开关电源的工作原理反激式转换器和正激式转换器讲解

电源中的开关稳压器和线性稳压器执行相同的任务，即从不受控制的输入电压产生稳定的输出电压。但是，他们使用多种方法执行此职责，每种方法都有优点和缺点。

只有降低（降压）输入电压，线性电源才能产生较低的输出电压。为此，BJT或MOSFET 晶体管通常被迫在其线性区域内工作。

后果有两个：

1.输出电压和输入电压之间总是存在差异（VDROP）。

2.由于晶体管在线性区域中连续工作，稳压器消耗了相当大的功率，由VDROP乘以I LOAD给出，其中ILOAD是负载吸收的电流。

因此，线性稳压器的效率非常低，通常在35%和65%之间，输出电压和输入电压之间的差异越大（V DROP = V IN – VOUT），效率就越低。以线性稳压器为例，VIN = 9 V，V OUT = 5 V，I负载 = 150 mA。

该稳压器应能够耗散 600 mW 的功率（（V输入 – V输出）× I 负载），而可用输出功率为 750 mW（V 输出× I 负载）。因此，该调节器的效率约为55%。随着输出功率的增加，对高效散热的需求也在增加，这可以通过散热器获得。然而，从经济角度来看，高于几瓦的线性稳压器不再方便，因此是低功耗应用的理想解决方案。一类特殊的线性稳压器是低压差稳压器（LDO），它集成了一个能够包含VDROP（通常为几百或几十毫伏）值的特殊电路，从而提高了整体效率。线性稳压器的优点在于电路简单（需要很少的外部元件）、低成本和无开关噪声（晶体管始终在线性区域工作）。

开关电源的工作原理是在截止状态（没有电流，但开关上有高电压）和饱和状态（有高电流但开关上的电压非常小）之间快速切换晶体管。这样获得的脉冲电压随后可以通过变压器增加或减少，并最终滤波以获得直流输出电压。

开关电源可实现高效率值，通常在 65% 到 95% 之间。主要缺点在于设计复杂性和开关噪声的存在，在几种应用中必须消除开关噪声。开关电源由外部脉宽调制（PWM）信号控制，该信号确定“开关”晶体管的开关频率和占空比。它们可以分为两大类，根据输出电压施加到负载的方式而有所不同。

正激模式转换器

正激式转换器（可通过L-C输出滤波器的存在来识别）使用变压器来升高或降低输入电压，并为负载提供与交流电源电压的电气隔离。图1显示了正激转换器的基本方案。当晶体管处于导通状态（on）时，能量被传递到输出。L-C滤波器产生输出电压VOUT，其值计算如下（D是PWM信号的占空比，而N S和NP是变压器各自绕组的匝数）：

V 输出 = V输入 × D × （N S ÷ NP）

因此，通过改变占空比，可以修改输出电压值。