电气工程ei期刊排名揭秘开关电源的神奇力量
导语：开关电源的作用是什么？它通过不同的方式将单个电平的电压转换成用户所需的电流或电压，实现高效节能。其工作原理是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关来调整输出电压，这两种模式能耗低且时间短，可大幅度节约能源并减少余热产生。
开关电源是利用功率半导体器件如晶体管或场效应管作为开关元件，将交流电先整流成直流，再逆变为交流后再次整流，最后输出所需的直流電壓。这种转换过程包括四个主要步骤：
① 首先，将交流電經過整流和滤波轉變為高壓直流電。
② 接著，這個直流電通過高速開關管進行高速導通與截止，並將之轉化為高頻率的交流電供給開關變壓器。
③ 高频交流電通過開關變壓器次级感應出高频交流電压，并經過第二次整流和滤波後產生輸出端需要的一致二極體。
④ 最終，在输出部分通过反馈控制机制，以确定PWM占空比，从而达到稳定输出目的。
开关电源具有几个显著优点：体积小、重量轻（仅线性变压器1/5至1/3）、效率高（60%~70%，线性变压器30%~40%）、自身抗干扰能力强、模块化设计，以及能够升降压和提供较大功率等特点。但由于其工作在开关闭合状态下，因此噪声相对较大。
图示展示了降压型开关电源的基本工作原理。在这个过程中，当一个晶体管打开时，它允许储存在磁铁中的能量传递给负载，并同时充满储存容纳中的能量。当晶体管关闭时，由于磁铁保持了之前收集到的磁场，对于负载来说，就好像一股持续存在的力量。该过程称为“储能”；当晶体管重新打开时，该持续存在的力量被释放出来，同时新的储存发生。在控制着晶体管何时打开与关闭（即脉宽调制），我们可以精确地控制输出流量。这使得我们能够稳定地维持所需流量，而无论输入流量如何变化。
功能方面，主回路负责将输入的一个AC信号转换成适合使用设备需求的一个DC信号，而控制与反馈回路则监控整个系统以确保稳定的运行。如果出现任何异常，可以采取保护措施，如限制当前或完全断绝输送力，以防止过载或损坏设备。
