原创 开关电源简介（翻译一）

原文：MAXIM公司的4087 Application note

因为上传的PDF总是不能正常显示，所以给出原文地址：http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/4087

概要：

    用开关电源来实现DC－DC能量转换，是目前流行的选择，有时候甚至是必要的选择。为实现DC能量转换，与其它可供选择的方法相比，SPMS具有明显的优点和折衷。本文对开关电源的优点和折衷做了一个简单的总结，并且简单回顾了他们的操作和理论。

　　考虑到种类繁多的电子设备对直流电压的需求也是多样的，因此，设计者需要把标准的电源电压转换成负载所需要的电压。电压转换必须是一个通用高效并且可靠的过程。当前，SPMS被频繁用来提供多种为产品所需要的直流输出电平，并且它在完成高效可靠的DC－DC能量转换系统中是不可缺少的。

为什么使用SMPS？

　　现在多数直流电子负载均由标准电源供电，但标准电源电压未必能够满足微处理器，电机、LED，以及其它的负载所需电压，尤其是这个电源电压是不稳定的。由电池供电的设备就是反应这个问题最好的例子：在日常使用中，标准LI离子或者NIMH电池的电压要么太高，要么太低，或者是在使用放电中，电压下降过多。

多样性

　　庆幸的是，SMPS的多样性解决了把一个标准的电源电压转换成可应用的具体的输出电压。SMPS有多种拓扑结构，基本上可以归纳为升压、降压，反号结构。（注：输出电压与输入电压极性相反）开关电源与线性稳压器不同的是，线性稳压器只能实现降压。而与之相比，SMPS的魅力在于，通过选择具体的某个拓扑，可以实现基本上所有范围的输出电压。

定制（customization)

  　此外，现在的SMPS　IC具有不同的集成度，允许工程师选择不同的或多或少带有SMPS特点的拓扑，并把它用在IC中。这样，就减轻了厂商对通用电源、专用电源的设计负担，并且可以为定制产品提供基本的SMPS　IC，因此增强了那些广泛应用的器件的多样性。

效率：

　　工程师要面对的其它普遍存在的问题还有如何提高电源的转换效率。例如，经常要把输入电压降压以得到一个更低的输出电压。一个简单的解决办法就是应用一个线性稳压器，这种器件需要少的外加电容，具有足够的热管理能力。但这种简化的代价，是低的系统效率。如果电压降很大的话，这种低效会达到让人难以接受的地步。

线性稳压器的效率与输出管的功耗直接相关。这种功率降有时可能很大，因为
它等于　I_LDO*（V_IN－V_OUT）　。如果从一个3.6V电源到一个1.8V的输出　，有100mA电流流过，那么0.18W将被消耗在线性稳压器上，完成了50%的效率，电池的使用时间也就减少了50%。（假设为理想应用）

　　考虑到效率损耗，负责的工程师会去寻找一种更好的解决办法，这也是SMPS杰出的地方。一个设计很好的SMPS，可以实现90%甚至更高的效率，具体依赖于负载和输出电压。在前面的例子中，用SMPS代替线性稳压器，可以获得90%的效率。可见，降压型SMPS的优势是明显的。在其它拓扑的应用中，可以获得相当甚至更高的效率。

　　效率是SMPS的主要优点，其它长处也会伴随着功耗的减小而出现。与低效率相比，被观察到的热点会减少。这一优点等于降低了对热管理能力的要求。同时，由于他们不会像在低效的系统中那样产生很多的热，器件就会更加可靠，也就提高了器件寿命。

未完待续