开关电源基础知识
开关电源（Switching Power Supply），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置。
工作原理
通过半导体开关器件（如MOSFET、IGBT）的高频通断控制，将输入电能转换为稳定的直流输出。以反激式拓扑为例，开关导通时，输入电压给变压器一次侧储能，二次侧二极管截止，负载由输出电容供电；开关关断时，变压器磁场能量通过二次侧释放，向负载和电容供电。同时，通过输出电压采样与基准电压比较，误差信号反馈至PWM控制器调整占空比，实现稳压。
组成部分
- 输入滤波电路：由共模电感、X/Y电容等组成，滤除电网中的高频干扰。
- 整流电路：通常采用桥式整流器和高压滤波电容，将交流输入转换为脉动直流。
- 开关元件与拓扑结构：常见拓扑有Buck（降压）、Boost（升压）、Flyback（反激）等；开关器件有MOSFET、IGBT等。
- 高频变压器/电感：用于能量存储与传递，实现电压变换或隔离。
- 控制电路：如UC3842、TL494等芯片，生成PWM信号调节开关占空比。
- 输出整流滤波：由快恢复二极管、同步整流MOS、LC滤波网络等组成，将高频脉冲转换为平滑直流。
- 反馈与保护：通过光耦和基准源构成闭环控制，具备过压、过流、过温等保护机制。
类型
- 按拓扑结构分类：有降压（Buck）转换器、升压（Boost）转换器、升降压（Buck-Boost）转换器、隔离型转换器（如反激式、正激式）等。
- 按输入类型分类：包括AC-DC开关电源，将交流电转换为直流电；DC-DC开关电源，将直流输入转换为不同电压的直流输出。
优点
- 高效率：效率通常可达80%-95%，远高于线性电源。
- 小体积和轻重量：高频开关使得可以使用更小的储能元件，体积小、重量轻。
- 宽输入电压范围：能适应较宽的输入电压范围。
- 灵活的输出控制：通过调节占空比，可方便地控制输出电压和电流。
缺点
- 电磁干扰（EMI）：高频开关可能产生电磁干扰，需要采取屏蔽和滤波措施。
- 复杂度较高：设计和制造相对于传统的线性电源更为复杂，需要更精密的控制电路和元件。
- 输出噪声：输出可能包含一定的高频噪声，在对噪声敏感的应用中需注意。
应用领域
广泛应用于消费电子，如手机充电器、笔记本电脑电源适配器；通信设备，如基站电源、路由器电源；工业控制，如PLC电源、伺服驱动器；医疗设备，如医疗监护仪电源、CT机电源；汽车电子，如车载充电器、电动汽车充电桩等领域。