開關(guān)模式電源工作原理,開關(guān)電源電路圖-KIA MOS管

開關(guān)模式電源原理

開關(guān)模式電源（SMPS），一種高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)器，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。開關(guān)模式電源又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓，透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。

開關(guān)模式電源通過內(nèi)部的開關(guān)電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行高頻斬波，然后通過濾波電路將高頻噪聲濾除，最后輸出穩(wěn)定的直流電壓或電流。

開關(guān)模式電源的輸入多半是交流電源（如市電）或直流電源，而輸出則是滿足電子設(shè)備需求的直流電源。在電子設(shè)備中，開關(guān)模式電源扮演著將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的角色，以滿足設(shè)備對(duì)電壓和電流的需求。

按工作原理分類：

AC/DC開關(guān)電源：這類電源從交流電網(wǎng)取得能量，經(jīng)過高壓整流濾波得到一個(gè)直流高壓，再由DC/DC變換器在輸出端獲得一個(gè)或幾個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，適用于不同功率需求，從幾瓦到幾千瓦。

LED開關(guān)電源：主要用于LED照明設(shè)備，具有高頻化、小型化、輕便化等特點(diǎn)，適用于高新技術(shù)領(lǐng)域。

開關(guān)電源電路圖

正激式開關(guān)電源

正激式開關(guān)電源中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但輸出功率很高，適用于100W-300W的開關(guān)電源，一般用在低壓，大電流的開關(guān)電源，應(yīng)用比較廣泛。

如圖所示，對(duì)于正激式開關(guān)電源具體是指當(dāng)開關(guān)管接通時(shí)，輸出變壓器充當(dāng)介質(zhì)直接耦合磁場能量，電能與磁能相互轉(zhuǎn)化，使輸入輸出同時(shí)進(jìn)行。在日常應(yīng)用中也存在不足：如需要增加反電動(dòng)勢繞組（防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢把開關(guān)管擊穿），次級(jí)多加1個(gè)電感進(jìn)行儲(chǔ)能濾波，因此相比反激式開關(guān)電源而言其成本較高，而且正激式開關(guān)電源變壓器的體積要比反激式開關(guān)電源變壓器的體積大。

DCDC

Buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種降壓電路，工作原理是在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過電感對(duì)負(fù)載供電，并在開關(guān)管斷開時(shí)通過二極管續(xù)流，從而保持輸出電壓穩(wěn)定。

Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則是一種升壓電路，通過電感儲(chǔ)能和開關(guān)管控制來實(shí)現(xiàn)輸出電壓高于輸入電壓。

Buck-Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則結(jié)合了Buck和Boost的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)升降壓功能。

同步整流

同步整流是采用導(dǎo)通電阻Rdson極低（一般為毫歐級(jí)別）的功率MOS（G2），取代整流二極管以降低整流損耗。它能大大提高DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率，并且不存在由肖特基勢壘電壓而造成的死區(qū)電壓，如下圖拓?fù)渌尽?/span>

功率MOS屬于電壓控制型器件，它在導(dǎo)通時(shí)的伏安特性呈線性關(guān)系。用功率MOS做整流器時(shí)，要求柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱之為同步整流。這種整流方式能大大提高DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率，并且在輕負(fù)載時(shí)能維持連續(xù)工作，減少振鈴現(xiàn)象。

在相同的條件下，MOS管的導(dǎo)通電壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于肖特基二極管的正向?qū)▔航档模訫OS管的損耗功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)比二極管小。

但是同步整流中，上下MOS管需要額外的驅(qū)動(dòng)電路，使得上下兩個(gè)MOS管能夠同步，而非同步的二極管是自然整流的，不需要額外添加驅(qū)動(dòng)控制電路，所以對(duì)于非同步，同步的電路會(huì)復(fù)雜一些。同時(shí)，MOS管不是理想的開關(guān)，它有開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，如果上下兩個(gè)管子的死區(qū)時(shí)間沒有控制好，使上管的關(guān)斷時(shí)間和下管的開通時(shí)間有重疊，造成直通現(xiàn)象，那么MOS管就會(huì)因電流過大而損壞。

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