开关电源的种类和应用方向

一、开关电源  

开关电源不同于线性电源，开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，因此比较节省能源，产生废热较少。理想上，开关电源本身是不会消耗电能的。电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。相反的，线性电源在产生输出电压的过程中，晶体管工作在放大区，本身也会消耗电能。开关电源的高转换效率是其一大优点，而且因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器，因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小，重量也会比较轻。

若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时，开关电源比线性电源要好。不过开关电源比较复杂，内部晶体管会频繁切换，若切换电流尚未加以处理，可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备，而且若开关电源没有特别设计，其电源功率因数可能不高。  

开关电源的前身是线性稳压电源。在开关电源出现之前，许多控制设备的工作电源都采用线性稳压电源。由于计算机等电子装置的集成度不断增加，功能越来越强，他们的体积却越来越小，因此迫切需要体积小、重量轻、效率高、性能好的新型电源，这就成了开关电源技术发展的强大动力。

二、开关电源种类和应用方向

现代开关电源有两种：一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电)，如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。  

直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。  

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和开关器件(MOSFET、BJT等)构成开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。  

另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。  

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源高频化是其发展的方向。

三、开关电源电容作用  

在开关电源中作为输出滤波所用的电解电容器，它上锯齿波电压的频率可以高达数十千赫，甚至数十兆赫，而它的要求及低频应用时不同，电容量并不是主要的指标，要衡量它好坏的则是它的阻抗一频率特性，同时，对于开关电源的内部，由于半导体器件开始工作所产生的高达数百千赫的尖峰噪声，也可以有良好的滤波作用。  

因为开关电源中四端电容它具有很良好的高频特性，也为了减小输出电压的脉动分量及抑制开关尖峰噪声提供了非常有利的手段。

开关电源的高频铝电解电容器它还有多芯的形式，它可以把铝箔分成较短的若干小段，然后用多引出片并联连接以此来减小容抗中的电阻成份，同时，采取低电阻率的材料并且用螺杆作为引出的端子，以此增强开关电源的电容器承受大电流的能力。  

开关电源的叠片电容同样也被称为无感电容，一般的电解电容器的芯子都会被卷成圆柱形，等效串联电感较大;而开关电源叠片电容的结构与书本相仿，会因为流过电流所产生的磁通方向相反而导致抵消，所以降低了开关电源电感的数值，使它具有更加优良的高频特性，这种电容一般会被做成方形，还可以适当的减小体积。  

除此之外，还有一种可以把四端及叠片相结合的四端叠片式高频电解电容器，它充分综合了两者的优点，高频的特性更佳。

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