電路中常用的“開關電源”的原理有哪些？

說到開關電源，先來知道下什么是“脈寬調制技術(PWM)”。所謂的脈寬調制技術就是通過對一系列脈沖寬度的調制，來獲得等效的波形(含幅值和形狀)。而開關電源就是利用這一技術，通過電子開關器件(比如晶體管，場效應管，可控硅晶閘管等)不停的“開”和“關”直流電壓，萌生不同脈寬頻率的脈沖電壓來萌生設計所需要的電壓。

說的有點復雜，沒關系，就簡單地說，是通過脈沖開關電路來實現電壓幅值要求，稱為開關電源。小編再通過兩種常用開關電源電路來簡單描述。

降壓電路

降壓電路有個專有名詞Buck。它只能萌生比輸入電壓低的輸出電壓。

電路如下圖所示。

圖1：降壓電路

電路圖中，開關為Q，開關后面是L和C組成的LC低通濾波電路，通過控制開關Q的“開”和“關"的時間，就可以調整輸出電壓的幅度。

當開關Q“開”時，Vin端的電流流經NMOS和電感L，并流向電容C和Vout，此時二極管D2是反向截止的，沒有電流通過。

當開關Q“關”時，Vin端沒有電流經過NMOS，此時電感有儲能作用，會釋放能量，等于是輸出電流。電流流向電容C和Vout，此時二極管D2導通，電流通過二極管D2形成完整的回路。因為此時電感上的電壓是反向電壓，所以電流會逐漸減少。倘若電感存儲的能量不夠，還沒等到下一次NMOS導通(即開關Q“開”)時，電感就放完電了，這樣就會導致電流不連續，在圖形上看電流波形類似鋸齒波，這樣的電流就帶有很豐富的高頻成分，易給電路帶來干擾。所以，電感量要求非得足夠，保證電流維持到下一次開關導通周期開始，另外，PWM的頻率也有關系，頻率越高，越能夠及時給電感補充能量。

升壓電路

升壓電路有個專有名詞Boost。它可以萌生比輸入電壓更高的輸出電壓。

電路如下圖所示。

圖2：升壓電路

電路圖中，開關為Q，輸入電壓Vin通過電感L和二極管D1向電容C1輸出電壓Vout。

當開關Q“開”時，NMOS導通，電感L和NMOS組成回路。輸入電壓Vin的電流通過電感L，此時電感的電壓為正方向，電感在充電儲能。此時Vout的電壓由電容C1提供，二極管D1截止不導通，電容C1放電給Vout。同樣，要保證電容C1的容量足夠大，才不會使得在開關導通期間，Vout的電壓會過低，萌生電壓紋波，造成干擾。

當開關Q“關”時，NMOS關斷，此時二極管D1正向導通，電感L給電容C1充電，它能夠將電容的電壓充高到超過電源電壓，提高電容C1的充電電壓從而Vout隨之升高。

開關電源的優缺點

開關電源的優勢是效率高，體積小，但是缺點很分明，由于有開關頻率，它是一個很強的電路干擾源，很多電路系統都是受到開關電源的干擾影響正常工作。

在使用中，如果對開關電源部分電路做好抗干擾的解決，就能把這一優秀的電路使用到各種常用的電路設備上，提高電路的效率。

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