开关电源的组成及特点

在电路设计中，电源开关在我们硬件设计时常用。因为功耗小，发热低，体积小、重量轻等原因。它是通过调节脉冲占空比来调节或频率来达到输出电压的目的。

开关电源的组成

开关电源的基本组成如图1-2所示。

其中 DC/DC变换器用以进行功率变换，它是开关电源的核心部分:驱动器是开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信号进行放大和整形，以适应开关管的驱动要求;信号源产生控制信号，该信号由它激或自激电路产生可以是PWM信号、PFM信号或其他信号;比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算、控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的目的。除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、过流过压保护、输人滤波、输出采样、功能指示等电路。

DC/DC变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波的 PWM 变换器以及工作波形为准正弦波的谐振变换器应用较为普遍。

开关电源与线性电源相比，其输入的瞬态变换比较多地表现在输出端，在提高开关频率的同时，由于比较放大器的频率特性得到改善，开关电源的瞬态响应指标也能得到改善。开关电源的负载变换瞬态响应主要由输出端 LC 滤波器的特性决定，所以可以通过提高开关频率、降低输出滤波器 LC的方法来改善瞬态响应特性

开关电源的主要特点：

1、安全可靠。开关电源可以方便地设计自动保护电路。当电路发生故障或短路时，能自动切断电源，防止故障范围扩大。

2、效率高，功耗小。开关电源的调整管是工作在开关状态，因此调整管功耗极小，效率在80%以上。

3、稳定性和可靠性高。功耗小使得电子设备内温升也低，减小了周围元件的高温损坏率，使设备的热稳定性和可靠性极大地提高。

4、稳压范围宽。线性稳压电源在交流输入电压低于160V时，输出电压便不能稳定，输人交流电压偏高时则效率会降低。而开关电源交流输人电压在130 -- 260V范围内变化时都能达到很好的稳压效果。

5、体积小，重盘轻。开关电源可将电网输入的交流电压直接整流，再通过高频变压器获得各种不同交流电压，省去了笨重的工频变压器，使电源的重量大大减轻。此外，由于开关电源的工作频率较高，滤波电容、电感可用较小数值的元件，也可使体积减小，重量减轻。特别是：功率开关管工作在开关状态，损耗小，不需要采用大面积散热器，电源温升低，周围元件不致因长期工作在高温环境而损坏，因此采用开关电源可以提高整机的可靠性和稳定性。

6、电压调节范围广 。开关电源不仅具有稳压范围宽的优点，而且实现稳压的方法也很多。设计人员可以根据实际应用的要求，灵活选择各种类型的开关电源。