關(guān)電源對于線性電源具有體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。
        3.當(dāng)輸入電壓或者負(fù)載變化引起輸出電壓變動(dòng)時(shí)，開關(guān)電源能通過調(diào)節(jié)脈沖寬度、脈沖頻率或同時(shí)改變兩者自適應(yīng)調(diào)整，在電網(wǎng)電壓變化較大的情況下，仍能保證穩(wěn)定的輸出電壓。因此開關(guān)電源的穩(wěn)壓效果相對于線性電源會好且適合領(lǐng)域廣。
        4.開關(guān)電源對于線性電源有個(gè)明顯的優(yōu)勢，就是開關(guān)電源有自激式、他激式；有調(diào)寬型、調(diào)頻型；有隔離型、非隔離型等等。
        開關(guān)電源對于線性電源有許多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在許多缺點(diǎn)。
        1.開關(guān)電源調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，電流通過有關(guān)元件時(shí)會產(chǎn)生較大尖峰干擾和諧振噪聲，這些噪聲干擾頻帶寬、諧波大、電磁干擾強(qiáng)。如果沒有采用措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會嚴(yán)重影響到整機(jī)的正常工作或者竄入電網(wǎng)，干擾附近的其他電子設(shè)備、通信設(shè)備和家用電器的正常工作。
        2.開關(guān)電源工作在開關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波雖然經(jīng)過整流濾波電路，但是輸出電壓中的紋波和噪聲仍然比線性電源大的多。
        3.開關(guān)電源輸出對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)相對于線性電源來說會差很多，線性電源的輸出對于輸入的瞬態(tài)響應(yīng)幾乎是即時(shí)性的。
        4.開關(guān)電源的功率因數(shù)相對于線性電源來說會差，這是因?yàn)殚_關(guān)電源是直接對市電交流電網(wǎng)進(jìn)行全波整流、電容濾波獲得直流電壓，交流電壓與電流之間存在相位差，且輸入電流不是正弦波，諧波含量很高。電流諧波的產(chǎn)生一方面使諧波噪聲含量提高，另一方面使功率因數(shù)降低。
        5.在一定的頻率下，開關(guān)電源的效率與工作頻率成正比，但是頻率提高后，對整個(gè)電路中的元器件又有新的要求。
       所以對于要進(jìn)行電源選型，要根據(jù)合適的狀態(tài)進(jìn)行線性電源或者開關(guān)電源選擇。