开关电源结构特征

我们知道，开关电源的作用就是将市电电压220V经过整流变化成高压直流DC电源，再经过DC—DC转化器转变成我们需要使用的电压，实质就是通过改变电路中调整管的导通时间来改变输出电压或者电流的大小，以达到维持输出电压或者电流的稳定，目前我们比较常用的电压有+24V，+12V，+5V ，+3.3V，-12V，-24V，-48V等等。

DC—DC转化器就是重复通/断开关，把直流电压（电流）转化成高频方波电压（电流），再经过整流平滑变成直流电压输出。DC—DC转换器是由半导体、整流二极管、平滑滤波电抗器和电容等基本元器件组成。当输入和输出之间需要电性隔离时，可以采用变压器，把高频方波电压通过变压器传送到输出端。

DC—DC控制占空比的方法有保持工作周期T不变、通过控制开关通断时间从而实现改变输出电压大小的脉宽调制，就是我们经常接触到的PWM；还有一种就是保持导通时间Ton不变，通过改变工作周期T的频率调节，这类型我们称之为PFM，也叫做脉冲频率调节方式。

在开关频率较低的场合下，PFM方式需要较大的隔离变压器与输出输入滤波器，这样既不经济，而且体积过大，在现实中难以被接受，所以PFM这种方式需要的前提是开关频率要足够高。

开关电源和线性电源相比较具有以下优点：

1.开关电源中开关管工作在开关状态，功率损耗小，效率可以达到80%—90%，质量好的可以达到95%甚至更高，而线性电源的效率一般只能达到50%甚至更低，所以开关电源相对于线性电源具有功耗低，效率高的优点。

2.开关电源的开关管工作在高频状态，只需要较小体积的变压器就能传输较大的能量；开关管损耗小，所以散热器也随之减小或者干脆不用；开关频率在几十千赫兹以上，是线性电源的千百倍，整流后的滤波效率也几乎提高千倍，所以滤波电感、电容的容积和体积都大为减小；同时允许的环境温度也大大提高，所以开关电源对于线性电源具有体积小，重量轻的优点。

3.当输入电压或者负载变化引起输出电压变动时，开关电源能通过调节脉冲宽度、脉冲频率或同时改变两者自适应调整，在电网电压变化较大的情况下，仍能保证稳定的输出电压。因此开关电源的稳压效果相对于线性电源会好且适合领域广。

4.开关电源对于线性电源有个明显的优势，就是开关电源有自激式、他激式；有调宽型、调频型；有隔离型、非隔离型等等。

开关电源对于线性电源有许多优点，但同时也存在许多缺点。

1.开关电源调整管工作在开关状态，电流通过有关元件时会产生较大尖峰干扰和谐振噪声，这些噪声干扰频带宽、谐波大、电磁干扰强。如果没有采用措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重影响到整机的正常工作或者窜入电网，干扰附近的其他电子设备、通信设备和家用电器的正常工作。

2.开关电源工作在开关状态，产生的尖峰干扰和谐波虽然经过整流滤波电路，但是输出电压中的纹波和噪声仍然比线性电源大的多。

3.开关电源输出对输入的瞬态响应相对于线性电源来说会差很多，线性电源的输出对于输入的瞬态响应几乎是即时性的。

4.开关电源的功率因数相对于线性电源来说会差，这是因为开关电源是直接对市电交流电网进行全波整流、电容滤波获得直流电压，交流电压与电流之间存在相位差，且输入电流不是正弦波，谐波含量很高。电流谐波的产生一方面使谐波噪声含量提高，另一方面使功率因数降低。

5.在一定的频率下，开关电源的效率与工作频率成正比，但是频率提高后，对整个电路中的元器件又有新的要求。

所以对于要进行电源选型，要根据合适的状态进行线性电源或者开关电源选择。

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