数据驱动开关电源入门了解交流开关电源的基础与应用
导语:开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电子信息产业飞速发展中不可缺少的电源方式。其功能是将一个直流的输入,通过不同形式的架构转换为用户端所需求的直流或交流输出。
开关电源不同于线性电源,它利用切换晶体管在全通和全断模式之间切换,这两个模式都有低耗散特点,而切换过程中的消耗相对较小。理想上,开关电源本身是不会消耗额外能源。在调压过程中,晶体管调整导通及断路时间来达到稳定输出。相反,线性电源在产生输出时工作在放大区,本身也会消耗能源。因此,开关電功率因数可能不高。
随着社会的电子化转变,开关電功率技术成为现代工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域不可或缺的一种技术。
什么是開關電功率?
開關電功率是一种AC-DC交換器,其内部使用高频開關技術,使得輸出的直流電壓具有較高效率和較小體積,比傳統線性穩壓器更適合於需要多種輸出伏安數值的大型電子設備。而且,由於開關操作頻繁,因此可以實現輕量化設計,可以應用於各種需要精確控制輸出波形的小型電子設備。
開關電功率與線性穩壓器之間最主要區別:
效率:
開關電力效率通常比線性穩壓器要高。
這是因為當晶體管處於導通狀態時,它們會吸收一些額外能量,但這些損失很小。
相對地,這些損失減少了變換過程中的能量浪費。
體積:
由於它們運行在更高頻域,因此可以使用更輕薄的小尺寸元件。
這使得它們非常適合到嵌入式系統和其他需要緊凑設計的小型裝置中。
成本:
開發成本通常較低,因為它們不需要像變阻器那樣複雜的地感測回路。
但製造成本可能會因為涉及先進材料和制造技術而增加。
稳定度:
开关稳压适用于那些要求稳定的系统,如计算机主板供给,因为它们能够提供一致、高质量的输出,而不像传统线性稳压那样容易受到输入变化影响。这意味着,即使当输入信号发生变化时,也能够保持稳定的输出水平。
应用范围广泛:
开发人员常常选择这种类型因为它们允许更多灵活性的设计,而且由于其性能优势,它们被广泛应用于各种行业,从个人电脑到医疗设备再到工业自动化控制系统都有使用场景。
总结来说,当考虑到效益与成本时,一般认为对于绝大多数现代应用来说,最好的解决方案就是采用一个基于当前可用的最新技术——即基于硅微处理单元(MOSFETs)或IGBTs)的变频/半桥/三角波脉冲宽度调制(PWM)调节策略进行设计。在这样的设计下,将得到最佳结果,即最大限度地减少所需空间,同时保证良好的性能和尽可能长久耐用的产品寿命。