開(kāi)關(guān)電源因其在尺寸、重量、成本、效率和整體性能方面的優(yōu)勢(shì)而被廣泛使用。

由于其性能，開(kāi)關(guān)模式電源用于除最苛刻的應(yīng)用之外的所有應(yīng)用，為大多數(shù)形式的電子系統(tǒng)提供高效和有效的電源。

開(kāi)關(guān)模式電源已成為電子領(lǐng)域公認(rèn)的一部分，通常被稱(chēng)為開(kāi)關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電源。

開(kāi)關(guān)模式電源術(shù)語(yǔ)

開(kāi)關(guān)模式電源、SMPS、技術(shù)可以用許多類(lèi)似的術(shù)語(yǔ)來(lái)指代。雖然它們都著眼于相同的基本技術(shù)，但它們指的是整體技術(shù)的不同元素：

開(kāi)關(guān)電源，SMPS：術(shù)語(yǔ)開(kāi)關(guān)模式電源通常用于表示可以連接到電源或其他外部電源并用于產(chǎn)生電源的物品。換句話(huà)說(shuō)，它是一個(gè)完整的電源。

開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器：這通常僅指提供調(diào)節(jié)的電子電路。開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器將成為整個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源的一部分。

開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓控制器：許多開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器集成電路中不包含串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件。如果電流或電壓電平較高，則情況確實(shí)如此，因?yàn)橥獠看?lián)開(kāi)關(guān)元件將能夠更好地處理較高的電流和電壓電平，以及由此產(chǎn)生的功率耗散。

開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS）背后的基本概念是，通過(guò)使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。它使用串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件，在關(guān)斷時(shí)將電流電源轉(zhuǎn)換為平滑電容器。

開(kāi)關(guān)電源的基本概念

串聯(lián)元件導(dǎo)通的時(shí)間由電容器上的電壓控制。如果高于要求，則關(guān)閉串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件，如果低于要求，則打開(kāi)。這樣，平滑電容器或儲(chǔ)能電容器上的電壓就保持在所需的水平。

開(kāi)關(guān)模式電源的優(yōu)缺點(diǎn)

任何技術(shù)的使用通常都是在幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)之間仔細(xì)權(quán)衡。開(kāi)關(guān)模式電源也是如此，它提供了一些明顯的優(yōu)點(diǎn)，但也有其缺點(diǎn)。

SMPS優(yōu)勢(shì)

高效率：開(kāi)關(guān)動(dòng)作意味著串聯(lián)穩(wěn)壓器元件處于開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)，因此由于熱量消耗的能量很少，并且可以達(dá)到非常高的效率水平。

緊湊的：由于效率高、散熱水平低，開(kāi)關(guān)電源可以做得更緊湊。

成本：使開(kāi)關(guān)模式電源非常有吸引力的一點(diǎn)是成本。更高的效率和設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)特性意味著需要減少的熱量低于線性電源，從而降低了成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，電源的開(kāi)關(guān)特性意味著許多組件的成本較低。

靈活的技術(shù)：開(kāi)關(guān)模式電源技術(shù)可用于在升壓或“升壓”應(yīng)用或降壓“應(yīng)用中提供高效率電壓轉(zhuǎn)換。

SMPS缺點(diǎn)

噪聲：開(kāi)關(guān)模式電源上的開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的瞬態(tài)尖峰是最大的問(wèn)題之一。如果尖峰沒(méi)有被正確過(guò)濾，尖峰可能會(huì)遷移到SMPS供電的電路的所有區(qū)域。此外，尖峰或瞬變會(huì)造成電磁或射頻干擾，從而影響附近的其他電子設(shè)備，特別是當(dāng)它們接收無(wú)線電信號(hào)時(shí)。

外部組件：雖然可以使用單個(gè)集成電路設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器，但通常需要外部元件。最明顯的是儲(chǔ)液器電容器，但也需要濾波器元件。在某些設(shè)計(jì)中，串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件可以集成在集成電路中，但在消耗任何電流的情況下，串聯(lián)開(kāi)關(guān)將是外部元件。這些組件都需要空間，并增加了成本。

需要專(zhuān)家設(shè)計(jì)：通常可以將一個(gè)有效的開(kāi)關(guān)模式電源放在一起。確保其性能符合要求的規(guī)格可能更加困難。確保紋波和干擾水平保持不變可能特別棘手。

濾波：請(qǐng)仔細(xì)考慮SMPS的濾波，因?yàn)椴涣嫉脑O(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致輸出端出現(xiàn)高噪聲和尖峰。

總的來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)模式電源是許多應(yīng)用的理想選擇，從計(jì)算機(jī)到充電器，從實(shí)驗(yàn)室設(shè)備到許多家用電子產(chǎn)品。成本、尺寸和效率是確保它們成為許多應(yīng)用的支柱技術(shù)的關(guān)鍵因素。

審核編輯：黃飛