開關(guān)電源是什么？

目前主要包括兩種電源類型：線性電源(linear)和開關(guān)電源(switching)。線性電源的工作原理是首先將127 V或者220 V市電通過變壓器轉(zhuǎn)為低壓電，比如說12V，而且經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的低壓依然是AC交流電;然后再通過一系列的二極管進(jìn)行矯正和整流，并將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)電壓;下一步需要對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波，通過電容完成，然后將經(jīng)過濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電;此時(shí)得到的低壓直流電依然不夠純凈，會(huì)有一定的波動(dòng)(這種電壓波動(dòng)就是我們常說的紋波)，所以還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓整流電路進(jìn)行矯正。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了。盡管說線性電源非常適合為低功耗設(shè)備供電，比如說無繩電話、PlayStaTIon/Wii/Xbox等游戲主機(jī)等等，但是對(duì)于高功耗設(shè)備而言，線性電源將會(huì)力不從心。

對(duì)于線性電源而言，其內(nèi)部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比：也即說如果輸入市電的頻率越低時(shí)，線性電源就需要越大的電容和變壓器，反之亦然。由于當(dāng)前一直采用的是60Hz(有些國家是50Hz)頻率的AC市電，這是一個(gè)相對(duì)較低的頻率，所以其變壓器以及電容的個(gè)頭往往都相對(duì)比較大。此外，AC市電的浪涌越大，線性電源的變壓器的個(gè)頭就越大。開關(guān)電源可以通過高頻開關(guān)模式很好的解決這一問題。對(duì)于高頻開關(guān)電源而言，AC輸入電壓可以在進(jìn)入變壓器之前升壓(升壓前一般是50-60 KHz)。隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個(gè)頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關(guān)電源正是我們的個(gè)人PC以及像VCR錄像機(jī)這樣的設(shè)備所需要的。需要說明的是，我們經(jīng)常所說的“開關(guān)電源”其實(shí)是“高頻開關(guān)電源”的縮寫形式，和電源本身的關(guān)閉和開啟式?jīng)]有任何關(guān)系的。

開關(guān)電源不同于線性電源，開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換，這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散，但時(shí)間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開關(guān)電源本身是不會(huì)消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時(shí)間來達(dá)到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會(huì)消耗電能。開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)殚_關(guān)電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關(guān)電源也會(huì)比線性電源的尺寸要小，重量也會(huì)比較輕。

若電源的高效率、體積及重量是考慮重點(diǎn)時(shí)，開關(guān)電源比線性電源要好。不過開關(guān)電源比較復(fù)雜，內(nèi)部晶體管會(huì)頻繁切換，若切換電流尚未加以處理，可能會(huì)產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備，而且若開關(guān)電源沒有特別設(shè)計(jì)，其電源功率因數(shù)可能不高。

現(xiàn)代開關(guān)電源有兩種：一種是直流開關(guān)電源;另一種是交流開關(guān)電源。這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源(粗電)，如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓(精電)。直流開關(guān)電源的核心是DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān)電源的分類是依賴DC/DC轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說，直流開關(guān)電源的分類與DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的，DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直 流開關(guān)電源的分類。直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器;另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式DC/DC轉(zhuǎn)換器。

那么為什么要用開關(guān)電源呢?普通的變壓器變一變，整一整不就好了嗎?怎么還需要開關(guān)電源?這個(gè)問題可以有很多個(gè)角度去看，簡單的從可以降低成本來的角度來說一說吧，應(yīng)該會(huì)比較有趣一些。

假設(shè)一個(gè)設(shè)備是5KW的功率，額定電壓是直流48V，用普通的市電50Hz變壓器去變換，變壓器要很大，整流后，要維持電源的輸出電壓穩(wěn)定，還需要配置個(gè)很大的直流電容，為什么變壓器和電容都要大呢?而如果是開關(guān)電源去供應(yīng)，變壓器和電容可以非常小，為什么可以非常小呢?下面舉例說明。

我們知道市電是50Hz，變換電壓后給設(shè)備供電，可以想象為是有個(gè)人在干活，提著桶不斷的進(jìn)行運(yùn)輸，但是他活干的比較慢，一分鐘只能提50桶;那么他的桶是不是要大些才能滿足需求?

開關(guān)電源的功率器件也就是我們上們說的電子開關(guān)，它的開關(guān)頻率是幾KHz到二十KHz，可以想象是有個(gè)人干活手速非常非常快，一分鐘可以提幾千桶到二萬桶，也就是說假設(shè)是一分鐘二萬桶，那他的桶可以只是上面那個(gè)人的四百分一的大小。這樣來看如果上面那個(gè)人提的真的是桶的話，那么下面這個(gè)人拿個(gè)勺子就行了。