最基础的开关电源原理讲解

电源

先了解下什么是“脉宽调制技术(PWM)”。所谓的脉宽调制技术就是通过对一系列脉冲宽度的调制，来获得等效的波形(含幅值和形状)。而开关电源就是利用这一技术，通过电子开关器件(比如晶体管，场效应管，可控硅晶闸管等)不停的“开”和“关”直流电压，产生不同脉宽频率的脉冲电压来产生设计所需要的电压。

说的有点复杂，没关系，就简单地说，是通过脉冲开关电路来实现电压幅值要求，称为开关电源。本文再通过两种常用开关电源电路来简单描述。

降压电路

降压电路有个专有名词 Buck。它只能产生比输入电压低的输出电压。

电路如下图所示：

电路图中，开关为Q，开关后面是L和C组成的LC低通滤波电路，通过控制开关Q的“开”和“关"的时间，就可以调整输出电压的幅度。

当开关Q“开”时，Vin端的电流流经NMOS和电感L，并流向电容C 和Vout，此时二极管D2是反向截止的，没有电流通过。

当开关Q“关”时，Vin端没有电流经过NMOS，此时电感有储能作用，会释放能量，等于是输出电流。电流流向电容C和Vout，此时二极管D2导通，电流通过二极管D2形成完整的回路。因为此时电感上的电压是反向电压，所以电流会逐渐减少。假如电感存储的能量不够，还没等到下一次NMOS导通(即开关Q“开”)时，电感就放完电了，这样就会导致电流不连续，在图形上看电流波形类似锯齿波，这样的电流就带有很丰富的高频成分，易给电路带来干扰。所以，电感量要求必须足够，保证电流维持到下一次开关导通周期开始，另外，PWM的频率也有关系，频率越高，越能够及时给电感补充能量。

升压电路

升压电路有个专有名词 Boost。它可以产生比输入电压更高的输出电压。

电路图中，开关为Q，输入电压Vin通过电感L和二极管D1向电容C1输出电压Vout。

当开关Q“开”时，NMOS导通，电感L和NMOS组成回路。输入电压Vin的电流通过电感L，此时电感的电压为正方向，电感在充电储能。此时Vout的电压由电容C1提供，二极管D1截止不导通，电容C1放电给Vout。同样，要保证电容C1的容量足够大，才不会使得在开关导通期间，Vout的电压会过低，产生电压纹波，造成干扰。

当开关Q“关”时，NMOS关断，此时二极管D1正向导通，电感L给电容C1充电，它能够将电容的电压充高到超过电源电压，提高电容C1的充电电压从而Vout随之升高。

开关电源的优缺点

开关电源的优点是效率高，体积小，但是缺点很明显，由于有开关频率，它是一个很强的电路干扰源，很多电路系统都是受到开关电源的干扰影响正常工作。

在应用中，如果对开关电源部分电路做好抗干扰的处理，就能把这一优秀的电路应用到各种常用的电路设备上，提高电路的效率。