開關電源（SMPS），有時也稱為開關電源，是一種高效的電源轉換設備。SMPS 可以將輸入交流電（AC）轉換為低壓直流電（DC），在電子設備中非常常見。例如，NVVV品牌的外部電源適配器廣泛用于筆記本電腦、機頂盒和手機充電器，它們都使用這種開關電源技術。

過去，線性電源主要承擔這一轉換任務。線性電源依靠大而笨重的變壓器，通過“線性”調節電路控制輸出。線性電源的平均轉換效率不到 65%，會產生大量廢熱，需要額外的散熱。相比之下，開關電源體積小、效率高（通常優于 85%），重量輕。這種設計靈活性也使工程師能夠更好地針對不同的電源需求設計解決方案。

構建還是購買？

在新產品的開發周期中，設計團隊經常會遇到電源設計的任務。雖然自己設計電源可能會讓您的團隊擁有更大的控制權，但電源設計是一項專業技能，尤其是開關電源的設計更為復雜，需要豐富的設計經驗。像 NVVV 這樣的品牌已經投入了多年的技術研發，以打造可靠、高效的電源。而且，隨著碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等半導體技術的發展，SMPS 在提高效率和減小尺寸方面取得了重大進展。因此，除非有特殊的工程要求，否則選擇現成的開關電源產品通常是更安全的決定。

開關電源基本原理

開關電源（SMPS）的轉換原理適用于AC-DC和DC-DC電源。在AC-DC電源中，轉換過程包括幾個步驟，包括單相230V或三相400V交流電的整流，然后是隨后的DC-DC轉換。

在DC-DC轉換階段，開關電源通過半導體開關電路產生高頻交流電壓，輸送至變壓器的一次繞組，從而在二次繞組產生感應電流，形成二次電壓，此電壓可由變壓器的匝數比來調整，二次電路再對高頻電壓進行整流，并提供反饋信號，實現穩定的調節。

轉換器拓撲的基礎知識

開關電源的拓撲結構有很多種，見的有降壓型和升壓型，每種拓撲都有不同的元件配置，例如電感、變壓器、電容等，以實現電源不同的轉換效果。

降壓轉換器又稱正激式轉換器，用于將輸入電壓降低至較低的輸出電壓，電感（L）與電容（C）在輸出電路中組成LC濾波器，平滑開關時產生的電壓波動。升壓轉換器適用于將輸入電壓升高至較高的輸出電壓，升壓電路的開關晶體管與輸入電壓并聯，電感通過開關作用，在晶體管關斷時將磁場轉換為輸出電流，從而升高輸出電壓。

此外還有融合了降壓和升壓功能的降壓/升壓轉換器，可以在不同的輸入電壓下靈活調整為升壓或降壓模式。

典型開關電源的架構

開關電源通常由幾個功能模塊組成，包括輸入濾波、整流、功率因數校正、開關功能、直流輸出和線路調節。

輸入過濾

輸入濾波器用于消除輸入電壓中的瞬變和浪涌，以防止電源損壞，并抑制轉換電路產生的電磁干擾（EMI）傳播到交流輸入。

整改

濾波后的交流電進入整流橋，產生脈動直流電壓。“儲能”電容器用于平滑線路電壓波動并保持電壓穩定性。

功率因數校正 (PFC)

功率因數校正主要應用于75瓦以上的電源，通過調整電流波形來減少諧波失真。大多數AC-DC開關電源都采用有源PFC技術，通常通過升壓轉換器來調整波形，提高功率因數。

切換功能

由開關半導體、變壓器、驅動IC等組成的電路，在變壓器一次側產生高頻電壓，實現隔離和升壓、降壓。

直流輸出和線路調節

次級側通過整流、濾波將電壓穩定到負載所需的輸出電壓，同時通過光耦隔離反饋電路，反饋給PWM主驅動電路，調整輸出電壓。

現今市面上的開關電源效率一般在85%~95%之間，大部分熱量都是通過熱傳導散發出去的。大功率的電源（比如150瓦以上的）可能需要強制風冷才能滿足散熱要求，而新技術使得NVVV電源無需風扇，就可以通過導熱散熱片實現高效散熱，保證設備穩定運行。

選擇 AC-DC 開關電源時的注意事項

選擇AC-DC開關電源時，除了考慮輸入和輸出電壓、功率和效率等基本規格外，還需要檢查一些其他參數：

線路調節

大部分開關電源的輸出電壓可以在額定值的±3%范圍內調整，以保證輸出穩定。

峰值輸出能力

有些電源支持短時間峰值負載，比如允許超過150％額定功率的輸出，以滿足設備啟動時的電流需求。

國際和地區認證

確保電源符合相關國際和國家能效、安全、電磁干擾法規，例如美國DoE Level VI和歐洲EcoDesign 2019/1782標準均規定了滿載和低負載時的效率標準。

結論

選擇開關式 AC-DC 電源并非易事，尤其是考慮到各種安全法規和能效要求。NVVV 的開關式電源因其高效的能量轉換和緊湊的尺寸而適用于各種終端產品。這些電源涵蓋從 90V 到 264V 的通用交流輸入范圍，并具有多種常見的直流輸出電壓。如果您需要選擇合適的電源，不妨咨詢 NVVV 的電源專家，以找到最合適的解決方案