开关电源已在业界证明了其价值，成为当今使用的电源设备的支柱之一。事实上，这种电源被认为比传统的线性电源效率更高。
    本文档重点介绍开关电源。它介绍了开关电源的类型、用途、功能以及与其他电源相比的优点。它还讨论了如何以最大效率和效果处理和使用所述电源的一些技术。
    电源开关是实用开关稳压器的关键。在垂直金属氧化物半导体 (VMOS) 电源开关发明之前，开关电源通常不实用。电感器的主要功能是限制通过功率开关的电流转换速率。此操作限制了仅受开关电阻限制的高峰值电流。在开关稳压器中使用电感器的主要优点是电感器可以存储能量。
    线性稳压器使用电阻压降来调节电压，以热量的形式损失功率（压降乘以电流）。开关稳压器的电感器确实存在压降和相关电流，但电流与电压存在 90 度的异相。因此，能量被存储并可以在开关周期的放电阶段恢复。这会带来更高的效率和更少的热量。
    什么是开关稳压器？
    开关稳压器是一种使用电源开关、电感器和二极管将能量从输入传输到输出的电路。开关电路的基本组件可以重新排列以形成降压（降压）转换器、升压（升压）转换器或逆变器（反激式）。

       

   反馈和控制电路可以仔细地嵌套在这些电路周围，以调节能量传输并在正常工作条件下保持恒定的输出。

    控制技术
    从升压、降压和逆变器（反激式）的推导中可以看出，改变占空比可控制相对于输入电压的稳态输出。这是管理所有基于电感器的开关电路的关键概念。
    最常见的控制方法是脉冲宽度调制 (PWM)，如图 2 所示。该方法对输出电压进行采样，然后从参考电压中减去该样本，以建立一个小误差信号 (VERROR)。该误差信号与振荡器斜坡信号进行比较。比较器输出用于操作电源开关的数字输出 (PWM)。当电路输出电压变化时，VERROR也会变化，从而导致比较器阈值变化。因此，输出脉冲宽度 (PWM) 也会发生变化。然后，占空比的变化会改变输出电压，将误差信号减小至零，从而完成控制环路。

      

   图3所示为采用MAX1932构成的升压拓扑的实际电路。该 IC 是一款集成控制器，带有板载可编程数模转换器 (DAC)。DAC 通过串行链路以数字方式设置输出电压。R5 和 R8 形成一个分压器，用于测量输出电压。当 DAC 电压与参考电压 (1.25V) 相同时，R6 实际上处于断路状态。这是因为 R6 上的电压为零，因此电流也为零。当 DAC 输出为零（接地）时，R6 实际上与 R8 并联。这两个条件分别对应最小和最大输出调节范围40V和90V。

     

    接下来，从内部 1.25V 参考电压中减去分频器信号，然后进行放大。然后该误差信号作为电流源在引脚 8 上输出。这与差分输入对一起形成跨导放大器。使用这种布置是因为误差放大器的输出为高阻抗（电流源），允许通过改变 R7 和 C4 来调整电路的增益。

    效率    开关器最大的功率损耗因素之一是整流二极管。功耗就是正向压降乘以通过它的电流。硅二极管的反向恢复也会产生损耗。这些功率损耗降低了整体效率，需要采用散热器或风扇的形式进行热管理。为了最大限度地减少这种损失，开关稳压器可以使用具有相对较低的正向压降和良好的反向恢复的肖特基二极管。然而，为了获得最大效率，您可以使用 MOSFET 开关代替二极管。这种设计被称为“同步整流器”。

      

 当主开关闭合时，同步整流开关断开，反之亦然。为了防止交叉传导（顶部和底部开关同时打开），开关方案必须是先断后合。因此，在主开关打开和同步整流开关闭合之间的时间间隔（死区时间）仍然需要二极管导通。当 MOSFET 用作同步开关时，电流通常反向流动（源极到漏极），这允许集成体二极管在死区时间内传导电流。当同步整流器开关闭合时，电流流过 MOSFET 通道。由于功率 MOSFET 的沟道电阻非常低，整流二极管的标准正向压降可降至几毫伏。

    结论
    开关电源具有众多优点，使其成为各种应用的明智选择。按照本教程中介绍的技术，用户可以充分利用该电源来为其设计供电。