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电子电路 - SMPS
到目前为止讨论的主题代表了电源装置的不同部分。所有这些部分共同构成了线性电源。这是从输入交流电源中获取直流电的传统方法。
线性电源
线性电源（LPS）是一种稳压电源，它通过串联电阻散发大量热量来调节输出电压，具有低纹波和低噪声。这种 LPS 有很多应用。
线性电源需要更大的半导体器件来调节输出电压并产生更多热量，从而导致能源效率较低。线性电源的瞬态响应时间比其他电源快 100 倍，这在某些专业领域非常重要。
脂多糖的优点
- 供电是连续的。
- 电路很简单。
- 这些都是可靠的系统。
- 该系统动态响应负载变化。
- 改变电路电阻来调节输出电压。
- 由于元件工作在线性区，因此噪声较低。
- 输出电压的纹波非常低。
LPS的缺点
- 使用的变压器较重且较大。
- 散热量也比较多。
- 线性电源的效率为40%~50%
- 电力在 LPS 电路中以热量的形式被浪费。
- 获得单一输出电压。
我们已经了解了线性电源的不同部分。线性电源的框图如下图所示。
尽管存在上述缺点，线性电源仍广泛应用于低噪声放大器、测试设备、控制电路中。此外，它们还用于数据采集和信号处理。
所有需要简单调节且不关心效率的电源系统都使用 LPS 电路。由于电噪声较低，LPS 用于为敏感模拟电路供电。但为了克服线性电源系统的缺点，使用了开关模式电源（SMPS）。
开关模式电源 (SMPS)
LPS 的缺点，例如效率较低、需要大值电容器来减少纹波以及笨重且昂贵的变压器等，都通过开关模式电源的实施来克服。
SMPS的工作原理很简单，知道LPS中使用的晶体管用于控制电压降，而SMPS中的晶体管用作受控开关。
在职的
SMPS的工作原理可以通过下图来理解。
让我们尝试了解 SMPS 电路的每个阶段发生的情况。
输入级
50 Hz 交流输入电源信号直接提供给整流器和滤波电路组合，无需使用任何变压器。该输出会有很多变化，并且电容器的电容值应该更高以处理输入波动。这种未经调节的直流电被提供给 SMPS 的中央开关部分。
开关部分
本部分采用快速开关器件，例如功率晶体管或 MOSFET，根据变化进行开和关，并将该输出提供给本部分中变压器的初级。与 60 Hz 电源使用的变压器不同，此处使用的变压器更小、更轻。这些效率很高，因此功率转换率更高。
输出级
开关部分的输出信号再次经过整流和滤波，得到所需的直流电压。这是一个经过调节的输出电压，然后将其提供给控制电路，该电路是反馈电路。考虑反馈信号后获得最终输出。
控制单元
该单元是反馈电路，有很多部分。让我们通过下图对此有一个清晰的认识。
上图解释了控制单元的内部部件。输出传感器感测信号并将其连接到控制单元。该信号与其他部分隔离，因此任何突然的尖峰都不会影响电路。参考电压作为一个输入与误差放大器的信号一起给出，误差放大器是一个比较器，用于将信号与所需的信号电平进行比较。
通过控制斩波频率来维持最终电压电平。这是通过比较误差放大器的输入来控制的，误差放大器的输出有助于决定是增加还是减少斩波频率。PWM 振荡器产生固定频率的标准 PWM 波。
通过查看下图，我们可以更好地了解 SMPS 的完整功能。
SMPS 主要用于电压切换根本不成问题且系统效率非常重要的情况。关于 SMPS 有几点需要注意。他们是
SMPS 电路通过开关操作，因此电压连续变化。
开关装置工作在饱和或截止模式。
输出电压由反馈电路的开关时间控制。
通过调整占空比来调整开关时间。
SMPS 的效率很高，因为它不会以热量的形式消耗多余的功率，而是不断切换输入来控制输出。
缺点
SMPS 有一些缺点，例如
- 由于高频开关而存在噪声。
- 电路很复杂。
- 它会产生电磁干扰。
优点
SMPS 的优点包括：
- 效率高达80%~90%
- 发热少；减少电力浪费。
- 减少输入电源的谐波反馈。
- 该装置结构紧凑，体积小。
- 降低了制造成本。
- 用于提供所需数量的电压的规定。
应用领域
SMPS 有很多应用。它们用于计算机主板、手机充电器、高压直流测量、电池充电器、中央配电、机动车辆、消费电子产品、笔记本电脑、安全系统、空间站等。
开关电源的类型
SMPS 是开关模式电源电路，旨在从未经调节的直流或交流电压获得调节的直流输出电压。SMPS 有四种主要类型，例如
- 直流转直流转换器
- 交流转直流转换器
- 飞返转换器
- 正激转换器
输入部分的AC-DC转换部分使得AC-DC转换器和DC-DC转换器有所不同。反激式转换器用于低功率应用。SMPS 类型中还有降压转换器和升压转换器，可根据要求降低或增加输出电压。其他类型的 SMPS 包括自激反激转换器、升降压转换器、Cuk、SEPIC 等。