你真的了解开关电源吗?大佬深入剖析开关电源

开关电源是十分重要的器件之一，对于开关电源，我们应当有所认识。上篇文章中，小编对开关电源故障维修等内容有所阐述。为增进大家对开关电源的认识，本文将对开关电源进行深入讲解。如果你对开关电源具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

选择合适的开关电源的工作方式不同，他们的产生的电磁骚扰强度及所产生的电磁骚扰控制难度是不同的。例如：自激式开关电源在负载轻重不同时不但脉冲宽度会改变，其开关频率变化很大，这样给克服开关脉冲骚扰和控制其传播带来很大的难度;他激式开关电源开关频率不变，它靠改变脉冲宽度来保持输出稳定。显然，他激式开关电源更容易控制电磁骚扰。隔离型开关电源比隔离型开关电源骚扰小。桥式整流产生的骚扰比其它整流方式产生的骚扰小。光耦隔离比变压器隔离的骚扰更容易控制。对隔离型开关电源谐振型比极性反转型骚扰小多了。

开关电源的工作频率也与骚扰强度密相关。低的开关电源工作频率不但可以减小骚扰的高频分量，其传导骚扰和辐射骚扰的传播效率会大大降低。实际设计中，我们进行工作方式选择时，综合考虑其电磁容性能，这样往往可以取到事半功倍的效果。至于工作频率，在不增加成本和影响工作效率的情况下当然是越小越好。

经常被人们忽略的一点是，如果功率输出不受电流或功率限制，则开关电源的最大可传输功率主要取决于开关电源中允许的最高工作温度和冷却组件。制造商的声明上经常会夸大其词，但如果不能提供预期的冷却效果，可能会导致用户方出现问题。因此，在选择开关电源时，最好参考制造商提供的能效等级或功率损失。如果一家制造商允许组件的工作温度明显高于另一家更保守的制造商，则开关电源的额定功率可能会高出许多;然而，这会大大降低其永久运行期间的可靠性。总体上，如今的开关电源可以说在开关技术方面已实现最小化，任何进一步的体积减小只能通过散热片或额外的空气冷却来实现。但额外的冷却会增加成本，特别是空气冷却会产生噪音并可能带来污染，因此，这种方法有待商榷。

目前，用于开关电源的变电装置主要通过谐振开关 FET 提供输入电压。这些组件价格低廉，由于在零电压或零电流点接通或关断，它们的损耗率也非常低，因而非常适合 800 瓦左右电源的需要。如今，100 瓦以上开关电源的输入端经常使用升压转换器，其功率因数(超过 95%)明显高于仅使用整流器时的功率因数。此电路组件中必须集成附加电感。为使其保持尽量小的体积，不能简单地在无电流或无电压状态下接通或关断关联的高频断路器。对于这种情形，使用创新的极速切换半导体开关断路器便非常适合。尤其是，这种开关元件使用了基于砷化镓 (GaAs) 或碳化硅 (SiC) 材料的半导体。这些开关元件的传输频率大约是传统硅半导体的十倍。这与接通和关断时的传输过程(切换过程)显著加快有关。与硅 MOSFETS 相比，这些开关元件仍然非常昂贵，但它们的价格正在下降，这对开关电源的价格和性能的进一步发展有显著影响。

为了确保开关电源的输入端能够获得符合允许限值的高功率因数，性能在 100 瓦以上的现代开关电源通常采用两级设计。转换器产生预先调节的直流电，它采用调节方式可使该转换器的输入电流接近正弦。第二个转换器通常设计为谐振转换器，它将电压转换到较低的水平，并将输入电压与输出电压分离。进一步的发展开关电源将不断缩小至更合适的尺寸，功率密度也将不断增加，尽管无法再现过去 10 至 20 年间的发展速度。

与过去相比，限制因素更多在于以余热形式释放的功率损耗，随着尺寸的不断缩小，释放的难度也将越来越大。