開關電源的工作原理反激式轉換器和正激式轉換器講解

電源中的開關穩壓器和線性穩壓器執行相同的任務，即從不受控制的輸入電壓產生穩定的輸出電壓。但是，他們使用多種方法執行此職責，每種方法都有優點和缺點。

只有降低（降壓）輸入電壓，線性電源才能產生較低的輸出電壓。為此，BJT或MOSFET 晶體管通常被迫在其線性區域內工作。

后果有兩個：

1.輸出電壓和輸入電壓之間總是存在差異（VDROP）。

2.由于晶體管在線性區域中連續工作，穩壓器消耗了相當大的功率，由VDROP乘以I?LOAD給出，其中ILOAD是負載吸收的電流。

因此，線性穩壓器的效率非常低，通常在35%和65%之間，輸出電壓和輸入電壓之間的差異越大（V?DROP?=?V?IN?– VOUT），效率就越低。以線性穩壓器為例，VIN?= 9 V，V?OUT?= 5?V，I負載?= 150 mA。

該穩壓器應能夠耗散 600 mW 的功率（（V輸入?–?V輸出）× I 負載），而可用輸出功率為 750 mW（V?輸出× I?負載）。因此，該調節器的效率約為55%。隨著輸出功率的增加，對高效散熱的需求也在增加，這可以通過散熱器獲得。然而，從經濟角度來看，高于幾瓦的線性穩壓器不再方便，因此是低功耗應用的理想解決方案。一類特殊的線性穩壓器是低壓差穩壓器（LDO），它集成了一個能夠包含VDROP（通常為幾百或幾十毫伏）值的特殊電路，從而提高了整體效率。線性穩壓器的優點在于電路簡單（需要很少的外部元件）、低成本和無開關噪聲（晶體管始終在線性區域工作）。

開關電源的工作原理是在截止狀態（沒有電流，但開關上有高電壓）和飽和狀態（有高電流但開關上的電壓非常小）之間快速切換晶體管。這樣獲得的脈沖電壓隨后可以通過變壓器增加或減少，并最終濾波以獲得直流輸出電壓。

開關電源可實現高效率值，通常在 65% 到 95% 之間。主要缺點在于設計復雜性和開關噪聲的存在，在幾種應用中必須消除開關噪聲。開關電源由外部脈寬調制（PWM）信號控制，該信號確定“開關”晶體管的開關頻率和占空比。它們可以分為兩大類，根據輸出電壓施加到負載的方式而有所不同。

正激模式轉換器

正激式轉換器（可通過L-C輸出濾波器的存在來識別）使用變壓器來升高或降低輸入電壓，并為負載提供與交流電源電壓的電氣隔離。圖1顯示了正激轉換器的基本方案。當晶體管處于導通狀態（on）時，能量被傳遞到輸出。L-C濾波器產生輸出電壓VOUT，其值計算如下（D是PWM信號的占空比，而N?S和NP是變壓器各自繞組的匝數）：

V?輸出?= V輸入?×?D × （N?S?÷ NP）

因此，通過改變占空比，可以修改輸出電壓值。