開關電源已在業(yè)界證明了其價值，成為當今使用的電源設備的支柱之一。事實上，這種電源被認為比傳統(tǒng)的線性電源效率更高。
    本文檔重點介紹開關電源。它介紹了開關電源的類型、用途、功能以及與其他電源相比的優(yōu)點。它還討論了如何以最大效率和效果處理和使用所述電源的一些技術。
    電源開關是實用開關穩(wěn)壓器的關鍵。在垂直金屬氧化物半導體 (VMOS) 電源開關發(fā)明之前，開關電源通常不實用。電感器的主要功能是限制通過功率開關的電流轉換速率。此操作限制了僅受開關電阻限制的高峰值電流。在開關穩(wěn)壓器中使用電感器的主要優(yōu)點是電感器可以存儲能量。
    線性穩(wěn)壓器使用電阻壓降來調節(jié)電壓，以熱量的形式損失功率（壓降乘以電流）。開關穩(wěn)壓器的電感器確實存在壓降和相關電流，但電流與電壓存在 90 度的異相。因此，能量被存儲并可以在開關周期的放電階段恢復。這會帶來更高的效率和更少的熱量。
    什么是開關穩(wěn)壓器？
    開關穩(wěn)壓器是一種使用電源開關、電感器和二極管將能量從輸入傳輸到輸出的電路。開關電路的基本組件可以重新排列以形成降壓（降壓）轉換器、升壓（升壓）轉換器或逆變器（反激式）。

       

   反饋和控制電路可以仔細地嵌套在這些電路周圍，以調節(jié)能量傳輸并在正常工作條件下保持恒定的輸出。

    控制技術
    從升壓、降壓和逆變器（反激式）的推導中可以看出，改變占空比可控制相對于輸入電壓的穩(wěn)態(tài)輸出。這是管理所有基于電感器的開關電路的關鍵概念。
    最常見的控制方法是脈沖寬度調制 (PWM)，如圖 2 所示。該方法對輸出電壓進行采樣，然后從參考電壓中減去該樣本，以建立一個小誤差信號 (VERROR)。該誤差信號與振蕩器斜坡信號進行比較。比較器輸出用于操作電源開關的數字輸出 (PWM)。當電路輸出電壓變化時，VERROR也會變化，從而導致比較器閾值變化。因此，輸出脈沖寬度 (PWM) 也會發(fā)生變化。然后，占空比的變化會改變輸出電壓，將誤差信號減小至零，從而完成控制環(huán)路。

      

   圖3所示為采用MAX1932構成的升壓拓撲的實際電路。該 IC 是一款集成控制器，帶有板載可編程數模轉換器 (DAC)。DAC 通過串行鏈路以數字方式設置輸出電壓。R5 和 R8 形成一個分壓器，用于測量輸出電壓。當 DAC 電壓與參考電壓 (1.25V) 相同時，R6 實際上處于斷路狀態(tài)。這是因為 R6 上的電壓為零，因此電流也為零。當 DAC 輸出為零（接地）時，R6 實際上與 R8 并聯(lián)。這兩個條件分別對應最小和最大輸出調節(jié)范圍40V和90V。

     

    接下來，從內部 1.25V 參考電壓中減去分頻器信號，然后進行放大。然后該誤差信號作為電流源在引腳 8 上輸出。這與差分輸入對一起形成跨導放大器。使用這種布置是因為誤差放大器的輸出為高阻抗（電流源），允許通過改變 R7 和 C4 來調整電路的增益。

    效率    開關器最大的功率損耗因素之一是整流二極管。功耗就是正向壓降乘以通過它的電流。硅二極管的反向恢復也會產生損耗。這些功率損耗降低了整體效率，需要采用散熱器或風扇的形式進行熱管理。為了最大限度地減少這種損失，開關穩(wěn)壓器可以使用具有相對較低的正向壓降和良好的反向恢復的肖特基二極管。然而，為了獲得最大效率，您可以使用 MOSFET 開關代替二極管。這種設計被稱為“同步整流器”。

      

 當主開關閉合時，同步整流開關斷開，反之亦然。為了防止交叉?zhèn)鲗В敳亢偷撞块_關同時打開），開關方案必須是先斷后合。因此，在主開關打開和同步整流開關閉合之間的時間間隔（死區(qū)時間）仍然需要二極管導通。當 MOSFET 用作同步開關時，電流通常反向流動（源極到漏極），這允許集成體二極管在死區(qū)時間內傳導電流。當同步整流器開關閉合時，電流流過 MOSFET 通道。由于功率 MOSFET 的溝道電阻非常低，整流二極管的標準正向壓降可降至幾毫伏。

    結論
    開關電源具有眾多優(yōu)點，使其成為各種應用的明智選擇。按照本教程中介紹的技術，用戶可以充分利用該電源來為其設計供電。