开关电源触发能量的魔法switch

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控制元件，通过高速切换它们的全开和全闭状态来实现交流到直流再到交流再次转换为直流的过程。这一过程涉及了整流、滤波、高频脉冲宽度调制（PWM）信号控制以及反馈机制。

具体来说：

① 首先，将交流电源经过整流和滤波处理，使之变为稳定的直流。

② 随后，用高频PWM信号去控制这些半导体设备以进行高速切割，即将直流转化为高频率交流供给变压器。

③ 变压器在其次级感应出相应频率和力矩大小的交流，而后经历整流与滤波，最终形成用于负载使用的稳定直流。

④ 输出部分会返回给一个反馈环路，以便根据需要调整PWM占空比，从而确保稳定输出。

主要优点包括：小巧轻便（仅需线性型的一分之一至二分之一重量）、高效（通常在60%-70%之间，与30%-40%之间对比），抗干扰能力强、模块化设计，并可升降压输出，但由于持续运作于开关状态，其噪声水平较高。

图解中，我们可以看到降压型开关电子工艺。该系统由核心部件——晶体管K、储能二极管D、储能磁铁L以及滤波容量C组成。当晶片打开时，发动机提供给负载并存储在磁铁L和容量C中。在关闭之前，由于磁铁L存在自感效果，在接通时当前增速缓慢，因此无法立即达到发动机 voltage值。一段时间之后，当关闭时，由于自感保持当前不变，从左侧向右继续传输。这股流量穿过负载然后回到地面，然后穿过二极管D回到磁铁L左侧形成回路。通过改变打开与关闭时间(即PWM)来控制输出 voltage，可以实现稳定操作。如果检测到输出 voltage变化，就会改变打开与关闭时间以保持恒定，则获得了稳定的结果。在打开与关闭期间，磁铁存储能；当关闭时释放。因此称之为“储能”；当晶片断续运行期间负责提供路径，则称之为“续行”。