1 開關電源" title="開關電源">開關電源的發展過程
　　開關電源是利用現代電力電子技術，采用功率半導體器件作為開關，通過控制開關晶體管開通和關斷的時間比率（占空比），調整輸出電壓，維持輸出穩定的一種電源。早在20世紀80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機電源換代，進入90年代開關電源已廣泛應用在各種電子、電器設備，程控交換機、通訊、電力檢測設備電源和控制設備電源之中。開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比，兩者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但兩者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新，使的開關電源技術也不斷的創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，從而為開關電源提供了廣闊的發展空間。
開關電源高頻化使其發展的方向，高頻化使開關電源小型化，并使開關電源更進入更廣泛的應用領域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高技術產品的小型化、輕便化。另外開關電源的發展與應用在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。
2 開關電源技術的發展趨勢
　　開關電源的發展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關電源輕、小、薄的關鍵技術是高頻化，因此國外各在開關電源制造商都致力同步開發新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（Mn-Zn）材料上加大科技創新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關鍵技術。SMT技術的應用使得開關電源取得了長足的進展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關電源的輕、小薄。開關電源的高頻化就必然對傳統的PWM開關技術進行創新，實現ZVS、ZCS的軟開關技術已成為開關電源的主流技術，并大幅提高了開關電源的工作效率。對聯高可靠性指標，美國的開關電源生產商通過降低運行電流，降低結溫等措施以減少器件的應力，使得產品的可靠性大大提高。
模塊化是開關電源發展的總體趨勢，可以用模塊化電源組成分布式電源系統，可以設計成N+1冗余電源系統，并實現并聯方式的容量擴展。針對開關電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化，其噪聲也必將隨著增大，而用部分諧振轉換電路技術，在理論上即可實現高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉換技術實際應用仍存在著技術問題，故仍需在這一領域開展大量的工作，使得多項技術得以實用化。電力電子技術的不斷創新，開關電源產業有著廣闊的發展前景。要加快我國開關電源產業的發展速度就必須走技術創新之路，走出有中國特色的產學研聯合發展之路，為我國國民經濟的高速發展做出貢獻。
3 開關電源的分類
　　隨著電力電子器件和開關變頻技術幾乎同步開發的前提下，兩者相互促進與推動，開關電源每年以超過兩位數字的增長率，向輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發展。開關電源科分為AC/DC" title="AC/DC">AC/DC和DC/DC" title="DC/DC">DC/DC兩大類。DC/DC變換器" title="變換器">變換器現已實現模塊化、成熟化和標準化。但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進程中，遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。
3.1 DC/DC變換
　　DC/DC變換是將固定的直流電壓" title="直流電壓">直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有：脈寬調制" title="脈寬調制">脈寬調制方式（Ts不變，改變ton）和頻率調制方式（ton不變，改變Ts）兩種。前者較為通用，后者容易產生干擾。其具體電路有Buck電路（降壓斬波器，其輸出平均小于輸入電壓，極性相同）、Boost電路（升壓斬波器，其輸出平均電壓大于輸入電壓，極性相同）、Buck—Boost電路（降壓或升壓斬波器，電感傳輸方式。其輸出平均電壓大于或小于輸出電壓，極性相反）和Cuk電路（降壓或升壓斬波器，電容傳輸方式。其輸出平均電壓大于或小于輸入電壓，極性相反）四種。
　　當今世界軟開關技術使得DC/DC變換器發生了質得變化和飛躍。美國VICOR公司設計制造得多種ECI軟開關DC/DC變換器，最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應得功率密度為（6.2、10、17）W/cm3，效率為（80—90）%。日本NemicLambda公司最新推出得一種采用軟開關技術得高頻開關電源模塊RM系列，其開關頻率為200—300KHz,功率密度已達27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二極管），使整個電路效率提高到90%。
3.2 AC/DC變換器
AC/DC變換器是將交流電壓變換成直流電壓，其功率流向可以是雙向的功率六由電源流向負載的稱為“整流”，功率六有負載返向電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準，（如UL、CCE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化,另外,由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關使得電源工作效率達到一定的滿意程度。
AC/DC變換按電路的接線方式右分為，半波電路、全波電路。按電源相數可分為，單相。按電路工袋子和象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。
4.開關式穩壓電源的工作原理
4.1開關式穩壓電源的基本工作原理
開關式穩壓電源接控制方式分為調寬式和調頻式兩種。調寬式開關穩壓電源在實際開發和應用的中使用得較多，因此，就以調寬式開關穩壓電源為例說明其基本工作原理：調寬式開關穩壓電源的基本原理可參見圖1。對于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ當Um與T不變時，直流平均電壓Uo與脈沖寬度T1成正比。這樣，只要我們設法使脈沖寬度隨穩壓電源輸出電壓的增高而變窄，即可達到穩定電壓的目的。
Um為矩形脈沖最大電壓值；T為矩形脈沖周期；T1為矩形脈沖寬度。
4.2 開關式穩壓電源的原理電路
開關式穩壓電源的基本電路框圖如圖2所示。交流電壓經整流、濾波電路整流濾波后，輸出一個含有一定脈動成份的直流電壓，再經高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波，最后再經整流濾波變為所需要的直流電壓。
控制電路由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調制及基準電壓等電路組成（目前已集成化）。主要起控制高頻開關元件的開關時間比，即脈沖寬度的占空比，以達到穩定輸出電壓的目的。開關電源的典型電路主要有單端反激式開關電源、單端正激式開關電源、自激式開關穩壓電源、推挽式開關電源、降壓式開關電源、升壓式開關電源、反轉式開關電源。
5 開關電源在醫學儀器中的應用
　　近二十年來，開關電源已廣泛應用在心電圖機、超聲診斷儀和CT等醫療儀器設備之中。本文以美國GE公司專門為CT機設計的CT MAX640型脈寬調制開關穩壓電源為例加以介紹。該電源由軟啟動控制電路、220/110V自動識別電路、晶體管開關電路（輔助電源）、脈寬調制（PWM）、驅動電路等部分組成。
5.1軟啟動控制電路
由TR104、TRC101、THF101、R113、R114、R116等組成。開機瞬間TRC101截止，電流流過THF101、限流電阻R113、R114，輔助開關電源開始接入直流300V時，光電耦合器PC101導通。同時，振蕩波形經T101耦合，D106整流、C128濾波，輸出一直流電壓，TR104飽和導通。當R116上的直流壓降達到可控硅TEC101觸發電壓時而導通，此時THF101、R113、R114失去作用，從而實現了啟動時減少整流橋和濾波電容沖擊電流的作用，即軟啟動
5.2 自動識別電路
由IC101、TRC102、TR101、SS102、R101、R112等組成。當輸入220V交流電時，TRC102截止，220V經硅橋SS101整流，濾波后輸出A、B兩組電壓，TR103集電極輸出300V直流電壓；當輸入110V交流電壓時，IC1013腳的輸出電壓使可控硅TRC102導通，K點與硅橋的110V輸入端相連接，再經倍壓整流電路（SS101、C109-112、R120、R121）輸出300V直流電壓。為輔助開關電源及脈寬調制驅動電路供電。
5.3 晶體管開關電路又稱輔助電源
由TR103、T101、TR102等組成。由T1015、6腳耦合過來的交變信號，經D108整流、C127濾波后輸出C、X正壓，為脈寬調制電路、風扇檢測電路、+5V誤差放大負反饋控制電路供電。
5.4 脈寬調制（PWM）及驅動放大電路
　　由IC201、T103、TR206、T201、PC202、TR203、TR204、TR211等組成。IC201的14腳是+5V基準電壓，IC601的輸出控制光電耦合管PC202，然后再控制IC201的2腳，通過改變脈沖寬度的占空比，從而獲得穩定的+5V電壓。R211、C205分別接在5、6腳，再與IC201內部振蕩電路產生頻率為200KHz、最大電流1.2A的三角波，經互補驅動電路（TR204-207）放大，驅動晶體管放大器（TR208-211），最后經變壓器T201輸出。D205、D206、C212和T201的P、Q端組成緩沖電路，起降低驅動管功耗的作用。+5V電壓再經大型整流濾波電路（SS501-508、L501、L502、C501-525）整流、濾波后輸出。風扇檢測電路由D701、C701、TR702-704、PC701等組成。當風扇出現故障時，PC701的光傳感器截止，PC202上的光傳感器也截止，IC201的2腳無控制電壓，此時整機無+5V電壓輸出。IC601、IC602、PC701、PC201、T101、D601、C601等組成+5V誤差放大負反饋控制電路。