开关电源工作原理点亮生活的关键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，从而实现对交流直流（DC）的转换。这一过程包括几个关键步骤：
①首先，将交流電经整流滤波技术转变为稳定的直流電。
②然后，以高频脉冲宽度调制（PWM）信号为驱动，将直流電输入到高速切换设备中，使之快速地进行导通与截止操作。
③在此基础上，经过高频PWM信号控制下的高速切换，可以将直流電转化为具有较高频率、较低幅值的交流电，并由此提供给特定的变压器进行再次变压。
④最终，将这一过程中的交流电再次整流滤波后，即可获得所需的稳定直流输出供给负载使用。
开关电源主要优点包括：体积小、重量轻（仅占线性 电源20%至30%）、效率高（通常60%至70%，而线性 电源只有30%至40%）、抗干扰能力强、输出范围广及模块化设计。
尽管开关技术带来了许多优势，但由于其工作在持续打开和关闭状态，因此会产生一定程度上的噪声问题。在降压型开关电子设计中，我们可以通过以下图示来简单理解其工作原理：
当系统启动时，一个称作“储能”二极管D1连接到正向主回路，而储能感L1则被充满了磁场。当负载需要当前时，由于L1存储了足够多磁场，它能够以恒定的速度释放出这些磁场。这个过程就像一个弹簧，当你伸展它时，你必须用力推拉才能使它回到初始位置一样。因此，当您从发射端开始释放这个“弹簧”，即使您已经停止施加力量，您仍然可以看到弹簧继续运作，因为其惯性保持着速度。一旦您的流量下降到某个阈值，则储能感L1就会开始吸收来自主回路中的剩余流量，以便重新充满自身，并准备好再次释放。
为了维持稳定输出，在检测到的输出水平上控制起始和停止时间，就可以实现这种稳定性的目标。在任何时候，都有两个部分发生变化——储存能量以及释放它们—这就是为什么我们称之为"储存"感应器，而不是"输送"或者其他名字。而名称"D2"代表的是确保在启动阶段不允许反向传输的情况下执行保护功能；对于过载情况，它可能会限制最大允许流量或完全关闭供应以保护负载免受损害。
总结来说，无论是在工业应用还是日常生活中，基于这样的微观物理现象构建起来的一系列复杂电子结构，是现代社会不可或缺的一个重要组成部分。
