开关电源的工作原理

之前的文章已经讲了了线性电源的应用，知道它的优缺点。其中，发热严重，效率不高是主要的缺点。功能上也只能实现降压。对效率要求较高，或者需要升压的场合，可以使用开关电源。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制芯片和开关管构成。

开关电源通过控制某个器件的通断时间实现稳压。这里说的“某个器件”通常是具备开关功能的晶体管，如三极管，达林顿管，或场效应管。我们常常使用集成了开关管和控制电路的开关稳压器，来控制电路通断。电路从输出电压引入负反馈控制，如果电压上升，开关稳压器就降低开关导通时间的比例，从而使电压降低;如果输出电压太低，就增加开关导通时间的比例，从而使电压升高。这就是开关电源的基本原理。

可以近似认为线性稳压电源的输入电流与输出电流相等，即线性稳压电源是“恒电流”的。则线性稳压电路自身的发热功率为：

当输入电压与输出电压相差比较小的时候，比如5V转3.3V，浪费掉34%(1.7/5)的能量。如果输入电压与输出电压差别比较大，比如12V转5V，那么将浪费掉58%(7/12)的能量，由此带来的发热问题更是不可忽视。

开关管与控制电路自身的能量消耗很小，理想状态下效率几乎能达到100%(优秀的开关电路电源可以达到90%以上)。因此有人说，开关电源是“恒功率”的。

从开关电源的原理也可以看出，如果从输入到输出除了开关管，没有其它元器件，那么输出的电压要么是最大值，要么是0，波动太大，不能够直接使用，需要储能元件如电感与电容，进行滤波。还需要一些其它辅助元件。这些元件有多种不同的接法，也有多种不同的功能极大拓展了开关电源的种类。比较出名的有Boost，Buck，以后会介绍。