开关电源（也称为 SMPS，源自英语“开关模式电源”）几乎用于所有电气和电子设备，用于有效地将电能从一种电压转换为另一种电压。
今天的文章我们就来看看什么是开关电源。我们还将了解它们的工作原理以及它们与传统电源相比的优点和缺点。
什么是开关模式电源 (SMPS)？
用两个字来说？开关电源是一种能够有效地将电能从一种电压转换为另一种电压的电子电源。通常，它用于将电流从直流/交流电源传输到直流负载（例如计算机、手机等）。大多数开关电源将较高的电压（110V 或 220V AC）转换为较低的 DC 电压，例如 24V、12V 或 5V。
我们日常使用的几乎所有电器中都可以找到这种电源。 尤其是紧凑型的。 我们别开玩笑了：它们真的无处不在！ 例如，SMPS 存在于手机充电器、计算机等中。 它们也很容易找到：您可以在电子商店和在线专业网站上找到它们，例如 RS.
开关电源的历史
开关电源的发明可以追溯到 1836 年。有证据表明，一些感应线圈在实验室条件下被用来产生高压尖峰。 近一个世纪后，1959 年，Kahng 和 Atalla 在贝尔实验室发明了功率 MOSFET，它是现代电源的基础。
IBM 于 1958 年提交的专利文件展示了基于晶体管振荡的 SMPS 设计。大约在同一年，通用汽车公司（GM）也申请了类似的专利。
第一个内置开关电源的商业且广为人知的产品？这是惠普的 HP-35 袖珍计算器。从那时起，开关电源就被用来为 LED、ROM 和其他主要元件（例如手表）供电。尽管由许多大型供应商开发，Microchip Technology 仍于 1976 年就“开关模式电源 (SMPS)”这一术语的使用申请了专利，并实际上获得了丰厚的抵押贷款。
如今，它被用于最多样化领域的许多设备中，从最新一代的机械装置到 到机器人技术.
它们是如何工作的
这些设备中的每一个都包含一个以非常高的频率（20 kHz 至 10 MHz）运行的复杂电路。高速开关使开关电源能够比传统线性电源更有效地转换电力。
SMPS 电源电路包含许多子电路。 正是他们让您能够有效地进行转化 从一种电压到另一种电压的电流。 让我们看看它是如何发生的。
在输入阶段，交流电源电流通过整流器，整流器提供具有相同电压的滤波直流输出。 例如，在输入级，110V AC 转换为 110V DC。 此级别还配备了额外的 LC 滤波器（电感器和电容器），以进一步消除任何纹波。
下一阶段也是最重要的。通常，开关电源包含一个或多个用作主开关器件的功率 MOSFET。 PWM 信号快速打开和关闭 MOSFET，充当开关。这会将直流电压（上一步的结果）转换为高频方波。
这使我们进入退出阶段
此外，在电源变压器的输出处，我们还有一个振荡信号，该信号被进一步过滤。即使在这个阶段，我们也发现滤波器与我们在输入端看到的滤波器类似，但能够在更低的电压下处理更多的电流。这是电路的最后一级，将能量传输到所连接的负载。
最后是开关器件（晶体管或MOSFET）。它必须快速打开和关闭，以生成使用 PWM 信号为电流互感器供电所需的方波。占空比是接通时间与总循环时间的比率。 SMPS 输出电压可以通过增加或减少提供给晶体管的 PWM 信号的占空比来控制。
