開關模式電源工作原理,開關電源電路圖-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-10-27
開關模式電源（SMPS），一種高效、穩定的電源供應器，被廣泛應用于各種電子設備中。開關模式電源又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，其功能是將一個位準的電壓，透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。
開關模式電源通過內部的開關電路對輸入電壓進行高頻斬波，然后通過濾波電路將高頻噪聲濾除，最后輸出穩定的直流電壓或電流。
開關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備需求的直流電源。在電子設備中，開關模式電源扮演著將電能從一種形式轉換為另一種形式的角色，以滿足設備對電壓和電流的需求。
按工作原理分類：
AC/DC開關電源：這類電源從交流電網取得能量，經過高壓整流濾波得到一個直流高壓，再由DC/DC變換器在輸出端獲得一個或幾個穩定的直流電壓，適用于不同功率需求，從幾瓦到幾千瓦。
LED開關電源：主要用于LED照明設備，具有高頻化、小型化、輕便化等特點，適用于高新技術領域。
正激式開關電源
正激式開關電源中結構比較復雜，但輸出功率很高，適用于100W-300W的開關電源，一般用在低壓，大電流的開關電源，應用比較廣泛。
如圖所示，對于正激式開關電源具體是指當開關管接通時，輸出變壓器充當介質直接耦合磁場能量，電能與磁能相互轉化，使輸入輸出同時進行。在日常應用中也存在不足：如需要增加反電動勢繞組（防止變壓器初級線圈產生的反電動勢把開關管擊穿），次級多加1個電感進行儲能濾波，因此相比反激式開關電源而言其成本較高，而且正激式開關電源變壓器的體積要比反激式開關電源變壓器的體積大。
DCDC
Buck拓撲結構是一種降壓電路，工作原理是在開關管導通時，輸入電壓通過電感對負載供電，并在開關管斷開時通過二極管續流，從而保持輸出電壓穩定。
Boost拓撲結構則是一種升壓電路，通過電感儲能和開關管控制來實現輸出電壓高于輸入電壓。
Buck-Boost拓撲結構則結合了Buck和Boost的特點，實現升降壓功能。
同步整流
同步整流是采用導通電阻Rdson極低（一般為毫歐級別）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轉換器的效率，并且不存在由肖特基勢壘電壓而造成的死區電壓，如下圖拓撲所示。
功率MOS屬于電壓控制型器件，它在導通時的伏安特性呈線性關系。用功率MOS做整流器時，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轉換器的效率，并且在輕負載時能維持連續工作，減少振鈴現象。
在相同的條件下，MOS管的導通電壓降遠遠小于肖特基二極管的正向導通壓降的，所以MOS管的損耗功率遠遠比二極管小。
但是同步整流中，上下MOS管需要額外的驅動電路，使得上下兩個MOS管能夠同步，而非同步的二極管是自然整流的，不需要額外添加驅動控制電路，所以對于非同步，同步的電路會復雜一些。同時，MOS管不是理想的開關，它有開通時間和關斷時間，如果上下兩個管子的死區時間沒有控制好，使上管的關斷時間和下管的開通時間有重疊，造成直通現象，那么MOS管就會因電流過大而損壞。
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