開關穩壓電源簡介和原理分析

開關穩壓電源是什么？

根據調整管的工作狀態，我們常把穩壓電源分成兩類：線性穩壓電源和開關穩壓電源。開關電源是一種比較新型的電源。開關穩壓電源(以下簡稱開關電源)問世后，在很多領域逐步取代了線性穩壓電源和晶閘管相控電源。早期出現的是串聯型開關電源，其主電路拓撲與線性電源相仿，但功率晶體管工作于開關狀態。隨著脈寬調制(PWM)技術的發展，PWM開關電源問世，它的特點是用20kHz的載波進行脈沖寬度調制，電源的效率可達65%~70%，而線性電源的效率只有30％~40％。因此，用工作頻率為20 kHz的PWM開關電源替代線性電源，可大幅度節約能源，從而引起了人們的廣泛關注，在電源技術發展史上被譽為20kHz革命。

隨著超大規模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺寸的不斷減小，電源的尺寸與微處理器相比要大得多；而航天、潛艇、軍用開關電源以及用電池的便攜式電子設備(如手提計算機、移動電話等)更需要小型化、輕量化的電源。因此，對開關電源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量也要小。此外，還要求開關電源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。這一切高新要求便促進了開關電源的不斷發展和進步。

開關穩壓電源原理

通過下圖，我們來簡單的說說降壓型開關電源的工作原理。如圖所示，電路由開關K（實際電路中為三極管或者場效應管），續流二極管D，儲能電感L，濾波電容C等構成。當開關閉合時，電源通過開關K、電感L給負載供電，并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感，在開關接通后，電流增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達到電源電壓值。一定時間后，開關斷開，由于電感L的自感作用（可以比較形象的認為電感中的電流有慣性作用），將保持電路中的電流不變，即從左往右繼續流。這電流流過負載，從地線返回，流到續流二極管D的正極，經過二極管D，返回電感L的左端，從而形成了一個回路。通過控制開關閉合跟斷開的時間（即PWM——脈沖寬度調制），就可以控制輸出電壓。如果通過檢測輸出電壓來控制開、關的時間，以保持輸出電壓不變，這就實現了穩壓的目的。

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