开关电源=开关+电源。 啥是开关?打个比方,家里用的灯的开关,你肯定知道。没错,就是一开一关的动作。那么,把你这个动作变快一点,你家的灯泡一亮一暗,当然了,你家的这个开关是机械的,不是电子的,速度快不到哪里去,所以你的肉眼可以看到变化的过程。那么假设你的开关是一个可以高速切换的开关,那么这个时候灯泡的亮暗是不是就超出了你的肉眼可观测范围?那你就看不到灯闪了。(当然了如果直流的LED灯,比如输出加入了滤波储能的电容会降低输出变化的幅度。) 所以开关电源中的开关,在电源界一般指的是由开关元件(如MOS管)进行的高频开关的动作,且这个动作进行了能量的传递,最终点亮了你家的灯泡(比如LED)。 那啥又是电源呢?为啥好多人一听电源,就说那不就是电池吗?电源按照我的理解哈,那就是一个稳定的源源不断提供能量的一个单元,可以为电池,也可以为一个稳定输出的变换电子设备,我们通常都会将电源默认指一个提供稳定输出的设备或者电路。电源不单单是开关电源(也叫SMPS),还有线性电源(也叫LDO)等吧。 SMPS-->>Switching Mode Power Supply-->>(开关模式电源) LDO -->>Low-dropout regulator -->>(低压差调节器) 与开关电源经常对比的一个名字叫线性电源,也叫串调,2000年之前在中国应用场景非常广泛,皮实稳定,发热严重,体积硕大。串调,就是串连进回路去,像一个水库的闸门一样,拧到一定的位置它就不动了,不像开关电源一直要切来切去的才能工作。 下面看一下线性电源的电路图: MOS管此时工作在线性区,MOS处也可以用三极管替代。由于此时流过的电流与管压降的乘积为损耗部分,因此,如果压差太大,将导致发热严重而损耗器件,造成电源毁坏,所以,正如LDO的名字一般低压差电源,刚开始我还以为L是线性区的线Line的缩写呢,原来是低压差的LOW。所以,LDO稳态时,MOS的栅极电压基本是维持不变的,MOS工作在放大区,因其DS的电流随栅极电压在某一区间内线性变化,故又常称线性区。而开关电源工作时,栅极电压VGS是开关变化的,是工作在截止区和饱和区的。 整体来说呢,就是因为工作在MOS的区域不同,或者说根据MOS的特点特性设计的模式不同,才造成了一些差异,后续继续学习的过程中再回来思考这些问题吧。 线性电源说了一堆,是时候放一张开关电源的模型了,这只是开关电源中的一种,后面的课程将会认识开关电源的所有基本拓扑。请看下图为BOOST的开关电源模型: 简单看一下,开关切换着工作,工作在MOS的截止区和饱和区的,能进行能量变换的,一种变换电源电路,就是开关电源啦。 据说美国当年为了减小航天飞机上的电源重量,才开始发展开关电源技术,但现在开关电源也就用了几十年吧,那会儿芯片都不成熟,目前的欧美也是得益于电子器件技术的前期发展优势,形成了完备的生态链体系,我们后来者想居上,不是说要卖多少市值的产品,重点还是那些核心技术掌握在欧美那里,以开关电源为例,比如说仿真软件,都是外国造的,为啥我国一个也没有呢?一个是半导体器件大部分都是外国造的,你没有数据就没有生态。另一个是做这个软件吧,出了力也没人买单,我们都用**的软件学习,没人会去付费,当然它的价格也是贼高的。还有一个严肃的问题,就是我们理解的技术可能真的没有那么深,可能造不出来这种锤子。
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