电源区本来安排的版主不给力,不喜欢出基础类的文章。俺只能亲自上场。俺别的不会,仗着工业自动化专业本科4年的皮毛,所以抽空写点基础内容,在不懂电子的人面前卖弄卖弄吧,解释一些大家不太懂又好奇的问题。
我的想法是把理论的概念写成感性的描述,所以很不严谨,而且多数没啥数据支撑。懂的人可以跟帖指出我的错误。闲言少叙,书归正传,第一篇咱们就来解答what的问题:
什么是开关电源呢?
记得大学时候给同学装机,他看到电源上ATX的字样就问我啥意思,我就说:就是开关电源的一种啦。因为都是一个系的同学,他当然知道我说的是什么意思,当时正好也上PWM的专业课。边上卖电源的小伙计听我这么一解释,立刻满脸堆笑对我们说:“是啊,我们家的电源都带开关,没开关的不是好电源。” 俺脸上立刻出现了无数竖线……{:1_345:}
开关电源这个名字中的开关,其实是指电路中存在开关元件,作用就像闸门一样让电流一会导通一会关断,这样来控制电能的输出。
那么为什么要用开关来控制呢?这可能是很多人心中的疑问。我一直想用比较通俗的例子去形容便于大家理解,今年入夏以来各大城市发大水,终于想要一个适合的例子;P :
假如你家被淹了;P ,没有下水道与抽水机、只有几个容积不同的塑料桶,如何最快速的把房间里的积水转移走?
清除积水的过程是:用桶在积水处弯腰接水,再到下水道口把桶里的水倒出去。这样一个周期可以倒掉一桶水。
如何最快速的清除积水呢?这就涉及到两个参数:桶的容积有多大,以及你每次倒水的时间长短,也就是频率(单位时间的次数)。
一开始你可能会选择容积比较大的桶,但是很快你就发现,这样倒一次水就会比较累,反倒提高不了频率。
那么你就会找小一点的桶,既可以把接水/倒水的频率提高,又不会太累。但是容积太小的桶也没意义,来来回回也要多跑很多次。
理论上讲,如果你的频率足够高,不管用多大的桶,都是可以在1秒之内把水清除干净的。:lol 闪电侠……
开关电源作用就类似搬运积水的工作,即单位时间内将电能转移到另一个地方,只不过它用的不是桶,而是开关这样的闸门。可以将一桶水理解为一个“电能的能量块”,开关电源就是把本为一体的大容量的积水,分割成一个一个能量块,再搬运到另一个地方。(当然,把水形容为电能有些人会理解不了,他们会说直接连个水管就好啦,干嘛要用桶。那么也可以用固体的搬运来解释,比如一仓库的大米,为了运输到其他地方,也不可能把整个仓库搬走,是要分装到很多的货车上然后再拉走……)那么从电源本身来看,因为是要将220V/110V的市电转换成12V/5V/3.3V等多个电压的直流电,那么这个搬运过程就要复杂的多了。
这样形容,对于开关电源拥有比较高的频率也就不难解释了,这是为了减少每个能量块的大小,从而减小传输能量的元件大小。这样也可以解释,为何线性电源不在计算机中使用。还是清除积水的例子,为了最快速的清除,如果用线性电源的办法,那么就要用很粗很粗的水管,这就不现实了。线性电源如果做到大功率,它的体积会很大(因为没有分割能量块),而电脑的发展方向是高集成度,功率密度比是个很重要的参数(单位体积内提供的功率),所以PC上都是用开关电源。但是在不在乎体积的情况下,用线性电源也是可以的,以前看过一张照片,intel的实验室就在用线性电源,体积是一个大衣柜那么大……音响发烧友也会推崇线性电源……
另一方面,开关电源中的晶体管只有饱和与截止两个状态(没有放大状态,只有开关状态),没有中间状态。当晶体管为ON(饱和导通)时,晶体管内无压降,即V=0;为OFF(完全截止)时,无电流通过,I=0,那么这两种状态中的V×I都等于0,理论上是没有损耗的。当然,实际情况并不是理想的,当晶体管导通的时候,内部也会有一个较小的压降;关断时,也会有很小的电流通过,但实际损耗也会比线性电源低很多。所以开关电源节能,因为能量搬运过程中间的损耗比线性电源少很多。关于晶体管的基础知识,大家可以自己百度谷歌,或者我抽空再发贴讲讲,用最粗浅的语言让大家也能理解。 |