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線性電源和開關電源的優缺點

2019/6/28 10:29:32??????點擊:
    都是(shi)直流(liu)(liu)電 按(an)要(yao)求不(bu)同使用(yong)不(bu)同 ,線(xian)性電源最(zui)好(hao) 他(ta)輸出(chu)的(de)是(shi)線(xian)性直流(liu)(liu)電,可以(yi)用(yong)在(zai)要(yao)求高的(de)場合(he),開(kai)關電源次之(zhi),他(ta)是(shi)由很高的(de)開(kai)關速度的(de)變壓器和開(kai)關管,特點是(shi)重量(liang)(liang)(liang)小,容量(liang)(liang)(liang)大,輸出(chu)質量(liang)(liang)(liang)高,相控(kong)電原用(yong)在(zai)要(yao)求不(bu)高,電流(liu)(liu)特大的(de)場合(he)
    線性電源,開(kai)關電源區別
    線性(xing)電源(yuan)的(de)調整管(guan)工(gong)作(zuo)在(zai)放大狀態(tai),因而發(fa)熱量大,效率低(di)(35%左右),需要(yao)加體(ti)積龐(pang)大的(de)散熱片,而且還需要(yao)同(tong)樣也是(shi)大體(ti)積的(de)工(gong)頻變(bian)壓器,當要(yao)制作(zuo)多(duo)組電壓輸出(chu)時變(bian)壓器會(hui)更龐(pang)大。
    開(kai)關電源的調(diao)整管(guan)工作在飽和和截至狀態,因(yin)而發熱量小,效率高(75%以(yi)上(shang))而且省掉(diao)了大(da)體(ti)積的變壓(ya)器。但開(kai)關電源輸出(chu)的直流上(shang)面會疊加較大(da)的紋波(bo)(bo)(50mV at 5V output typical),在輸出(chu)端(duan)并接穩(wen)壓(ya)二極管(guan)可以(yi)改(gai)善,另外由于開(kai)關管(guan)工作是會產生很大(da)的尖峰脈沖干擾(rao),也需要在電路(lu)中串(chuan)連磁珠加以(yi)改(gai)善。相對而言線性電源就沒有以(yi)上(shang)缺陷,它(ta)的紋波(bo)(bo)可以(yi)做的很小(5mV以(yi)下)。
    對(dui)于(yu)電(dian)源效率和(he)安裝體(ti)積有要(yao)(yao)(yao)求的地方(fang)用(yong)開(kai)關電(dian)源為(wei)佳,對(dui)于(yu)電(dian)磁干擾和(he)電(dian)源純凈性有要(yao)(yao)(yao)求的地方(fang)(例如電(dian)容漏電(dian)檢測)多選(xuan)用(yong)線性電(dian)源。另(ling)外當電(dian)路中需要(yao)(yao)(yao)作(zuo)隔離的時候現在(zai)多數用(yong)DC-DC來做(zuo)對(dui)隔離部分供電(dian)(DC-DC從其工作(zuo)原理(li)上來說就(jiu)是開(kai)關電(dian)源)。還有,開(kai)關電(dian)源中用(yong)到的高頻(pin)變壓(ya)器可能繞制起來比較麻煩
    開關電(dian)(dian)源(yuan)和線性(xing)電(dian)(dian)源(yuan)在(zai)內部結構(gou)上(shang)是(shi)(shi)完全不一樣的(de)(de),開關電(dian)(dian)源(yuan)顧名思義(yi)有(you)開關動作(zuo),它(ta)利用(yong)變(bian)占空(kong)比(bi)或變(bian)頻的(de)(de)方法實(shi)現(xian)不同的(de)(de)電(dian)(dian)壓,實(shi)現(xian)較為復雜(za),最大(da)的(de)(de)優(you)點(dian)是(shi)(shi)高效率,一般在(zai)90%以上(shang),缺(que)點(dian)是(shi)(shi)文波(bo)和開關噪聲(sheng)較大(da),適用(yong)于對文波(bo)和噪聲(sheng)要求不高的(de)(de)場合;而線性(xing)電(dian)(dian)源(yuan)沒有(you)開關動作(zuo),屬于連續模擬控制,內部結構(gou)相對簡(jian)單,芯片面積也較小(xiao),成(cheng)本較低,優(you)點(dian)是(shi)(shi)成(cheng)本低,文波(bo)噪聲(sheng)小(xiao),最大(da)的(de)(de)缺(que)點(dian)是(shi)(shi)效率低。它(ta)們各有(you)有(you)缺(que)點(dian)在(zai)應(ying)用(yong)上(shang)互補(bu)共(gong)存!
    一(yi)、線(xian)性電源的原理:
    線性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)主(zhu)要包括工(gong)頻變(bian)壓器、輸(shu)(shu)出(chu)整(zheng)(zheng)流(liu)濾波(bo)器、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)、保護電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)等。 線性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)是先將交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)經過變(bian)壓器變(bian)壓,再經過整(zheng)(zheng)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)整(zheng)(zheng)流(liu)濾波(bo)得到(dao)未穩定的(de)(de)(de)直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓,要達(da)到(dao)高(gao)精度的(de)(de)(de)直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓,必須經過電(dian)(dian)(dian)(dian)壓反饋調整(zheng)(zheng)輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓,這種電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)技術(shu)很成(cheng)熟,可以(yi)達(da)到(dao)很高(gao)的(de)(de)(de)穩定度,波(bo)紋也很小(xiao),而且(qie)沒有(you)開關電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)具有(you)的(de)(de)(de)干擾與噪音。但是它(ta)的(de)(de)(de)缺(que)點是需要龐大(da)而笨重的(de)(de)(de)變(bian)壓器,所(suo)需的(de)(de)(de)濾波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)(de)體積和(he)重量也相當(dang)大(da),而且(qie)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓反饋電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)是工(gong)作在線性(xing)狀態,調整(zheng)(zheng)管上有(you)一定的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓降(jiang),在輸(shu)(shu)出(chu)較大(da)工(gong)作電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)時,致使調整(zheng)(zheng)管的(de)(de)(de)功耗(hao)太大(da),轉換效率低,還要安(an)裝很大(da)的(de)(de)(de)散熱片。這種電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)不適(shi)合計算(suan)機(ji)等設備的(de)(de)(de)需要,將逐步被開關電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)所(suo)取代。
    二(er)、開關電源的原理:
    開關電源主要包(bao)括輸(shu)入電網濾(lv)波(bo)器、輸(shu)入整(zheng)流濾(lv)波(bo)器、逆變(bian)器、輸(shu)出整(zheng)流濾(lv)波(bo)器、控制(zhi)電路(lu)、保護電路(lu)。它們(men)的功(gong)能是:
    1、輸入電(dian)網(wang)(wang)濾波(bo)器:消(xiao)除(chu)來自電(dian)網(wang)(wang),如(ru)電(dian)動(dong)機的啟動(dong)、電(dian)器的開(kai)關、雷擊(ji)等產(chan)生(sheng)(sheng)的干擾,同(tong)時也防止開(kai)關電(dian)源產(chan)生(sheng)(sheng)的高頻(pin)噪聲(sheng)向電(dian)網(wang)(wang)擴(kuo)散。
    2、輸入(ru)整流(liu)濾(lv)波器(qi):將(jiang)電網輸入(ru)電壓進(jin)行整流(liu)濾(lv)波,為變換器(qi)提供直流(liu)電壓。
    3、逆變器:是(shi)開關電(dian)(dian)源的(de)關鍵(jian)部(bu)分(fen)(fen)。它(ta)把直流電(dian)(dian)壓變換(huan)成高頻交(jiao)流電(dian)(dian)壓,并且起到將輸出部(bu)分(fen)(fen)與(yu)輸入電(dian)(dian)網隔(ge)離的(de)作用。
    4、輸出(chu)整(zheng)流濾(lv)波器:將變(bian)換器輸出(chu)的(de)高(gao)頻交流電壓整(zheng)流濾(lv)波得到需要的(de)直(zhi)流電壓,同時還防止高(gao)頻噪聲對負(fu)載(zai)的(de)干擾(rao)。
    5、控制(zhi)(zhi)電路:檢測(ce)輸出(chu)直流(liu)電壓(ya),并將其與基準電壓(ya)比較,進行放大。調制(zhi)(zhi)振蕩器(qi)的脈沖寬度,從而控制(zhi)(zhi)變(bian)換器(qi)以保持輸出(chu)電壓(ya)的穩定。
    6、保(bao)護電(dian)路:當開(kai)關電(dian)源(yuan)發生過電(dian)壓、過電(dian)流短路時,保(bao)護電(dian)路使開(kai)關電(dian)源(yuan)停止工作以保(bao)護負載和電(dian)源(yuan)本身。
    開關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)是(shi)將交流電(dian)(dian)(dian)先整(zheng)流成直流電(dian)(dian)(dian),在將直流逆(ni)變(bian)成交流電(dian)(dian)(dian),在整(zheng)流輸出成所需要的(de)直流電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。這樣開關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)省去下線性電(dian)(dian)(dian)源(yuan)中的(de)變(bian)壓(ya)器(qi),以及電(dian)(dian)(dian)壓(ya)反饋電(dian)(dian)(dian)路。而開關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)中的(de)逆(ni)變(bian)電(dian)(dian)(dian)路完全是(shi)數字(zi)調整(zheng),同樣能(neng)達到非(fei)常高的(de)調整(zheng)精度。
    開關電源的主要(yao)優點:
    體積小、重(zhong)量輕(qing)(體積和重(zhong)量只(zhi)有(you)線性電(dian)源的(de)20~30%)、效率高(一般為60~70%,而線性電(dian)源只(zhi)有(you)30~40%)、自身抗(kang)干擾性強、輸出電(dian)壓范(fan)圍(wei)寬、模塊化。
    開關電(dian)源(yuan)的主要(yao)缺點(dian):
    由于逆變電(dian)路中會產生高頻電(dian)壓,對周圍(wei)設(she)備有一定的干擾。需要(yao)良好(hao)的屏蔽及接(jie)地
    開(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)源就(jiu)是(shi)用通(tong)過(guo)電(dian)路(lu)控制開(kai)關(guan)(guan)(guan)管進行高(gao)(gao)速的(de)(de)道通(tong)與截止(zhi).將直流(liu)電(dian)轉化為(wei)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)率的(de)(de)交流(liu)電(dian)提供給變(bian)壓(ya)器(qi)進行變(bian)壓(ya),從而(er)產生所需要(yao)的(de)(de)一組(zu)或(huo)多組(zu)電(dian)壓(ya)!轉華為(wei)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)交流(liu)電(dian)的(de)(de)原因是(shi)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)交流(liu)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)變(bian)壓(ya)電(dian)路(lu)中的(de)(de)效(xiao)率要(yao)比(bi)50Hz高(gao)(gao)很(hen)多.所以開(kai)關(guan)(guan)(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)可以做(zuo)的(de)(de)很(hen)小(xiao),而(er)且工作時不是(shi)很(hen)熱!!成本(ben)很(hen)低.如果不將50Hz變(bian)為(wei)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)那開(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)源就(jiu)沒有意義!!開(kai)關(guan)(guan)(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)也不神秘.就(jiu)是(shi)一個普通(tong)的(de)(de)變(bian)壓(ya)器(qi)!這就(jiu)是(shi)開(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)源。
    開關電(dian)(dian)源,是通過(guo)電(dian)(dian)子技術實(shi)現的,主(zhu)要環節:整(zheng)流(liu)(liu)成(cheng)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)——逆變成(cheng)所(suo)需電(dian)(dian)壓(ya)的交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(主(zhu)要來調整(zheng)電(dian)(dian)壓(ya))——再經過(guo)整(zheng)流(liu)(liu)成(cheng)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)壓(ya)輸出。
    開關電源的結構(gou)中(zhong)由于中(zhong)間沒有變(bian)壓器和散熱片,因(yin)而體積非(fei)常小。同時,開關電源內部都是(shi)電子(zi)元件,效(xiao)率高(gao)、發熱小。雖然,具有電磁干擾等缺點,但(dan)現在的屏(ping)蔽(bi)技術已經非(fei)常到位(wei)。
    開關(guan)(guan)電源(yuan)大體可以(yi)分(fen)為隔離(li)和非隔離(li)兩種(zhong),隔離(li)型的(de)必(bi)定有(you)開關(guan)(guan)變壓器,而非隔離(li)的(de)未必(bi)一定有(you)。
    簡單(dan)地說,開關電源的工作原理是:
    1.交流電源輸入經整流濾(lv)波成直流;
    2.通過高頻PWM(脈沖寬度調制)信號控制開關管,將那個直流加到開關變壓器初級上;
    3.開關變(bian)壓(ya)器次級感應出(chu)高頻電壓(ya),經整(zheng)流濾波供(gong)給負載;
    4.輸出部分通過一定的(de)(de)電(dian)路反饋給控制電(dian)路,控制PWM占空比(bi),以(yi)達到穩定輸出的(de)(de)目的(de)(de).
    交流電源(yuan)輸入時一(yi)(yi)般要(yao)經(jing)過厄流圈一(yi)(yi)類的(de)東西,過濾掉(diao)電網(wang)(wang)上的(de)干(gan)擾(rao),同時也(ye)過濾掉(diao)電源(yuan)對電網(wang)(wang)的(de)干(gan)擾(rao);在功率相同時,開關(guan)頻率越(yue)高,開關(guan)變壓(ya)器的(de)體積就(jiu)越(yue)小(xiao),但對開關(guan)管的(de)要(yao)求(qiu)就(jiu)越(yue)高;開關(guan)變壓(ya)器的(de)次級可以(yi)有多個繞(rao)組(zu)或一(yi)(yi)個繞(rao)組(zu)有多個抽頭,以(yi)得(de)到需要(yao)的(de)輸出;一(yi)(yi)般還應該增加一(yi)(yi)些保護電路,比如空載(zai)、短路等保護,否則可能會燒(shao)毀開關(guan)電源(yuan)。
    以上(shang)說的(de)就(jiu)是開關電(dian)源的(de)大致工作原理。
    其實現在(zai)已(yi)經有了集成度非常(chang)高的專用芯片,可以使外圍電(dian)路非常(chang)簡單,甚至做到免調試。
    例(li)如(ru)TOP系列的(de)開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源(yuan)芯片(或稱模塊),只(zhi)要配合一(yi)(yi)些阻容元件,和(he)一(yi)(yi)個開(kai)關(guan)變壓器,就可(ke)以做成一(yi)(yi)個基本的(de)開(kai)關(guan)電(dian)(dian)源(yuan)。
    開關電源&線性電源
    開(kai)關電(dian)(dian)源的主要(yao)(yao)工作原理就(jiu)是上橋(qiao)和(he)下(xia)橋(qiao)的Mos管(guan)輪流(liu)導(dao)通,首先電(dian)(dian)流(liu)通過(guo)上橋(qiao)Mos管(guan)流(liu)入(ru),利用線圈的存儲功能,將電(dian)(dian)能集聚在線圈中,最后(hou)關閉上橋(qiao)Mos管(guan),打開(kai)下(xia)橋(qiao)的Mos管(guan),線圈和(he)電(dian)(dian)容持續給外部供電(dian)(dian)。然后(hou)又(you)關閉下(xia)橋(qiao)Mos管(guan),再打開(kai)上橋(qiao)讓電(dian)(dian)流(liu)進入(ru),就(jiu)這樣(yang)重復進行(xing),因為要(yao)(yao)輪流(liu)開(kai)關Mos管(guan),所(suo)以(yi)稱為開(kai)關電(dian)(dian)源。
    而線(xian)性(xing)電源就(jiu)不一(yi)樣了,由于沒有開關介入,使得上水管一(yi)直(zhi)在放水,如果(guo)(guo)有多(duo)的(de)(de),就(jiu)會漏出(chu)來,這就(jiu)是(shi)我們經常看到的(de)(de)某些線(xian)性(xing)電源的(de)(de)Mos管發熱量很(hen)大(da),用(yong)不完的(de)(de)電能,全部轉換(huan)成了熱能。從(cong)這個角度來看,線(xian)性(xing)電源的(de)(de)轉換(huan)效(xiao)率就(jiu)非常低了,而且(qie)熱量高的(de)(de)時候,元件的(de)(de)壽命勢必要下降,影響最終的(de)(de)使用(yong)效(xiao)果(guo)(guo) 。
    開關電源和線性電源的(de)區別主(zhu)要是他(ta)們(men)的(de)工作方式。
    線(xian)性電(dian)(dian)源功(gong)(gong)率(lv)器(qi)件(jian)工作在線(xian)性狀態,也(ye)就(jiu)是(shi)說他一(yi)用起來功(gong)(gong)率(lv)器(qi)件(jian)就(jiu)是(shi)一(yi)直在工作,所以也(ye)就(jiu)導(dao)致他的(de)工作效率(lv)低,一(yi)般(ban)在50%~60%,還(huan)得說他是(shi)很好的(de)線(xian)性電(dian)(dian)源。線(xian)性電(dian)(dian)源的(de)工作方式,使他從高壓變低壓必須有將壓裝置,一(yi)般(ban)的(de)都是(shi)變壓器(qi),也(ye)有別的(de)像(xiang)KX電(dian)(dian)源,再經過整(zheng)流輸出直流電(dian)(dian)壓。這樣(yang)一(yi)來他的(de)體(ti)積(ji)也(ye)就(jiu)很大(da),笨重(zhong),效率(lv)低、發熱量也(ye)大(da)。他也(ye)有他的(de)優(you)點:紋(wen)波小,調整(zheng)率(lv)好,對外干擾小。適(shi)合(he)用與模擬(ni)電(dian)(dian)路,各類放大(da)器(qi)等。
    開關電(dian)(dian)源(yuan)。他(ta)(ta)的功率(lv)(lv)器(qi)件(jian)工(gong)作在開關狀態,(一開一關,一開一關,頻(pin)率(lv)(lv)非常(chang)快,一般(ban)的平板開關電(dian)(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)(lv)在100~200KHz,模塊電(dian)(dian)源(yuan)在300~500KHZ).這(zhe)樣他(ta)(ta)的損(sun)耗就小,效率(lv)(lv)也就高,對(dui)變壓(ya)器(qi)也有(you)了要求,要用高磁導率(lv)(lv)的材料來做.有(you)點墨跡(ji)了,他(ta)(ta)的變壓(ya)器(qi)就是(shi)一個字(zi)小.效率(lv)(lv)80%~90%吧.據說(shuo)美國最好的VICOR模塊高達99%.開關電(dian)(dian)源(yuan)的效率(lv)(lv)高體(ti)積小,但是(shi)和線性電(dian)(dian)源(yuan)比他(ta)(ta)的紋波,電(dian)(dian)壓(ya)電(dian)(dian)流調(diao)整率(lv)(lv)就有(you)折扣(kou)了 。
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