線性電源和開關(guān)電源的優(yōu)缺點

都是直流電 按要求不同使用不同 ,線性電源最好 他輸出的是線性直流電,可以用在要求高的場合,開關(guān)電源次之,他是由很高的開關(guān)速度的變壓器和開關(guān)管,特點是重量小,容量大,輸出質(zhì)量高,相控電原用在要求不高,電流特大的場合
    線性電源,開關(guān)電源區(qū)別
    線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài),因而發(fā)熱量大,效率低(35%左右),需要加體積龐大的散熱片,而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器,當要制作多組電壓輸出時變壓器會更龐大。
    開關(guān)電源的調(diào)整管工作在飽和和截至狀態(tài),因而發(fā)熱量小,效率高(75%以上)而且省掉了大體積的變壓器。但開關(guān)電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波(50mV at 5V output typical),在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善,另外由于開關(guān)管工作是會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾,也需要在電路中串連磁珠加以改善。相對而言線性電源就沒有以上缺陷,它的紋波可以做的很小(5mV以下)。
    對于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關(guān)電源為佳,對于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方(例如電容漏電檢測)多選用線性電源。另外當電路中需要作隔離的時候現(xiàn)在多數(shù)用DC-DC來做對隔離部分供電(DC-DC從其工作原理上來說就是開關(guān)電源)。還有,開關(guān)電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來比較麻煩
    開關(guān)電源和線性電源在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是完全不一樣的,開關(guān)電源顧名思義有開關(guān)動作,它利用變占空比或變頻的方法實現(xiàn)不同的電壓,實現(xiàn)較為復雜,最大的優(yōu)點是高效率,一般在90%以上,缺點是文波和開關(guān)噪聲較大,適用于對文波和噪聲要求不高的場合;而線性電源沒有開關(guān)動作,屬于連續(xù)模擬控制,內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單,芯片面積也較小,成本較低,優(yōu)點是成本低,文波噪聲小,最大的缺點是效率低。它們各有有缺點在應用上互補共存!
    一、線性電源的原理:
    線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路等。 線性電源是先將交流電經(jīng)過變壓器變壓,再經(jīng)過整流電路整流濾波得到未穩(wěn)定的直流電壓,要達到高精度的直流電壓,必須經(jīng)過電壓反饋調(diào)整輸出電壓,這種電源技術(shù)很成熟,可以達到很高的穩(wěn)定度,波紋也很小,而且沒有開關(guān)電源具有的干擾與噪音。但是它的缺點是需要龐大而笨重的變壓器,所需的濾波電容的體積和重量也相當大,而且電壓反饋電路是工作在線性狀態(tài),調(diào)整管上有一定的電壓降,在輸出較大工作電流時,致使調(diào)整管的功耗太大,轉(zhuǎn)換效率低,還要安裝很大的散熱片。這種電源不適合計算機等設備的需要,將逐步被開關(guān)電源所取代。
    二、開關(guān)電源的原理:
    開關(guān)電源主要包括輸入電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波器、逆變器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路。 

它們的功能是:
    1、輸入電網(wǎng)濾波器:消除來自電網(wǎng),如電動機的啟動、電器的開關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的干擾,同時也防止開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴散。
    2、輸入整流濾波器:將電網(wǎng)輸入電壓進行整流濾波,為變換器提供直流電壓。
    3、逆變器:是開關(guān)電源的關(guān)鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓,并且起到將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。
    4、輸出整流濾波器:將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓,同時還防止高頻噪聲對負載的干擾。
    5、控制電路:檢測輸出直流電壓,并將其與基準電壓比較,進行放大。調(diào)制振蕩器的脈沖寬度,從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
    6、保護電路:當開關(guān)電源發(fā)生過電壓、過電流短路時,保護電路使開關(guān)電源停止工作以保護負載和電源本身。
    開關(guān)電源是將交流電先整流成直流電,在將直流逆變成交流電,在整流輸出成所需要的直流電壓。這樣開關(guān)電源省去下線性電源中的變壓器,以及電壓反饋電路。而開關(guān)電源中的逆變電路完全是數(shù)字調(diào)整,同樣能達到非常高的調(diào)整精度。
    開關(guān)電源的主要優(yōu)點:
    體積小、重量輕(體積和重量只有線性電源的20~30%)、效率高(一般為60~70%,而線性電源只有30~40%)、自身抗干擾性強、輸出電壓范圍寬、模塊化。
    開關(guān)電源的主要缺點:
    由于逆變電路中會產(chǎn)生高頻電壓,對周圍設備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地
    開關(guān)電源就是用通過電路控制開關(guān)管進行高速的道通與截止.將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓,從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓!轉(zhuǎn)華為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50Hz高很多.所以開關(guān)變壓器可以做的很小,而且工作時不是很熱!!成本很低.如果不將50Hz變?yōu)楦哳l那開關(guān)電源就沒有意義!!開關(guān)變壓器也不神秘.就是一個普通的變壓器!這就是開關(guān)電源。
    開關(guān)電源,是通過電子技術(shù)實現(xiàn)的,主要環(huán)節(jié):整流成直流電——逆變成所需電壓的交流電(主要來調(diào)整電壓)——再經(jīng)過整流成直流電壓輸出。
    開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)中由于中間沒有變壓器和散熱片,因而體積非常小。同時,開關(guān)電源內(nèi)部都是電子元件,效率高、發(fā)熱小。雖然,具有電磁干擾等缺點,但現(xiàn)在的屏蔽技術(shù)已經(jīng)非常到位。
    開關(guān)電源大體可以分為隔離和非隔離兩種,隔離型的必定有開關(guān)變壓器,而非隔離的未必一定有。 
簡單地說,開關(guān)電源的工作原理是:
    1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流;
    2.通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關(guān)管,將那個直流加到開關(guān)變壓器初級上;
    3.開關(guān)變壓器次級感應出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負載;
    4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩(wěn)定輸出的目的.
    交流電源輸入時一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西,過濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時也過濾掉電源對電網(wǎng)的干擾;在功率相同時,開關(guān)頻率越高,開關(guān)變壓器的體積就越小,但對開關(guān)管的要求就越高;開關(guān)變壓器的次級可以有多個繞組或一個繞組有多個抽頭,以得到需要的輸出;一般還應該增加一些保護電路,比如空載、短路等保護,否則可能會燒毀開關(guān)電源。
    以上說的就是開關(guān)電源的大致工作原理。
    其實現(xiàn)在已經(jīng)有了集成度非常高的專用芯片,可以使外圍電路非常簡單,甚至做到免調(diào)試。
    例如TOP系列的開關(guān)電源芯片(或稱模塊),只要配合一些阻容元件,和一個開關(guān)變壓器,就可以做成一個基本的開關(guān)電源。
    開關(guān)電源&線性電源
    開關(guān)電源的主要工作原理就是上橋和下橋的Mos管輪流導通,首先電流通過上橋Mos管流入,利用線圈的存儲功能,將電能集聚在線圈中,最后關(guān)閉上橋Mos管,打開下橋的Mos管,線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關(guān)閉下橋Mos管,再打開上橋讓電流進入,就這樣重復進行,因為要輪流開關(guān)Mos管,所以稱為開關(guān)電源。
    而線性電源就不一樣了,由于沒有開關(guān)介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就會漏出來,這就是我們經(jīng)常看到的某些線性電源的Mos管發(fā)熱量很大,用不完的電能,全部轉(zhuǎn)換成了熱能。從這個角度來看,線性電源的轉(zhuǎn)換效率就非常低了,而且熱量高的時候,元件的壽命勢必要下降,影響最終的使用效果 。
    開關(guān)電源和線性電源的區(qū)別主要是他們的工作方式。
    線性電源功率器件工作在線性狀態(tài),也就是說他一用起來功率器件就是一直在工作,所以也就導致他的工作效率低,一般在50%~60%,還得說他是很好的線性電源。線性電源的工作方式,使他從高壓變低壓必須有將壓裝置,一般的都是變壓器,也有別的像KX電源,再經(jīng)過整流輸出直流電壓。這樣一來他的體積也就很大,笨重,效率低、發(fā)熱量也大。他也有他的優(yōu)點:紋波小,調(diào)整率好,對外干擾小。適合用與模擬電路,各類放大器等。
    開關(guān)電源。 
他的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài),(一開一關(guān),一開一關(guān),頻率非?,一般的平板開關(guān)電源頻率在100~200KHz,模塊電源在300~500KHZ).這樣他的損耗就小,效率也就高,對變壓器也有了要求,要用高磁導率的材料來做.有點墨跡了,他的變壓器就是一個字小.效率80%~90%吧.據(jù)說美國最好的VICOR模塊高達99%.開關(guān)電源的效率高體積小,但是和線性電源比他的紋波,電壓電流調(diào)整率就有折扣了 。

【上一個】 電源質(zhì)量問題的危害因素分析 【下一個】 如何使開關(guān)電源設計更簡單及使用開關(guān)電源的一些問題


 ^ 線性電源和開關(guān)電源的優(yōu)缺點 ^ 線性電源和開關(guān)電源的優(yōu)缺點
 ^ 線性電源和開關(guān)電源的優(yōu)缺點 ^ 線性電源和開關(guān)電源的優(yōu)缺點
 ^ 線性電源和開關(guān)電源的優(yōu)缺點