如何构建开关模式电源（工作原理、电路实例）

为了理解为什么电子的发展导致了制造稳压电源装置的方法变得更加复杂，我们需要回顾一下线性电源。

线性电源是简单、可靠且安静的 PSU，具有良好的调节性和低纹波 - 那么为什么要改变呢？有两个主要原因，都与成本有关。首先，线性电源需要大型且昂贵的变压器。其次，调节晶体管会产生大量热量，需要大型且昂贵的散热器。例如，设置为 2A 输出 5V 的 50V可变电源可能需要耗散 (50V – 5V) * 2A = 90W 的热量。

开关模式电源 (SMPS) 几乎消除了这两个问题，但电路变得更加复杂。

开关模式电源的工作原理

在上面的框图中，电源直接馈入第一个块，而不使用变压器。当然，这里使用的二极管和电容器必须能够胜任这项工作。请注意，也可以在此处馈送直流电，例如，在 12V 至 5V DC-DC 转换器中。输入的交流电源电流现在是高压整流直流电流。

下一个模块是高频转换器，它是一个斩波电路，以几 kHz 的频率打开和关闭 MOSFET 等功率器件。这是一个高频变压器，可将输入的直流电转换为方波。

下一阶段再次纠正这一点并滤除纹波和噪声。最后一个块，即控制电路，是神奇发生的地方。这是控制斩波 MOSFET 的反馈电路。

控制电路具有感测输出电压的分压器/倍增器。因为我们会将其反馈到以数百伏运行的斩波电路，所以需要将其隔离，通常使用光耦合器。固定参考二极管或微调电位器产生参考信号。误差放大器比较这两个电压并调整控制 MOSFET 的 PWM（脉宽调制）振荡器。

把它们放在一起

上面的功能框图可以更好、更详细地了解所涉及的部分。

实际例子

下图所示是一个简单但有效的开关模式电源。该电路的核心是TNY267 开关稳压器。该 IC 执行 PWM 发生器、MOSFET 斩波开关、误差放大器和控制电路的功能。

该电路的最终输出为12V，可提供1A电流：

电路注意事项

• Vin 是 100-300V交流电源连接器。

• MOV是一种金属氧化物压敏电阻，用于保护电路免受高压尖峰的影响。

• D3是全波桥式整流器，直流输出出现在电容器C2两端。对于 220V 交流输入，这大约是 220V * 1.4 = 308V 直流，所以要小心！

• D2 是一个 180V 瞬态抑制二极管，用于处理反电动势尖峰。

• TNY267的运行频率约为 132kHz。

• 次级上的二极管D1（肖特基）对 132kHz 交流电进行整流，电容器 C1 可以平滑纹波。

• 电容C3是必需的旁路电容。

• 电阻器R1、R2 和二极管 D5 通过光隔离器向 TNY267 提供反馈电路，以确保所有点与电源电气隔离。

• 晶体管T1的初级为157t，次级为14t。磁芯为E19型铁氧体变压器，中心磁芯尺寸约为4.5×4.5mm。

上述电路的部分包含非常高的交流和直流电压。绝对确保您使用的组件能够承受此类电压。除非您经过充分培训并且有能力这样做，否则切勿在高压设备上工作。