开关电源的工作原理

序：开关电源或开关式电源是一种特殊的电源，它的转换效率远大于线性电源。线性可调电源和稳压电路需要比实际所需要的电压更高的输入电压。电压降低时，在稳压器电路的期间上将产生热量导致能量损失。对于这些电源来说，能量转换效率(Pout/Pin)一般低于50%。也就是说大半的能量以热量的形式散发掉了。

开关电源可以获得超过85%的能量转换效率，这意味着它比线性稳压电源有更好的能量转换效率。开关电源也有一个很宽的电流和电压工作范围，并且可以做成降压(输出电压小于输入电压)、升压(输出电压大于输入电压)或反相(输出与输入极性相反)电源。而且，开关电源可以做成直接工作于交流电源(市电)，无需笨重的电源变压器，可做得又轻又小，从而使开关电源在电脑或其它小型设备中得到广泛应用。

开关电源在很多方面与线性电源类似。然而，它有两个独有的特点：储能电感器和非线性稳压电路。与线性电源不同的还有，线性电源通过改变调整元件的电阻值来调整电压，而开关电源接入一个可调系统，通过控制调整元件通断时间来调整电压。开/关脉冲是由振荡器/误差放大器/脉宽调制电路来控制。

开关电源工作原理

在开关调整元件接通时，能量流经电感(能量储存在电感线圈磁场里)。当开关调整元件关断时，存储在电感里的能量直接通过二极管到滤波器和负载释放。采样电路(R2和R3)对输出电压进行采用且反馈到误差放大器的一个输入端。然后，误差放大器将采样电压和参考电压()进行比较，若采样电压低于参考电压，误差放大器将提高它的输出控制电压，然后该控制电压被送到脉宽调制器(如果采样电压超过参考电压，误差放大器将减少输出控制电压)。与此同时，振荡器将提供稳定的一系列触发电压脉冲给脉宽调制器。调制器用振荡器的脉冲和误差放大器的输出来产生开/关信号，送给开关调整元件的基极。

开关稳压器及其控制信号

经调整后的振荡器信号以矩形波表示，由输入误差电压决定调整器件的导通时间。如果误差电压低(意味着采样电压比要求的要低)，脉冲宽调制器送一个较长的脉宽给控制元件。

上图中给出的振荡器、误差放大器和脉宽调制器输出波形之间的相互关系。用频率和宽度均可改变的开关脉冲提供给开关稳压电源的调整器件，可以获得很高的转换效率。因此，开关电源比线性的效率更高，且关闭电源时的辐射较小。

典型的开关稳压器

上图为典型的开关稳压器的布局。556双时基集成电路具有振荡器和脉宽调制器功能，同时UA723稳压器可做误差放大器。R2和R3构成采样电路，R6和R7设置参考电压，R4和R5设置送给脉宽调制器的控制电压。