【技术】开关电源技术的发展历程与应用

电能是普遍存在的一种能量形式，在我们工作和生活中的方方面面都涉及电能的应用。工业中的用电设备需要电能才能正常运转，例如电动机、电焊机。民用产品中的电视机、电风扇、手机以及空调同样需要电能。而电能的应用则需要电源的转换来满足不同的用电设备的要求。电源根据工作原理的不同可以分成两类 ：即线性电源和开关电源。最早出现的是线性电源，它具有原理简单的特点，但是它的效率比较低，体积比较大，所以开关电源应运而生。像一些常用的开关电源输出电压有12v开关电源、24v开关电源等。

开关电源的由来：

在 20 世纪 50 年代由于客观因素的制约，火箭需要体积小而且重量轻的电源。所以美国宇航局研制了开关电源。这只是开关电源发展历程的开端。后来随着生产力和科学技术的发展，开关电源逐渐由航空航天领域的应用向工业领域的应用转化，并且又在工业领域大量应用以后，开关电源又向民用产品的应用发展。

开关电源技术快速的发展起始于 20 世纪 70 年代，电力电子理论的建立与完善为开关电源的发展提供了一个良好的理论基础。但是在应用初期，产品存在开关频率较低、功率密度较低、可靠性较差的缺点。因此，在此之后开关电源的发展主要是针对前面所说的缺点进行改进与发展。经过不断的探索，以及新的元器件和新的理论知识的补充完善，让开关电源技术变得更加成熟、更适用于各种领域。我国从 1994 年开始率先在通信领域推广并使用开关电源。经过二十几年的实践证明，开关电源在军工科技、工农业生产、人们的日常生产生活中起到了重要的作用。

开关电源的基本结构：

（开关电源的典型结构如图所示）

主电路

交流电进入电源首先经过整流和滤波转变为高压直流 电，再经过开关电路和高频开关变压器转为高频率低压脉 冲，然后再经过整流和滤波电路，最后输出低电压的直流电源。

控制和反馈回路

给开关器件输入给定开关信号，使开关器件的打开和关 闭关，从而达到能量传输的目的。并且根据采样和反馈回路采 集输出，形成负反馈的闭环回路，达到使开关电源稳定输出的目的。

保护电路

当开关电源工作异常时，可以限制电流或者关断电源 等，以达到保护电源负载的目的。 保护类型主要包括欠压电压保护、过电压保护以及过电 流保护和过热保护等。

开关电源是电力电子技术的一个重要方向，它的输出是各种电子设备的输入，所以开关电源要有高可靠性、低噪声、高效率等要求。我们经过多年的积累与探索在开关电源的功能和性能研究有了长足的进步。随着科学的发展和开关电源的普遍应用，在实践中开关电源会做得越来越好，体积小、重量轻、高效能、高可靠性的开关电源也会得到更广泛的应用。