什么是SMPS？ – SMPS的类型

MPS（开关电源，Switched-Mode Power Supply）是一种高效、广泛应用于电子设备中的电源转换器。

一、什么是SMPS？

SMPS，全称为开关模式电源（Switched-Mode Power Supply），是一种利用电子开关元件（如MOSFET）高速开关控制能量传输，并通过电感、电容等元件进行整流和滤波来获得稳定输出电压的电源。

与传统的线性电源相比，SMPS的效率更高、体积更小、发热更少，因此被广泛用于手机充电器、电脑电源、电视、电动汽车等设备中。

二、SMPS的工作原理（简明流程）

以交流输入型SMPS为例，其基本工作流程如下：

1. 整流和滤波（AC-DC）将交流电（AC）变为直流电（DC）。
2. 开关控制与能量传输控制器驱动功率开关器件（如MOSFET）以几十 kHz 到几百 kHz 的频率“开/关”，产生脉冲直流。
3. 变压与隔离（可选）高频脉冲经过变压器改变电压大小，同时实现电气隔离。
4. 整流与滤波高频信号再次整流并经过滤波电容、滤波电感，输出稳定的直流电压。
5. 反馈控制输出电压与设定值比较，反馈回控制器动态调整开关行为，实现稳定输出。

三、SMPS的主要优点

四、SMPS的主要类型

SMPS根据其拓扑结构和输出类型可分为以下几种主要类型：

1. 非隔离型（Non-Isolated）

适合低功率应用，电路简单，无需变压器。

a. Buck（降压型）

• 输出电压小于输入
• 应用：DC电源适配器、LED驱动器
• 优点：高效率、简单
• 缺点：不能升压

b. Boost（升压型）

• 输出电压大于输入
• 应用：电池驱动的便携设备（如升压电筒）
• 缺点：输入电流大时对元件要求高

c. Buck-Boost（升降压型）

• 输出电压可高于或低于输入
• 应用：车载电源、USB-PD供电系统

2. 隔离型（Isolated）

通过高频变压器进行电气隔离，安全性高，广泛用于家电、电源模块等中高功率设备。

a. Flyback（反激式）

• 简单、低成本
• 功率范围：<150W
• 应用：手机充电器、机顶盒电源

b. Forward（正激式）

• 更高效率、更大功率
• 功率范围：150W~500W
• 应用：显示器电源、工业控制电源

c. Half-Bridge（半桥式） / Full-Bridge（全桥式）

• 功率大，适合服务器、电机控制、电焊机等
• 功率范围：几百瓦到几千瓦以上
• 成本高，设计复杂

五、常见SMPS应用场景

总结

SMPS 是一种高效、现代化的电源设计方案，利用开关控制原理实现能量转换。根据应用的不同，SMPS可采用多种拓扑结构，从几瓦到几千瓦不等，既可以不隔离、也可以电气隔离，适配不同安全与性能要求。