电气应用期刊解密开关电源的秘密力量
导语：开关电源的核心功能是什么？它通过巧妙的方式将单一电平上的电压转换为用户所需的电流或电压。其工作原理基于精确控制晶体管全开与全关状态，这两种模式既能显著节省能源，也减少了余热产生，实现了高效运作。
开关电源是利用功率半导体器件作为关键元件，通过周期性地打开和关闭它们来调节输出电压。这项技术简单来说，就是将交流变成直流，然后再次变回交流，再经过整流，最后得到所需直流电压。这个过程涉及多个关键步骤：
①首先，将交流信号经历整流滤波器，让它变得稳定无波动。
②接下来，用高频率脉冲宽度调制（PWM）信号来控制这些半导体器件，使其高速切换，从而把直流转化为高频率交量。
③在这一阶段中，这些交量被送入一个特殊设计的开关变压器，它产生新的、高频率低幅度的交量。
④然后，这些交量经历第二次整流滤波，最终成为稳定的直流供给负载使用。
此外，输出部分还会反馈到控制系统，以调整PWM占空比，从而保证输出保持稳定。
开关电源之所以受到青睐，是因为它具有以下优点：尺寸小、重量轻（仅为传统线性型数值20%~30%）、效率高等。然而，由于其工作机制需要不断地打开和关闭设备，所以可能会产生较大的噪声。
下面，我们将以图示形式简要介绍降压型开关 电源如何工作。在这张图中，你可以看到包含有主角——晶体管K（实际上是三极管或者场效应管），辅助角色如二极管D、储能感L以及滤波容C等。当晶体管K打开时，不仅提供给负载供用，还储存在感L和容C中。当晶体管K关闭后，由于感L自感作用，即使当前通路断掉，但仍旧维持着一定时间内不改变流量的情况。这段时间内，负载从左往右继续获得当前流量，并返回至正极、二极管D并通过二极 管D回到感L左端形成闭环循环。这种控制方法叫做脉冲宽度调制（PWM），能够精确调整输出电压，并且实现在各种应用中的稳定性能。
为了实现稳定的输出，有必要检测输出電壓並根據檢測結果來調節開關時間，以維持輸出電壓不變。在開關時儲存能量，在關閉時釋放，這就是為何稱為“儲能”感L。而當開關斷開時提供給儲存於感L中的電力通路，這就是續行二極體D的一職責。此外，這種技術還包括保护措施，如欠壓、过充、高温等情况下的自动保护，以防止设备损坏或出现故障。
