开关模式电源的基础知识

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工作。

后果有两个：

输出电压和输入电压之间始终存在差异（V DROP ）。

由于晶体管在线性区连续工作，稳压器会消耗大量功率，由 V DROP乘以 I LOAD得出，其中 I LOAD是负载吸收的电流。

由此可见，线性稳压器的效率非常低，通常在 35% 到 65% 之间，并且输出电压和输入电压之间的差异越大（V DROP = V IN – V OUT），效率越低。以V IN = 9 V、 V OUT = 5 V 和 I LOAD = 150 mA 的线性稳压器为例 。

该稳压器应能够消耗 600 mW 的功率 ( (V IN – V OUT ) × I LOAD )，而可用输出功率为 750 mW ( V OUT × I LOAD )。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随之增加，这可以通过散热器实现。然而，在几瓦以上，从经济角度来看，线性稳压器不再方便，因此代表了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)，它集成了能够包含 V DROP值的特殊电路 （通常为几百或几十毫伏），提高整体效率。线性稳压器的优点在于电路简单（需要很少的外部元件）、成本低廉以及无开关噪声（晶体管始终工作在线性区）。

开关电源通过在截止状态（没有电流流动，但开关上有高电压）和饱和状态（有高电流流动，但开关上电压非常高）之间快速切换晶体管来工作。小的）。由此获得的脉冲电压可以随后通过变压器升高或降低，经过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，在一些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，该信号决定“开关”晶体管的开关频率和占空比。它们可分为两大类，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

正激转换器可通过 LC 输出滤波器来识别，它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流隔离。 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（导通）时，能量传输到输出。LC滤波器产生输出电压 V OUT ，其值可按下式计算（D 为PWM信号的占空比， N S 和 N P 为变压器各绕组的匝数）：

V输出 = V输入 × D × (NS ÷ N P )

因此，通过改变占空比，可以修改输出电压值。

图 1：正激转换器的基本框图。

图1：正激变换器的基本框图

反激式转换器

即使反激式转换器基于与正激转换器相同的组件，其工作方式也大不相同。反激式调节器将输入电压转换为具有较高或较低值以及正极性或负极性的输出电压。