電源是各種電子設備必不可缺少的組成部分，其性能的優(you) 劣直接關(guan) 係到電子設備的技術指標及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩壓電源分線性電源和開關(guan) 電源兩(liang) 大類，由於(yu) 開關(guan) 電源內(nei) 部關(guan) 鍵元器件工作在高頻開關(guan) 狀態，本身消耗的能量很低，開關(guan) 電源效率可達80%~90%，比普通線性穩壓電源提高近一倍，目前已成為(wei) 穩壓電源的主流產(chan) 品。

　　開關(guan) 穩壓電源的結構

　　圖1畫出了開關(guan) 穩壓電源的原理圖及等效原理框圖，它是由全波整流器，開關(guan) 管Vi，激勵信號，續流二極管VD，儲(chu) 能電感和濾波電容C組成。實際上，開關(guan) 穩壓電源的核心部分是一個(ge) 直流變壓器。這裏我們(men) 對直流變換器和逆變器作如下解釋。逆變器，它是把直流轉變為(wei) 交流的裝置。逆變器通常被廣泛地應用在采用電平或電池組成的備用電源中。直流變換器，它是把直流轉換成交流，然後又把交流轉換成直流的裝置。這種裝置被廣泛地應用在開關(guan) 穩壓電源中。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數值各不同的多種直流供電電壓。

　　開關(guan) 穩壓電源的優(you) 點和缺點

　　開關(guan) 穩壓電源優(you) 點：

　　功耗小，效率高。在圖1中的開關(guan) 穩壓電源電路中，晶體(ti) 管V在激勵信號的激勵下，它交替地工作在導通—截止和截止—導通的開關(guan) 狀態，轉換速度很快，頻率一般為(wei) 50kHz左右，在一些技術先進的國家，可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開關(guan) 晶體(ti) 管V的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達到80%。

　　體(ti) 積小，重量輕。從(cong) 開關(guan) 穩壓電源的原理框圖可以清楚地看到這裏沒有采用笨重的工頻變壓器。由於(yu) 調整管V上的耗散功率大幅度降低後，又省去了較大的散熱片。由於(yu) 這兩(liang) 方麵原因，所以開關(guan) 穩壓電源的體(ti) 積小，重量輕。

　　穩壓範圍寬。從(cong) 開關(guan) 穩壓電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調節的，輸入信號電壓的變化可以通過調頻或調寬來進行補償(chang) 。這樣，在工頻電網電壓變化較大時，它仍能夠保證有較穩定的輸出電壓。所以開關(guan) 電源的穩壓範圍很寬，穩壓效果很好。此外，改變占空比的方法有脈寬調製型和頻率調製型兩(liang) 種。開關(guan) 穩壓電源不僅(jin) 具有穩壓範圍寬的優(you) 點，而且實現穩壓的方法也較多，設計人員可以根據實際應用的要求，靈活地選用各種類型的開關(guan) 穩壓電源。

　　濾波的效率大為(wei) 提高，使濾波電容的容量和體(ti) 積大為(wei) 減少。開關(guan) 穩壓電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz，是線性穩壓電源的1000倍，這使整流後的濾波效率幾乎也提高了1000倍；即使采用半波整流後加電容濾波，效率也提高了500倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開關(guan) 穩壓電源時，濾波電容的容量隻是線性穩壓電源中濾波電容的1/500～1/1000。電路形式靈活多樣，有自激式和他激式，有調寬型和調頻型，有單端式和雙端式等等，設計者可以發揮各種類型電路的特長，設計出能滿足不同應用場合的開關(guan) 穩壓電源。

　　開關(guan) 穩壓電源缺點：

　　開關(guan) 穩壓電源的缺點是存在較為(wei) 嚴(yan) 重的開關(guan) 幹擾。開關(guan) 穩壓電源中，功率調整開關(guan) 晶體(ti) 管V工作在開關(guan) 狀態，它產(chan) 生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產(chan) 生尖峰幹擾和諧振幹擾，這些幹擾如果不采取一定的措施進行抑製、消除和屏蔽，就會(hui) 嚴(yan) 重地影響整機的正常工作。此外由於(yu) 開關(guan) 穩壓電源振蕩器沒有工頻變壓器的隔離，這些幹擾就會(hui) 串入工頻電網，使附近的其他電子儀(yi) 器、設備和家用電器受到嚴(yan) 重幹擾。

　　目前，由於(yu) 國內(nei) 微電子技術、阻容器件生產(chan) 技術以及磁性材料技術與(yu) 一些技術先進國家還有一定的差距，因而造價(jia) 不能進一步降低，也影響到可靠性的進一步提高。所以在我國的電子儀(yi) 器以及機電一體(ti) 化儀(yi) 器中，開關(guan) 穩壓電源還不能得到十分廣泛的普及及使用。特別是對於(yu) 無工頻變壓器開關(guan) 穩壓電源中的高壓電解電容器、高反壓大功率開關(guan) 管、開關(guan) 變壓器的磁芯材料等器件，在我國還處於(yu) 研究、開發階段。在一些技術先進國家，開關(guan) 穩壓電源雖然有了一定的發展，但在實際應用中也還存在一些問題，不能十分令人滿意。這暴露出開關(guan) 穩壓電源的又一個(ge) 缺點，那就是電路結構複雜，故障率高，維修麻煩。對此，如果設計者和製造者不予以充分重視，則它將直接影響到開關(guan) 穩壓電源的推廣應用。當今，開關(guan) 穩壓電源推廣應用比較困難的主要原因就是它的製作技術難度大、維修麻煩和造價(jia) 成本較高。

目前市場上出售的開關(guan) 電源中采用雙極性晶體(ti) 管製成的開關(guan) 頻率100kHz，用MOS-FET製成的開關(guan) 頻率500kHz電源。開關(guan) 電源的突出缺點是產(chan) 生較強的EMI。EMI信號既具有很寬的頻率範圍，又有一定的幅度，經傳(chuan) 導和輻射會(hui) 汙染電磁環境，對通信設備和電子產(chan) 品造成幹擾。如果處理不當，開關(guan) 電源本身就會(hui) 變成一個(ge) 幹擾源。當用開關(guan) 電源做為(wei) LDO的輸入VIN時要注意LDO電源抑製比和功耗。

　　電源抑製比 (PSRR，Power supply ripple rejection ratio)是反應LDO輸出對輸入紋波抑製能力的一個(ge) 交流參數，一般輸出和輸入的頻率是一樣的，PSRR的值越大說明LDO的紋波能力越強，也就是說輸入對輸出的影響很小。盡管LDO的電源抑製比很強，但都是在一定頻率內(nei) 的抑製很強，一般的在50KHz到200kHz的電源抑製比還是很差的如圖4為(wei) SGM2007的PSRR和頻率曲線，而這段頻率正是大多數開關(guan) 電源的工作頻率，如果LDO的負載和輸入輸出電容匹配不好，很容易引起LDO振蕩。而造成整個(ge) LDO供電係統的不穩定。

　　目前市場上出售的開關(guan) 電源大多數都是固定電壓輸出的，一般常用都是5V輸出的，而一般的LDO應用最多的是3.3V輸出的，在開關(guan) 電源的輸出做為(wei) LDO的輸入時，就存在一個(ge) 很大的壓差，為(wei) 1.7V。如果LDO電流很大的話如200mA，那麽(me) 芯片的溫度就會(hui) 很高，功耗很大，長時間工作在高溫的情況下，會(hui) 影響芯片的工作壽命。

　　低壓差線性穩壓器功耗主要是輸入電壓，輸出電壓以及輸出電流的函數。下列方程式可用來計算最惡劣情況下的功耗：

　　PD=(VINMAX-VOUTMIN)ILMAX。其中:PD = 最惡劣情況下的實際功耗，VINMAX = VIN 腳上的最大電壓，VOUTMIN=穩壓器輸出的最小電壓，ILMAX=最大(負載) 輸出電流。

　　最大允許功耗(PDMAX) 是最大環境溫度(*AX), 最大允許結溫(TJMAX) (+125℃) 和結點到空氣間熱阻(qJA) 的函數。對於(yu) 安裝在典型雙層FR4 電解銅鍍層PCB板上的5引腳SOT-23封裝器件，其(qJA)約為(wei) 250℃/Watt。

　　PDMAX=(*AX- TJMAX)/ qJA

　　VINMAX=3.0V+10%，VOUTMIN=2.7V-2.5%，ILOADMAX=40mA，TJMAX= +125℃，*AX = +55℃

　　實際功耗PD=26.7mW，最大允許功耗: PDMAX="280mW"。#p#分頁標題#e#

　　結語

　　當開關(guan) 電源做為(wei) 低壓差線性穩壓器輸入時，一定要注意開關(guan) 電源的紋波，開關(guan) 頻率對LDO的影響，及LDO負載電容的匹配，不要超過最大功耗，以影響係統的穩定性。