什么是開關電源?
開關電源(Switch Mode Power Supply,縮寫為SMPS),是一種高頻化電能轉換裝置。其功能是將一種電壓,通過開關電源轉換裝置轉換為所需求的電壓。開關電源的輸入一般是市電,輸出一般是需要直流電源的設備。開關電源和我們的生活息息相關,比如筆記本電腦的電源適配器、電動自行車的的充電器。
通信機房里使用的開關電源中文全稱一般叫"通信用高頻智能開關電源",實在太長了,所以一般直接稱為開關電源,也有的人稱為通信電源。和沒怎么接觸過電源設備的人提起開關電源,很多人都會一頭霧水,什么開關電源?怎么個開關?咋就叫開關電源了呢?從他們臉上寫著的表情,我已經看透了他們心中的一連串問號?
為什么叫開關電源
其實開關電源這個叫法還是很形象的,你應該見過各種斷路器,我們通俗的叫法就是"開關",開關的最基本作用就是切斷電路,接通電路。在開關電源的內部就有類似"開關"作用的功率半導體器件,它們的名字就是大家經常會聽說過的SCR、IGBT、MOSFET,名字很高大上,但是你只需要把它看作"開關"就行,只不過它是電子開關,它的導通和關斷不需要你用手去操作,而是通過驅動板去驅動它們的導通和關斷。想象一下,如果你的手速足夠快,那么普通的斷路器也可以達到電子開關一樣的效果,當然這是打個比方,電子開關更方便精準控制,這是人的手做不到的。用普通開關來理解這些功率器件,就會非常容易理解它們是怎么工作的。
為什么要用開關電源
那么為什么要用開關電源呢?普通的變壓器變一變,整一整不就好了嗎?怎么還需要開關電源?這個問題可以有很多個角度去看,簡單的從可以降低成本來的角度來說一說吧,應該會比較有趣一些。
假設一個設備是5KW的功率,額定電壓是直流48V,用普通的市電50Hz變壓器去變換,變壓器要很大,整流后,要維持電源的輸出電壓穩定,還需要配置個很大的直流電容,為什么變壓器和電容都要大呢?而如果是開關電源去供應,變壓器和電容可以非常小,為什么可以非常小呢?下面舉例說明。
我們知道市電是50Hz,變換電壓后給設備供電,可以想象為是有個人在干活,提著桶不斷的進行運輸,但是他活干的比較慢,一分鐘只能提50桶;那么他的桶是不是要大些才能滿足需求?
開關電源的功率器件也就是我們上們說的電子開關,它的開關頻率是幾KHz到二十KHz,可以想象是有個人干活手速非常非常快,一分鐘可以提幾千桶到二萬桶,也就是說假設是一分鐘二萬桶,那他的桶可以只是上面那個人的四百分一的大小。這樣來看如果上面那個人提的真的是桶的話,那么下面這個人拿個勺子就行了。
這就是為什么要用開關電源,從降低成本角度來看,提高功率器件的工作頻率,可以帶來器件體積的減小、成本降低。