什么是開關(guān)電源

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。

根據(jù)開關(guān)電源的輸入和輸出類型可以分為：AC-DC、DC-DC、 DC-AC等。

·開關(guān)電源的作用，例如 AC-DC電源：

·整流：將輸入交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)；

·電壓轉(zhuǎn)換：輸出要求的電壓幅度；

·濾波：將輸入整流的電壓進(jìn)行平滑；

·調(diào)整：控制輸出電壓使得幅度恒定；

·隔離：將輸入與輸出部分進(jìn)行電氣隔離；

·保護(hù)：防止浪涌等有害電壓到達(dá)輸出部分，造成設(shè)備損壞。

開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控， 電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。

輸入的交流電進(jìn)入電源后，首先經(jīng)過前級(jí)整流電路進(jìn)行整流，經(jīng)過全橋式整流二級(jí)管整流后，電壓全部變成正相電壓。不過此時(shí)得到的電壓仍然存在較大的起伏，這就必須使用高壓濾波電容進(jìn)行初步穩(wěn)壓，將波形修正為起伏較小的波形。

把直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的脈動(dòng)直流電，這一步由控制電路來完成。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。控制電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。

把得到的脈動(dòng)直流電，送到高頻開關(guān)變壓器進(jìn)行降壓。再由二極管和濾波電容組成的低壓濾波電路進(jìn)行整流和濾波就得到了設(shè)備上使用的純靜的低壓直流電。

理想的開關(guān)電源，電源的工作方式應(yīng)與設(shè)計(jì)和建模的性能一模一樣：提供穩(wěn)定，平滑的輸出電壓，無論輸入，負(fù)載或者環(huán)境溫度如何變化，并且有100％的能量轉(zhuǎn)換效率。但事實(shí)上，各種元件都是不完美的：負(fù)載會(huì)變化，電源可能會(huì)失真，環(huán)境變化會(huì)影響性能。此外提高性能、改善效率、縮小尺寸和降低成本的需求，則進(jìn)一步提高了電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

當(dāng)前開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠性、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，其中關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，改善二次整流器件的損耗。

開關(guān)電源的測(cè)試和指標(biāo)

對(duì)于工作中的開關(guān)電源，設(shè)備負(fù)載和需求在不同時(shí)間之間可能會(huì)大幅度變化。即使是商用開關(guān)電源也必須能夠承受突然出現(xiàn)的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過平均工作電流的峰值電流。設(shè)計(jì)電源的工程師或使用電源的系統(tǒng)需要了解電源在各種條件下的工作狀態(tài)，并需要對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行詳盡的測(cè)試和驗(yàn)證，例如電源輸入電能質(zhì)量的測(cè)試，輸入波動(dòng)對(duì)輸出影響的測(cè)試，負(fù)載變動(dòng)對(duì)輸出影響的測(cè)試，此外整體能效的測(cè)試和評(píng)估都是非常必要的。

開關(guān)電源的測(cè)試參數(shù)主要包括輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)和能效參數(shù)的測(cè)試。

輸入?yún)?shù)

·開關(guān)電源的輸入?yún)?shù)包括了以下的主要指標(biāo)：

·輸入電壓：開關(guān)電源輸入的電壓幅值；

·輸入電流：開關(guān)電源輸入的電流幅值；

·輸入功率：開關(guān)電源輸入的功率值；

·輸入頻率：開關(guān)電源輸入的電壓頻率；

·輸入電流諧波電壓諧波；

諧波畸變：交流量中諧波含量的均方根值與基波分量之百分比。

輸出參數(shù)

開關(guān)電源的輸出參數(shù)包括了以下的主要指標(biāo)：

1．反映輸入電壓對(duì)輸出電壓影響的指標(biāo)

·輸入電壓影響輸出電壓的幾個(gè)指標(biāo)形式：

·穩(wěn)壓系數(shù) S=△Uo/Uo / △Ui/Ui；

·電網(wǎng)調(diào)整率： 輸入電網(wǎng)電壓由額定值變化+-10%時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量△Uo/Uo ，有時(shí)也以值表示；

·電壓穩(wěn)定度：負(fù)載電流保持為額定范圍內(nèi)的任何值，輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化所引起的輸出電壓相對(duì)變化△Uo/Uo（百分值），稱為穩(wěn)壓器的電壓穩(wěn)定度。

2．反映輸入電壓對(duì)輸出電流影響的指標(biāo)

·輸入電壓影響輸出電流的幾個(gè)指標(biāo)形式：

·穩(wěn)壓系數(shù) S=△Io/Io / △Ui/Ui；

·電網(wǎng)調(diào)整率： 輸入電網(wǎng)電壓由額定值變化+-10%時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量△ Io/Io ，有時(shí)也以值表示；

·電流穩(wěn)定度：負(fù)載電流保持為額定范圍內(nèi)的任何值，輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化