开关模式电源

开关电源（switching-mode power supply、switch-mode power supply、switched power supply、SMPS 或 switcher）是一种电子电源，它包含一个开关稳压器以有效地转换电能。

与其他电源一样，SMPS 将电源从直流或交流电源（通常是主电源，参见交流适配器）传输到直流负载，例如个人计算机，同时转换电压和电流特性。 与线性电源不同，开关模式电源的传输晶体管在低耗散、全开和全关状态之间不断切换，并且在高耗散转换中花费的时间非常少，从而xxx限度地减少了能量浪费。 假设的理想开关模式电源不消耗功率。 电压调节是通过改变开关时间的比率（也称为占空比）来实现的。 相反，线性电源通过在传输晶体管中持续耗散功率来调节输出电压。 开关电源的较高电效率是一个重要优势。

开关模式电源也可以比线性电源更小更轻，因为变压器可以小得多。 这是因为与 50 或 60 Hz 的电源频率相比，它以数百 kHz 到几 MHz 的高开关频率运行。 尽管变压器尺寸减小了，但商业设计中的电源拓扑结构和电磁干扰 (EMI) 抑制要求通常会导致元件数量和相应的电路复杂性xxx增加。

当需要更高效率、更小尺寸或更轻重量时，开关稳压器可用作线性稳压器的替代品。 然而，它们更复杂； 如果不仔细抑制开关电流，可能会导致电气噪声问题，简单的设计可能会产生较差的功率因数。

1836 年感应线圈使用开关产生高压。1910 年查尔斯·F·凯特林和他的代顿工程实验室公司 (Delco) 发明的感应放电点火系统开始为凯迪拉克生产。 Kettering 点火系统是反激式升压转换器的机械开关版本； 变压器是点火线圈。 这种点火系统的变体一直用于所有非柴油内燃机，直到 1960 年xxx始首先被固态电子开关版本取代，然后是电容放电点火系统。1926 年 6 月 23 日，英国发明家 Philip Ray Coursey 申请 他的电冷凝器在他的国家和美国获得了专利。 该专利提到了高频焊接和熔炉等用途。 1932 机电继电器用于稳定发电机的电压输出。 参见 Voltage regulator#Electromechanical regulators.c。 1936 年汽车收音机使用机电振动器将 6 V 电池电源转换为适合真空管的 B+ 电压。1959 年贝尔实验室的 Mohamed M. Atalla 和 Dawon Kahng 发明了 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。 功率 MOSFET 后来成为开关电源应用最广泛的功率器件。1959 年晶体管振荡和整流转换器电源系统美国专利 3,040,271 由 Joseph E. Murphy 和 Francis J. Starzec 申请，来自通用汽车公司 1960 年xxx发的 Apollo Guidance Computer 1960 年代初期，麻省理工学院仪器实验室为 NASA 的雄心勃勃的月球任务（1966-1972）提供了早期开关模式电源。 1967 年 Fairchild Semiconductor 的 Bob Widlar 设计了 µA723 IC 稳压器。 其应用之一是作为开关模式稳压器。1970 泰克开始在其 1970 年至 1995 年间生产的 7000 系列示波器中使用高效电源。

1970 罗伯特博舍特开发了更简单、低成本的电路。 到 1977 年，Boschert Inc. 成长为一家拥有 650 名员工的公司。 经过一系列合并、收购和分拆（Computer Products、Zytec、Artesyn、Emerson Electric），该公司现在是 Advanced Energy 的一部分。1972HP-35 是惠普的xxx款袖珍计算器，采用晶体管开关 用于发光二极管、时钟、计时、ROM 和寄存器的电源。1973Xerox 在 Alto 小型计算机中使用开关电源。1976 Silicon General Semiconductors 的联合创始人 Robert Mammano 开发了xxx款用于 SMPS 控制的集成电路，型号为 SG1524。 经过一系列并购（Linfinity、Symetricom、Microsemi），该公司现在是 Microchip Technology 的一部分。1977Apple II 设计了开关模式电源。 Rod Holt ... 创造了开关电源，使我们能够制造出非常轻便的计算机。1980 年，HP8662A 10 kHz – 1.28 GHz 合成信号发生器配备了开关模式电源。