開關電源是什麼？原理與選擇方式的完整指南

從切換式電源的基礎知識到原理、選擇要點、24V・12V的應用範例及雜訊對策等全面說明。內容充滿初學者至中級工程師想了解的資訊。也請一併參閱本公司UNIFIVE的產品介紹與支援體系。

什麼是切換式電源？以簡明易懂的方式說明基本原理與活用要點

對於電氣・電子設備的設計技術人員或工程師而言，切換式電源是實現高效率、小型化與低成本不可或缺的重要組件。本文將針對切換式電源的基本原理、運作方式、依應用而異的選擇方法，以及雜訊對策與安全規範等必備知識做全面解說。內容也整理得淺顯易懂，適合新進～中級工程師或初次接觸電源設計的讀者閱讀，歡迎讀到最後。

切換式電源的歷史

切換式電源的歷史可追溯至1800年代。

據說全球第一個切換式電源是IBM於1958年開發的。當時IBM設計的是以真空管技術為基礎的切換式電源。同時間，GM公司也針對以電晶體振盪技術提出類似專利申請，這場技術變革大大拓展了設備設計師的選擇範圍。1960年代整體而言是太空、通訊、電子與電腦等領域極為蓬勃發展的時期。

切換式電源的結構與動作原理

＊切換式電源的基本方塊圖範例

切換式電源是一種將輸入側的交流(AC)整流轉換為直流(DC)後，再透過高速切換的高頻切換元件（如MOSFET）調節輸出電壓的電力轉換器。與線性電源相比，主要具備以下特徵：

• 高效率：藉由切換操作只供應所需電力，抑制漣波與發熱，實現高效率運作。
• 小型化：高頻切換使變壓器與濾波元件可縮小，有助於電路板節省空間。
• 廣泛的輸入電壓支持：多數產品透過控制電路可彈性支援100V至200V系統。

其基本運作流程大致為：AC輸入 → 整流電路 → 高頻切換電路(PWM控制) → 絕緣變壓器(視需要) → 整流與濾波 → 輸出。控制電路中，多數採用**PWM（脈衝寬度調變）**來穩定輸出電壓與電流，並具備保護機能，可防止過電壓與過電流。