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开关电源与线性电源的差别

文章出处:宏聚电子 人气:-发表时间:2017-04-25 09:06:00

开关电源和线性电源在外部构造上是完全不一样的,开关电源望文生义有开关举措,它应用变占空比或变频的办法实现不同的电压,实现较为复杂,其优点最大是高效率,一般在90%以上,缺陷最大是文波和开关噪声较大,适用于对文波和噪声要求不高的场所;而线性电源没有开关举措,属于延续模拟控制,外部构造相对复杂,芯片面积也较小,本钱较低,优点是本钱低,文波噪声小,最大的缺陷是效率低。它们各有有缺陷在应用上互补共存!

线性电源的调整管任务在缩小状态,因而发热量大,效率低(35%左右),需要增加体积庞大的散热片,而且还需要增加同样也是大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更加宏大。

关于电源效率和安装体积有要求的*12*用开关电源为佳,关于电磁搅扰和电源纯洁性有要求的*12*(例如电容漏电检测)多选用线性电源。另外当电路中需要作隔离的时候现在少数用DC-DC来做对隔离部分供电(DC-DC从其任务原理下去说就是开关电源)。还有,开关电源中用到的高频变压器能够绕制起来比较费事。

一、线性电源的原理:

线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。 线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波失掉未稳定的直流电压,要到达高精度的直流电压,必须经过电压反应调整输出电压,这种电源技术很成熟,可以到达很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的搅扰与噪音。但是它的缺陷是需要庞大而笨重的变压器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,而且电压反应电路是任务在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大任务电流时,致使调整管的功耗太大,转换效率低,还要安装很大的散热片。这种电源不适算计算机等设备的需要,将逐步被开关电源所取代。

二、开关电源的原理:

开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。它们的功用是:

1、输入电网滤波器:消除来自电网,如电动机的启动、电器的开关、雷击等发生的搅扰,同时也避免开关电源发生的高频噪声向电网分散。

2、输入整流滤波器:将电网输入电压停止整流滤波,为变换器提供直流电压。

3、逆变器:是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。

4、输出整流滤波器:将变换器输出的高频交流电压整流滤波失掉需要的直流电压,同时还避免高频噪声对负载的搅扰。

5、控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,停止缩小。调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定。

6、保护电路:当开关电源发作过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停止任务以保护负载和电源本身。

开关电源是将交流电先整流成直流电,在将直流逆变成交流电,在整流输出成所需要的直流电压。这样开关电源省去下线性电源中的变压器,以及电压反应电路。而开关电源中的逆变电路完全是数字调整,同样能到达十分高的调整精度。

开关电源的主要优点

体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20~30%)、效率高(一般为60~70%,而线性电源只有30~40%)、自身抗搅扰性强、输出电压范围宽、模块化。

开关电源的主要缺陷

由于逆变电路中会发生高频电压,对周围设备有一定的搅扰。需要良好的屏蔽及接地

开关电源就是用通过电路控制开关管停止高速的道通与截止、将直流电转化为高频率的交流电提供应变压器停止变压,从而发生所需要的一组或多组电压!转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多、所以开关变压器可以做的很小,而且任务时不是很热!!本钱很低、假如不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义!!开关变压器也不神秘、就是一个普通的变压器!这就是开关电源。

开关电源,是通过电子技术实现的,主要环节:整流成直流电——逆变成所需电压的交流电(主要来调整电压)——再经过整流成直流电压输出。

开关电源的构造中由于中间没有变压器和散热片,因而体积十分小。同时,开关电源外部都是电子元件,效率高、发热小。虽然,具有电磁搅扰等缺陷,但现在的屏蔽技术已经十分到位。

开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。

复杂地说,开关电源的任务原理是:

1、交流电源输入经整流滤波成直流;

2、通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;

3、开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供应负载;

4、输出部分通过一定的电路反应给控制电路,控制PWM占空比,以到达稳定输出的目的。

交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的搅扰,同时也过滤掉电源对电网的搅扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以失掉需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则能够会烧毁开关电源。

以上说的就是开关电源的大致任务原理。

其实现在已经有了集成度十分高的专用芯片,可以使外围电路十分复杂,甚至做到免调试。

例如TOP系列的开关电源芯片(或称模块),只要配合一些阻容元件,和一个开关变压器,就可以做成一个根本的开关电源。

开关电源的主要任务原理就是上桥和下桥的Mos管轮流导通,首先电流通过上桥Mos管流入,应用线圈的存储功用,将电能集聚在线圈中,最后封闭上桥Mos管,翻开下桥的Mos管,线圈和电容继续给外部供电。然后又封闭下桥Mos管,再翻开上桥让电流进入,就这样重复停止,因为要轮流开关Mos管,所以称为开关电源。

而线性电源就不一样了,由于没有开关介入,使得下水管一直在放水,假如有多的,就会漏出来,这就是我们常常看到的某些线性电源的Mos管发热量很大,用不完的电能,全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源的转换效率就十分低了,而且热量高的时候,元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果 。

开关电源和线性电源的区别主要是他们的任务方式。

线性电源功率器件任务在线性状态,也就是说他一用起来功率器件就是一直在任务,所以也就招致他的任务效率低,一般在50`%,还得说他是很好的线性电源。线性电源的任务方式,使他从高压变高压必须有将压装置,一般的都是变压器,也有别的像KX电源,再经过整流输出直流电压。这样一来他的体积也就很大,笨重,效率低、发热量也大。他也有他的优点:纹波小,调整率好,对外搅扰小。适合用与模拟电路,各类缩小器等。

开关电源。它的功率器件任务在开关状态,(一开一关,一开一关,频率十分快,一般的平板开关电源频率在100200KHz,模块电源在300~500KHZ)、这样他的损耗就小,效率也就高,对变压器也有了要求,要用高磁导率的材料来做、有点墨迹了,他的变压器就是一个字小、效率80%~90%吧、据说美国最好的VICOR模块高达99%、开关电源的效率高体积小,但是和线性电源比他的纹波,电压电流调整率就有折扣了 。

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