开关电源用于将输入电压转换为设备内部元件所需的值。已广泛使用的脉冲源的另一个名称是逆变器。
这是什么？
逆变器是二次电源，使用交流输入电压的双重转换。输出参数的值通过改变脉冲的持续时间（宽度）以及在某些情况下的重复频率来调节。这种类型的调制称为脉冲宽度调制。
开关电源的工作原理
逆变器的运行是基于初级电压的整流并将其进一步转换为一系列高频脉冲。在这一点上，它不同于传统的变压器。模块的输出电压用于形成负反馈信号，允许您调整脉冲的参数。通过控制脉冲宽度，可以轻松组织输出参数、电压或电流的稳定和调整。也就是说，它既可以是稳压器，也可以是电流稳定器。
根据开关电源的工作方式，输出值的数量和极性可能会有很大差异。
各种电源
已经使用了几种类型的逆变器，它们的构造方案不同：
- 无变压器；
- 变压器。
第一个不同之处在于脉冲序列直接进入输出整流器和设备的平滑滤波器。这种方案具有最少的组件。一个简单的逆变器包括一个专门的集成电路——一个脉冲宽度发生器。
在无变压器设备的缺点中，主要的一个是它们与电源没有电流隔离，可能会造成触电风险。此外，它们通常功率低，仅提供 1 个输出电压。
更常见的是变压器设备，其中高频脉冲序列被馈送到变压器的初级绕组。可以有任意数量的次级绕组，这样您就可以产生多个输出电压。每个次级绕组都装有自己的整流器和平滑滤波器。
任何计算机的强大开关电源都是按照可靠性和安全性高的方案构建的。对于反馈信号，这里使用 5 或 12 伏的电压，因为这些值需要最准确的稳定。
使用变压器来转换高频电压（几十千赫而不是 50 赫兹）使得它们的尺寸和重量可以减少很多倍，并且可以不使用电铁，而是使用具有高矫顽力的铁磁材料作为核心材料（磁路）。
直流转换器也是建立在脉宽调制的基础上的。如果不使用逆变器电路，转换会带来很大的困难。
电源方案
脉冲转换器最常见配置的电路包括：
- 网络噪声抑制滤波器；
- 整流器；
- 平滑滤波器；
- 脉宽转换器；
- 关键晶体管；
- 输出高频变压器；
- 输出整流器；
- 输出个人和组过滤器。
噪声抑制滤波器的目的是延迟从设备运行到电源的干扰。开关功率半导体元件可能伴随着在宽频率范围内产生短期脉冲。因此，这里有必要使用为此目的专门设计的元件作为滤波单元的馈通电容器。
整流器用于将输入交流电压转换为直流，下一个平滑滤波器消除整流电压的纹波。
在使用 DC/DC 转换器的情况下，不需要整流器和滤波器，输入信号通过噪声滤波器电路后，直接馈入脉宽转换器（调制器），简称 PWM。
PWM是开关电源电路中最复杂的部分。其任务包括：
- 产生高频脉冲；
- 根据反馈信号控制模块的输出参数和校正脉冲序列；
- 控制和过载保护。
PWM 信号被馈送到连接在桥式或半桥式电路中的强大关键晶体管的控制输出。晶体管的功率输出加载在高频输出变压器的初级绕组上。代替传统的双极晶体管，使用了 IGBT 或 MOSFET 晶体管，其特点是结点电压降低，速度快。改进的晶体管参数有助于在相同尺寸和技术设计参数的情况下降低功耗。
输出脉冲变压器采用与经典变压器相同的转换原理。一个例外是工作频率更高。结果，具有相同发射功率的高频变压器具有更小的尺寸。
来自电源变压器（可能有多个）次级绕组的电压提供给输出整流器。与输入整流器不同，次级电路的整流二极管必须具有更高的工作频率。肖特基二极管在这部分电路中工作得最好。它们相对于传统的优势：
- 工作频率高；
- p-n结电容减小；
- 电压降小。
开关电源输出滤波器的目的是将整流输出电压的纹波降低到要求的最小值。由于纹波频率远高于市电电压，因此不需要大电容值和线圈电感。
开关电源适用范围
大多数情况下使用开关电压转换器代替带有半导体稳压器的传统变压器。在相同功率的情况下，逆变器的整体尺寸和重量更小，可靠性更高，最重要的是 - 更高的效率和在宽输入电压范围内工作的能力。并且在尺寸可比的情况下，逆变器的最大功率要高出数倍。
在直流电压转换等领域，脉冲源几乎没有替代替代品，它不仅可以降低电压，还可以产生升高的电压，以组织极性变化。高转换频率极大地方便了输出参数的滤波和稳定。
基于专用集成电路的小型逆变器被用作各种小工具的充电器，其可靠性使得充电单元的使用寿命可以超过移动设备的工作时间数倍。
用于打开 LED 光源的 12 伏电源驱动器也是根据脉冲电路构建的。
如何用自己的双手制作开关电源
逆变器，尤其是功能强大的逆变器，具有复杂的电路，只能由经验丰富的无线电爱好者重复使用。对于网络电源的自组装，我们可以推荐使用专用PWM控制器芯片的简单低功耗电路。此类 IC 具有少量的捆绑元件，并且已证明是典型的开关电路，实际上不需要调整和调谐。
在使用自制结构或维修工业设备时，必须记住部分电路将始终处于网络的电位，因此必须遵守安全措施。
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