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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(dou)是(shi)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian) 按要求不同(tong)使(shi)用不同(tong) ,線(xian)性(xing)電(dian)(dian)(dian)源最好 他輸(shu)出(chu)的(de)是(shi)線(xian)性(xing)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian),可(ke)以用在要求高(gao)的(de)場合(he),開關電(dian)(dian)(dian)源次之(zhi),他是(shi)由很(hen)高(gao)的(de)開關速度的(de)變壓器和開關管,特點是(shi)重量(liang)小,容量(liang)大,輸(shu)出(chu)質量(liang)高(gao),相控電(dian)(dian)(dian)原(yuan)用在要求不高(gao),電(dian)(dian)(dian)流特大的(de)場合(he)
    線性(xing)電源(yuan),開關電源(yuan)區別
    線(xian)性電(dian)(dian)源的(de)(de)調整管工(gong)(gong)作在(zai)放大狀態,因(yin)而(er)發熱量(liang)大,效率低(35%左右),需(xu)要(yao)加體積(ji)(ji)龐大的(de)(de)散熱片,而(er)且(qie)還需(xu)要(yao)同(tong)樣也是大體積(ji)(ji)的(de)(de)工(gong)(gong)頻(pin)變壓器(qi),當要(yao)制作多(duo)組電(dian)(dian)壓輸出時變壓器(qi)會更龐大。
    開關電源(yuan)(yuan)的(de)(de)調(diao)整管(guan)工(gong)(gong)作在(zai)飽和(he)和(he)截(jie)至狀態(tai),因而(er)(er)發(fa)熱(re)量小,效率(lv)高(75%以上)而(er)(er)且省掉了大(da)體積的(de)(de)變壓(ya)器。但開關電源(yuan)(yuan)輸出的(de)(de)直(zhi)流上面會疊加較(jiao)大(da)的(de)(de)紋波(50mV at 5V output typical),在(zai)輸出端并(bing)接穩壓(ya)二(er)極管(guan)可以改(gai)善,另外(wai)由于開關管(guan)工(gong)(gong)作是(shi)會產(chan)生很(hen)大(da)的(de)(de)尖峰(feng)脈(mo)沖干擾,也需要在(zai)電路(lu)中串連(lian)磁珠加以改(gai)善。相對而(er)(er)言線性電源(yuan)(yuan)就沒(mei)有(you)以上缺陷,它的(de)(de)紋波可以做的(de)(de)很(hen)小(5mV以下)。
    對于電源(yuan)(yuan)效率和安(an)裝體積有要求(qiu)的地方用開關(guan)(guan)電源(yuan)(yuan)為佳,對于電磁干擾和電源(yuan)(yuan)純凈性有要求(qiu)的地方(例如電容漏電檢測)多(duo)選(xuan)用線性電源(yuan)(yuan)。另(ling)外當電路中需要作隔離的時候現(xian)在多(duo)數(shu)用DC-DC來(lai)做對隔離部(bu)分供(gong)電(DC-DC從其工(gong)作原理上來(lai)說就是開關(guan)(guan)電源(yuan)(yuan))。還有,開關(guan)(guan)電源(yuan)(yuan)中用到的高(gao)頻變壓器可能繞制起來(lai)比較(jiao)麻煩
    開(kai)(kai)(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)和(he)線性電(dian)源(yuan)在內部結(jie)構上是(shi)完(wan)全不(bu)一(yi)樣的(de)(de)(de),開(kai)(kai)(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)顧(gu)名(ming)思義有開(kai)(kai)(kai)關(guan)動作,它利用(yong)變占空比或變頻的(de)(de)(de)方法實(shi)現(xian)不(bu)同的(de)(de)(de)電(dian)壓,實(shi)現(xian)較為復雜,最大的(de)(de)(de)優(you)點是(shi)高(gao)效(xiao)率,一(yi)般(ban)在90%以上,缺點是(shi)文(wen)(wen)(wen)波和(he)開(kai)(kai)(kai)關(guan)噪聲較大,適用(yong)于(yu)對(dui)文(wen)(wen)(wen)波和(he)噪聲要求不(bu)高(gao)的(de)(de)(de)場合(he);而線性電(dian)源(yuan)沒有開(kai)(kai)(kai)關(guan)動作,屬于(yu)連續(xu)模擬(ni)控(kong)制,內部結(jie)構相對(dui)簡單(dan),芯片面積也較小,成(cheng)本(ben)(ben)較低(di),優(you)點是(shi)成(cheng)本(ben)(ben)低(di),文(wen)(wen)(wen)波噪聲小,最大的(de)(de)(de)缺點是(shi)效(xiao)率低(di)。它們各有有缺點在應用(yong)上互(hu)補共(gong)存!
    一(yi)、線性電源的原理(li):
    線性(xing)電(dian)(dian)(dian)源主要(yao)包括工頻變(bian)(bian)壓器(qi)、輸(shu)出(chu)整(zheng)(zheng)流(liu)(liu)濾波器(qi)、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)、保(bao)護電(dian)(dian)(dian)路(lu)等。 線性(xing)電(dian)(dian)(dian)源是(shi)(shi)先將交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)經過(guo)(guo)(guo)變(bian)(bian)壓器(qi)變(bian)(bian)壓,再經過(guo)(guo)(guo)整(zheng)(zheng)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)路(lu)整(zheng)(zheng)流(liu)(liu)濾波得到未穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓,要(yao)達到高精度的(de)(de)(de)(de)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓,必須經過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)壓反饋(kui)調整(zheng)(zheng)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)壓,這種電(dian)(dian)(dian)源技術很成熟(shu),可(ke)以達到很高的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)度,波紋(wen)也(ye)很小(xiao),而且沒有(you)開關電(dian)(dian)(dian)源具有(you)的(de)(de)(de)(de)干擾與噪音。但是(shi)(shi)它的(de)(de)(de)(de)缺點(dian)是(shi)(shi)需要(yao)龐大而笨重的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)壓器(qi),所(suo)(suo)需的(de)(de)(de)(de)濾波電(dian)(dian)(dian)容的(de)(de)(de)(de)體(ti)積和重量也(ye)相當大,而且電(dian)(dian)(dian)壓反饋(kui)電(dian)(dian)(dian)路(lu)是(shi)(shi)工作在線性(xing)狀態,調整(zheng)(zheng)管上有(you)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓降,在輸(shu)出(chu)較大工作電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)時(shi),致使調整(zheng)(zheng)管的(de)(de)(de)(de)功耗太(tai)大,轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率低,還要(yao)安裝很大的(de)(de)(de)(de)散熱(re)片。這種電(dian)(dian)(dian)源不適(shi)合計(ji)算機等設備的(de)(de)(de)(de)需要(yao),將逐步被(bei)開關電(dian)(dian)(dian)源所(suo)(suo)取代。
    二、開關電源的原理(li):
    開關電(dian)源主要(yao)包括輸(shu)入電(dian)網(wang)濾(lv)波器(qi)(qi)、輸(shu)入整流濾(lv)波器(qi)(qi)、逆變(bian)器(qi)(qi)、輸(shu)出整流濾(lv)波器(qi)(qi)、控制(zhi)電(dian)路、保護電(dian)路。它們的功能是:
    1、輸入電(dian)(dian)網濾波(bo)器(qi):消除來自電(dian)(dian)網,如電(dian)(dian)動機的啟動、電(dian)(dian)器(qi)的開關、雷(lei)擊等產(chan)(chan)生的干擾,同(tong)時也防止開關電(dian)(dian)源產(chan)(chan)生的高頻噪聲向電(dian)(dian)網擴散(san)。
    2、輸入整流濾波器:將電(dian)網輸入電(dian)壓(ya)進行整流濾波,為變換器提(ti)供直流電(dian)壓(ya)。
    3、逆變(bian)器(qi):是開關電源的關鍵部分(fen)。它把直流電壓變(bian)換(huan)成高頻交流電壓,并且起到將輸(shu)(shu)出部分(fen)與輸(shu)(shu)入(ru)電網隔離(li)的作用。
    4、輸出(chu)整流(liu)濾波(bo)器(qi):將變換器(qi)輸出(chu)的高頻交流(liu)電壓(ya)整流(liu)濾波(bo)得到需要的直流(liu)電壓(ya),同時還防止高頻噪聲對負載(zai)的干擾。
    5、控(kong)(kong)制(zhi)電(dian)路:檢測輸出直(zhi)流電(dian)壓(ya),并(bing)將其與基準(zhun)電(dian)壓(ya)比較,進行放(fang)大。調制(zhi)振(zhen)蕩器的脈沖寬度(du),從而控(kong)(kong)制(zhi)變換器以(yi)保持(chi)輸出電(dian)壓(ya)的穩定。
    6、保(bao)護(hu)電(dian)路(lu):當開(kai)關電(dian)源發(fa)生過(guo)電(dian)壓、過(guo)電(dian)流(liu)短路(lu)時,保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)使開(kai)關電(dian)源停止工作(zuo)以保(bao)護(hu)負載和電(dian)源本身。
    開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)是(shi)將(jiang)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)先整(zheng)流(liu)成直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian),在將(jiang)直(zhi)流(liu)逆(ni)(ni)變成交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian),在整(zheng)流(liu)輸(shu)出成所需要的直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。這樣開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)省去(qu)下線性(xing)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)中(zhong)的變壓(ya)器,以及電(dian)(dian)(dian)壓(ya)反饋電(dian)(dian)(dian)路(lu)。而開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)中(zhong)的逆(ni)(ni)變電(dian)(dian)(dian)路(lu)完(wan)全是(shi)數字調整(zheng),同樣能達到非常高的調整(zheng)精度。
    開關電源(yuan)的主要(yao)優(you)點(dian):
    體(ti)(ti)積小、重量輕(體(ti)(ti)積和重量只有線(xian)性電源(yuan)(yuan)的(de)20~30%)、效(xiao)率(lv)高(一般(ban)為(wei)60~70%,而(er)線(xian)性電源(yuan)(yuan)只有30~40%)、自身抗干擾性強(qiang)、輸出電壓(ya)范圍(wei)寬、模塊化。
    開關電源的主要缺(que)點:
    由于逆變電路中會產(chan)生高頻電壓,對周圍(wei)設備有一定的干擾。需要良(liang)好的屏蔽及(ji)接地
    開關(guan)電(dian)(dian)(dian)源就(jiu)(jiu)是(shi)用通過電(dian)(dian)(dian)路(lu)控制開關(guan)管進(jin)行(xing)高速(su)的(de)(de)道通與截止.將(jiang)直流電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)化為(wei)高頻率(lv)(lv)的(de)(de)交流電(dian)(dian)(dian)提供給變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)進(jin)行(xing)變(bian)(bian)壓(ya)(ya),從而產生所需(xu)要的(de)(de)一(yi)組或多組電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)!轉(zhuan)(zhuan)華為(wei)高頻交流電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)原因是(shi)高頻交流在變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)路(lu)中(zhong)的(de)(de)效率(lv)(lv)要比50Hz高很(hen)多.所以開關(guan)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)可以做的(de)(de)很(hen)小,而且工作時不是(shi)很(hen)熱!!成本很(hen)低.如(ru)果(guo)不將(jiang)50Hz變(bian)(bian)為(wei)高頻那開關(guan)電(dian)(dian)(dian)源就(jiu)(jiu)沒有意義(yi)!!開關(guan)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)也不神(shen)秘.就(jiu)(jiu)是(shi)一(yi)個普通的(de)(de)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)!這就(jiu)(jiu)是(shi)開關(guan)電(dian)(dian)(dian)源。
    開(kai)關(guan)電(dian)源,是通過(guo)電(dian)子技術(shu)實現(xian)的,主(zhu)要環節(jie):整(zheng)流成(cheng)直流電(dian)——逆變(bian)成(cheng)所需電(dian)壓(ya)的交流電(dian)(主(zhu)要來調整(zheng)電(dian)壓(ya))——再經過(guo)整(zheng)流成(cheng)直流電(dian)壓(ya)輸出。
    開關電源的結構中由(you)于(yu)中間沒有變壓(ya)器和散(san)熱片,因而體積非(fei)常(chang)小。同時(shi),開關電源內部都是(shi)電子元件,效率(lv)高、發熱小。雖然,具有電磁干擾等缺(que)點,但現在的屏蔽技術已經非(fei)常(chang)到(dao)位。
    開關電源大(da)體(ti)(ti)可(ke)以分(fen)為隔離和非隔離兩種,隔離型的必定(ding)(ding)有(you)開關變壓器,而非隔離的未(wei)必一定(ding)(ding)有(you)。
    簡單地(di)說(shuo),開(kai)關電源的(de)工(gong)作原理(li)是:
    1.交流電源輸入經整(zheng)流濾(lv)波成直流;
    2.通過高頻PWM(脈(mo)沖寬度調制)信號控制開(kai)關管,將那個直流加到開(kai)關變壓(ya)器初級上;
    3.開關變壓器次級(ji)感應出高頻電壓,經整流濾波供(gong)給負(fu)載;
    4.輸(shu)出(chu)部分通(tong)過一定的電(dian)(dian)路反饋給控制電(dian)(dian)路,控制PWM占(zhan)空比(bi),以達到穩定輸(shu)出(chu)的目的.
    交流電(dian)源輸(shu)入時一(yi)般要(yao)經過厄流圈一(yi)類的(de)東西,過濾(lv)掉電(dian)網(wang)上的(de)干擾,同時也過濾(lv)掉電(dian)源對電(dian)網(wang)的(de)干擾;在功率(lv)相(xiang)同時,開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)越高,開(kai)關(guan)變壓器的(de)體積就(jiu)越小,但對開(kai)關(guan)管的(de)要(yao)求就(jiu)越高;開(kai)關(guan)變壓器的(de)次(ci)級(ji)可以(yi)有多(duo)個(ge)繞組或(huo)一(yi)個(ge)繞組有多(duo)個(ge)抽頭(tou),以(yi)得到需要(yao)的(de)輸(shu)出;一(yi)般還應該增加一(yi)些保護電(dian)路,比(bi)如空載、短路等保護,否則(ze)可能會燒毀開(kai)關(guan)電(dian)源。
    以上說的就是開關電源的大(da)致(zhi)工作原(yuan)理。
    其實現在已經有(you)了(le)集成度(du)非常高的(de)專用(yong)芯(xin)片,可以使外圍電路非常簡單,甚至做到免(mian)調試。
    例如TOP系列的開(kai)關(guan)電(dian)源芯(xin)片(或稱模塊(kuai)),只要配合(he)一些阻容元件(jian),和一個開(kai)關(guan)變壓器,就可以(yi)做成一個基本的開(kai)關(guan)電(dian)源。
    開關電源&線性電源
    開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的主要工作(zuo)原理就是上橋(qiao)和(he)下(xia)橋(qiao)的Mos管(guan)輪流(liu)導(dao)通(tong),首先電(dian)(dian)(dian)流(liu)通(tong)過上橋(qiao)Mos管(guan)流(liu)入,利(li)用線圈的存儲功(gong)能,將電(dian)(dian)(dian)能集聚在(zai)線圈中,最(zui)后(hou)關(guan)閉(bi)上橋(qiao)Mos管(guan),打(da)開(kai)下(xia)橋(qiao)的Mos管(guan),線圈和(he)電(dian)(dian)(dian)容持續給外部供電(dian)(dian)(dian)。然后(hou)又關(guan)閉(bi)下(xia)橋(qiao)Mos管(guan),再(zai)打(da)開(kai)上橋(qiao)讓電(dian)(dian)(dian)流(liu)進入,就這(zhe)樣重(zhong)復進行,因(yin)為要輪流(liu)開(kai)關(guan)Mos管(guan),所以稱(cheng)為開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)。
    而(er)線(xian)性(xing)電(dian)源就不(bu)一(yi)樣了(le),由于沒有開(kai)關(guan)介入(ru),使得上水管一(yi)直在放水,如(ru)果有多(duo)的(de)(de),就會(hui)漏(lou)出來,這(zhe)就是(shi)我(wo)們(men)經(jing)常(chang)看到的(de)(de)某些(xie)線(xian)性(xing)電(dian)源的(de)(de)Mos管發熱量(liang)很(hen)大,用不(bu)完的(de)(de)電(dian)能,全部轉換(huan)成了(le)熱能。從這(zhe)個角(jiao)度來看,線(xian)性(xing)電(dian)源的(de)(de)轉換(huan)效率就非常(chang)低了(le),而(er)且熱量(liang)高(gao)的(de)(de)時候(hou),元件的(de)(de)壽命勢必要下降(jiang),影響最終(zhong)的(de)(de)使用效果 。
    開(kai)關(guan)電源(yuan)和線性電源(yuan)的區別主要是他們的工作方式(shi)。
    線(xian)性(xing)電(dian)源功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)工作(zuo)在(zai)線(xian)性(xing)狀態,也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)說他(ta)(ta)一(yi)用起來(lai)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)就(jiu)是(shi)(shi)一(yi)直(zhi)在(zai)工作(zuo),所以也(ye)就(jiu)導致他(ta)(ta)的(de)工作(zuo)效率(lv)低(di)(di),一(yi)般在(zai)50%~60%,還得說他(ta)(ta)是(shi)(shi)很好的(de)線(xian)性(xing)電(dian)源。線(xian)性(xing)電(dian)源的(de)工作(zuo)方式,使他(ta)(ta)從(cong)高壓(ya)變低(di)(di)壓(ya)必須(xu)有將壓(ya)裝置,一(yi)般的(de)都是(shi)(shi)變壓(ya)器(qi),也(ye)有別的(de)像(xiang)KX電(dian)源,再經過整(zheng)流(liu)輸出直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)。這樣(yang)一(yi)來(lai)他(ta)(ta)的(de)體積也(ye)就(jiu)很大,笨重(zhong),效率(lv)低(di)(di)、發熱量也(ye)大。他(ta)(ta)也(ye)有他(ta)(ta)的(de)優點:紋(wen)波小(xiao),調整(zheng)率(lv)好,對外干擾小(xiao)。適合(he)用與(yu)模擬電(dian)路,各類(lei)放大器(qi)等(deng)。
    開(kai)關(guan)(guan)電源(yuan)。他的(de)(de)(de)(de)功率器件工(gong)作在開(kai)關(guan)(guan)狀態(tai),(一開(kai)一關(guan)(guan),一開(kai)一關(guan)(guan),頻率非(fei)常快,一般(ban)的(de)(de)(de)(de)平板開(kai)關(guan)(guan)電源(yuan)頻率在100~200KHz,模(mo)塊電源(yuan)在300~500KHZ).這(zhe)樣他的(de)(de)(de)(de)損耗就小(xiao),效率也就高(gao),對變壓(ya)器也有(you)(you)了要求,要用(yong)高(gao)磁導率的(de)(de)(de)(de)材料來(lai)做.有(you)(you)點墨跡了,他的(de)(de)(de)(de)變壓(ya)器就是一個字(zi)小(xiao).效率80%~90%吧.據說美國最(zui)好(hao)的(de)(de)(de)(de)VICOR模(mo)塊高(gao)達99%.開(kai)關(guan)(guan)電源(yuan)的(de)(de)(de)(de)效率高(gao)體(ti)積小(xiao),但(dan)是和線性(xing)電源(yuan)比他的(de)(de)(de)(de)紋(wen)波(bo),電壓(ya)電流調整(zheng)率就有(you)(you)折(zhe)扣了 。
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