空载运行开关电源

背景

我是大学二年级的学生，想要一个简单的电源来测试几个宠物项目，而不必一直到实验室。我在一家二手电子商店以便宜的价格购买了Power-One MPU150-4350。输出规格部分似乎表明，对于3.3V输出（V1），最小负载为3A，而最大负载为30A。

我知道在没有负载的情况下运行开关电源会产生不正确的输出电压，甚至会损坏系统，尽管我不知道为什么会这样。但是，必须始终从3.3V电源轨上至少拉出3安培对我来说似乎太过分了。

问题

1. 在不损坏电源的情况下，我可以在每个输出上施加的最小负载是多少？

2. 短期内不带负载运行开关电源会损坏吗？还是只是产生不稳定的输出电压？

3. 为什么不像低电流那样切换电源？

如果您只知道其中之一的答案，请随时发布。任何有帮助的东西都会获得+1。

编辑 本文对初学者（如我）将非常有帮助，下面的答案是对SMPS为何在负载不足时由于过电压而失效的深入且非常有用的解释。

很难概括这种行为。某些电源将在低于最小负载的情况下工作，但性能会下降。其他电源可能会关闭，而其他电源仍可能发生严重故障（振荡/关闭）。其他人可能表现得很好。

基本电源经常使用带有电感性存储元件的脉宽调制（PWM）拓扑。开关频率是固定的，占空比是变化的，以根据负载和输入来控制输出电压。

当电感性存储元件中的电流永不为零时，转换器将以两种状态运行-接通和断开。这称为连续传导模式（CCM）。一旦达到CCM，占空比基本上就不会改变（除非输入发生变化）-转换器的行为不会随负载而改变，并且情况相当一致。

在非常轻的负载下，电感存储元件中没有直流电流。转换器现在具有三种工作状态-接通，关断和电感器电流减小，关断且电感器电流=0。这称为不连续导通模式（DCM）。在DCM中，输出负载会影响占空比以及输入变化。

大多数控制器具有可以达到的最小PWM导通时间-如果工厂试图命令一个低于该最小值的占空比，则可能会看到不稳定的输出，缺少脉冲，高纹波电流等。-有些转换器会简单地停止调节（输出将上升）。一些控制器检测到这一点，并进入受控突发模式以保持输出的松散调节。

同样，反馈环路补偿将由转换器的CCM性能决定，因为CCM中需要稳定的讨厌的东西（例如右半平面零）在DCM中根本不存在，因此补偿可能不够理想，诸如瞬态响应之类的事物将受到影响。

这取决于PSU设计。

在轻载或空载情况下，将二极管用于其中一个开关*的开关模式转换器会进入不连续模式。在这种模式下，对于给定的占空比和输入电压，随着负载电流的减小，输出电压将大幅增加。

大多数开关模式电源都是经过调节的。因此，当负载减小时，控制器将减小脉冲宽度，从而减小占空比，以维持输出电压。

但是，随着负载的进一步减小，脉冲宽度达到了控制器可以达到的最小值。负载很小或为零时会发生什么情况取决于控制器的设计。

1. 控制器可以保持最小的脉冲宽度和占空比，并允许输出电压增加，直到烟雾冒出。
2. 控制器可以维持最小脉冲宽度和占空比，以允许输出电压增加，直到触发过压保护电路并关闭电源为止，直到复位为止。
3. 控制器可以保持最小脉冲宽度和占空比，直到触发自复位过压保护，导致电源反复关断并重新启动后，导致输出电压出现剧烈波动。
4. 控制器可能会增加脉冲之间的时间。这样可以将整个电压调节维持在低至零负载的水平，但这意味着输出纹波的频率取决于负载。这会导致电气和听觉上的噪声问题。

我的经验是，大多数现代电源属于第4类，而较旧的设计（有时仍在销售中）通常属于第2或第3类。

电源供应商的另一种选择是内置“虚拟负载”，以避免达到电源再也无法降低占空比的程度，但我希望只有在输出质量达到要求的专业应用中才能这样做比效率更重要。

*使用两个主动控制开关的转换器（称为“同步转换器”）可以选择不考虑负载而保持连续模式（尽管轻载不连续效率更高），实际上它们甚至可以双向运行。