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什么是开关电源

发布时间:2025-02-08 07:04:49

电子设备在我们的工作与生活中扮演着越来越重要的角色,而这一切都离不开稳定的电源。开关电源,也就是我们常说的开关稳压电源,是一种将交流电转换为直流电的AC-DC交换器。它的工作原理是通过高频开关状态的功率开关管,以降低自身能耗,从而实现高达75%-90%的电源效率,这一效率是普通线性稳压电源的两倍。那么,开关电源与线性电源有何区别呢?

线性电源,顾名思义,是指通过线性稳压器制作的电源系统。而开关电源,则是通过开关稳压器制作的电源。线性稳压器,即LDO,其传输器件工作在线性区,本质上是通过电阻分压来实现降压变换。它输出电流几乎等于输入电流,当输入输出压差大时,系统转换效率较低。

线性稳压器的优点在于输出电压纯净、纹波小、噪声低、使用简单,但其缺点是只能实现降压输出,且输入输出压差大时,转换效率低。

开关稳压器则通过功率管不断地开启与关断,配合储能元器件(电感、电容)来实现能量的传输与变换,实现电压的变换。其优点是效率高、体积小、功率密度大,可以实现多种电源变换,但缺点是输出电压纹波和噪声相对偏大,同时产生电磁骚扰,系统成本相对较高。

简单来说,线性电源的调压可以看成调阻值,而开关电源是通过调节开关的频率使得电压发生变化。开关电源与线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,只是增长速率各异。线性电源在某一输出功率点上,成本反而高于开关电源。

随着电力电子技术的发展和创新,开关电源技术不断突破与创新,这一成本问题逐渐得到解决。电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,进入80年代后计算机全面实现开关电源化,到90年代开关电源相继进入各种电子、电器领域。

开关电源的原理图显示,它没有采用笨重的工频变压器,调整管上的耗散功率大幅度降低,从而省去较大的散热片。这使得开关电源的体积变小,重量轻。此外,开关电源的最大优点是功耗小,效率高,电源效率大大提高。

开关电源稳压范围宽,输出电压可以通过调频或调宽来进行补偿,从而在工频电网电压变化较大时,仍能保证有较稳定的输出电压。此外,开关电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz,是线性稳压电源的1000倍,这使得整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍。

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