开关模式电源 (SMPS) 电路的工作原理

　　SMPS 是单词 Switch Mode Power Supply 的首字母缩写。该名称清楚地表明该概念与所使用设备的脉冲或切换有关或完全有关。让我们了解 SMPS 适配器如何将电源电压转换为较低的直流电压。

　　SMPS 拓扑的优势

　　在 SMPS 适配器中，想法是将电源输入电压切换到变压器的初级绕组，以便在变压器的次级绕组处获得较低值的直流电压。

　　不过问题来了，普通的变压器也能做到，那么复杂的配置又能通过普通的变压器简单实现，又何必呢？

　　好吧，该概念的开发正是为了消除使用具有高效SMPS 电源电路版本的笨重和笨重的变压器。

　　尽管操作原理非常相似，但结果却大不相同。

　　我们的电源电压也是脉动电压或交流电，通常会馈入普通变压器进行所需的转换，但即使电流低至 500 mA，我们也无法将变压器尺寸缩小。

　　这背后的原因是我们的交流电源输入涉及的频率非常低。

　　在 50 Hz 或 60 Hz 时，使用较小的变压器将它们实现为高直流电流输出的值非常低。

　　如果较低的频率会增加涡流损耗，则意味着频率的增加会适得其反。

　　这意味着如果频率增加，变压器可以做得更小，但会在其输出端提供更高的电流。

　　这正是我们使用SMPS 电路所做的。让我们通过以下几点来了解其功能：

开关电源

　　SMPS 适配器的工作原理

　　在开关模式电源电路图中，首先对输入交流电进行整流和滤波，以产生相关幅度的直流电。

　　上述 DC 应用于包括高压晶体管或 mosfet 的振荡器配置，装配到尺寸良好的小型铁氧体变压器初级绕组。

　　该电路成为一种自振荡类型的配置，它以由其他无源元件（如电容器和电阻器）设定的某个预定频率开始振荡。

　　频率通常在 50 Khz 以上。

　　该频率在变压器的次级绕组上感应出等效电压和电流，由匝数和导线的 SWG 决定。

　　由于涉及高频，涡流损耗变得可以忽略不计，并且可以通过较小的铁氧体芯变压器和相对较细的绕线获得高电流直流输出。

　　然而，次级电压也将处于初级频率，因此使用快速恢复二极管和高值电容器再次对其进行整流和滤波。

　　输出端的结果是经过完美滤波的低 DC，可有效用于操作任何电子电路。

　　在现代版本的 SMPS 中，采用高端 IC 代替输入端的晶体管。

　　IC 配备内置高压 MOSFET，用于维持高频振荡和许多其他保护功能。

　　SMPS 具有哪些内置保护功能

　　这些 IC 具有足够的内置保护电路，例如雪崩保护、过热保护和输出过压保护以及突发模式功能。

　　雪崩保护可确保 IC 在电源开关导通电流涌入时不会损坏。

　　过热保护可确保如果变压器未正确缠绕，IC 会自动关闭，并从 IC 中汲取更多电流，使其温度过高。

　　突发模式是现代 SMPS 装置中包含的一项有趣功能。

　　在这里，输出 DC 被反馈到 IC 的感测输入。如果由于某种原因，通常是由于错误的次级绕组或电阻选择，输出电压上升到某个预定值以上，IC 将关闭输入开关并跳过开关进入间歇性突发。

　　这有助于控制输出电压以及输出电流。

　　该功能还确保如果将输出电压调整到某个高点且输出未加载，IC 将切换到突发模式，确保单元间歇运行，直到输出得到充分加载，从而节省单元的功率当处于待机状态或输出不工作时。

　　从输出部分到 IC 的反馈是通过光耦合器实现的，因此输出与输入高压交流电源保持良好的距离，避免了危险的冲击。