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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,開關電源次之,他是由很高的開關速度的變壓器和開關管,特點是重量小,容量大,輸出質量高,相控電原用在要求不高,電流特大的場合
    線性電源,開關電源區別
    線性電源的調整管工作在放大狀態,因而發熱量大,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。
    開關電源的調整管工作在飽和和截至狀態,因而發熱量小,效率高(75%以上)而且省掉了大體積的變壓器。但開關電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波(50mV at 5V output typical),在輸出端并接穩壓二極管可以改善,另外由于開關管工作是會產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在多數用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電源)。還有,開關電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來比較麻煩
    開關電源和線性電源在內部結構上是完全不一樣的,開關電源顧名思義有開關動作,它利用變占空比或變頻的方法實現不同的電壓,實現較為復雜,最大的優點是高效率,一般在90%以上,缺點是文波和開關噪聲較大,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動作,屬于連續模擬控制,內部結構相對簡單,芯片面積也較小,成本較低,優點是成本低,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過變壓器變壓,再經過整流電路整流濾波得到未穩定的直流電壓,要達到高精度的直流電壓,必須經過電壓反饋調整輸出電壓,這種電源技術很成熟,可以達到很高的穩定度,波紋也很小,而且沒有開關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,調整管上有一定的電壓降,在輸出較大工作電流時,致使調整管的功耗太大,轉換效率低,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,將逐步被開關電源所取代。
    二、開關電源的原理:
    開關電源主要包括輸入電網濾波器、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、輸入電網濾波器:消除來自電網,如電動機的啟動、電器的開關、雷擊等產生的干擾,同時也防止開關電源產生的高頻噪聲向電網擴散。
    2、輸入整流濾波器:將電網輸入電壓進行整流濾波,為變換器提供直流電壓。
    3、逆變器:是開關電源的關鍵部分。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定。
    6、保護電路:當開關電源發生過電壓、過電流短路時,保護電路使開關電源停止工作以保護負載和電源本身。
    開關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。而開關電源中的逆變電路完全是數字調整,同樣能達到非常高的調整精度。
    開關電源的主要優點:
    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。
    開關電源的主要缺點:
    由于逆變電路中會產生高頻電壓,對周圍設備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地
    開關電源就是用通過電路控制開關管進行高速的道通與截止.將直流電轉化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓,從而產生所需要的一組或多組電壓!轉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變為高頻那開關電源就沒有意義!!開關變壓器也不神秘.就是一個普通的變壓器!這就是開關電源。
    開關電源,是通過電子技術實現的,主要環節:整流成直流電——逆變成所需電壓的交流電(主要來調整電壓)——再經過整流成直流電壓輸出。
    開關電源的結構中由于中間沒有變壓器和散熱片,因而體積非常小。同時,開關電源內部都是電子元件,效率高、發熱小。雖然,具有電磁干擾等缺點,但現在的屏蔽技術已經非常到位。
    開關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變壓器,而非隔離的未必一定有。
    簡單地說,開關電源的工作原理是:
    1.交流電源輸入經整流濾波成直流;
    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.開關變壓器次級感應出高頻電壓,經整流濾波供給負載;
    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,以達到穩定輸出的目的.
    交流電源輸入時一般要經過厄流圈一類的東西,過濾掉電網上的干擾,同時也過濾掉電源對電網的干擾;在功率相同時,開關頻率越高,開關變壓器的體積就越小,但對開關管的要求就越高;開關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電源。
    以上說的就是開關電源的大致工作原理。
    其實現在已經有了集成度非常高的專用芯片,可以使外圍電路非常簡單,甚至做到免調試。
    例如TOP系列的開關電源芯片(或稱模塊),只要配合一些阻容元件,和一個開關變壓器,就可以做成一個基本的開關電源。
    開關電源&線性電源
    開關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,最后關閉上橋Mos管,打開下橋的Mos管,線圈和電容持續給外部供電。然后又關閉下橋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Mos管,所以稱為開關電源。
    而線性電源就不一樣了,由于沒有開關介入,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??吹降哪承┚€性電源的Mos管發熱量很大,用不完的電能,全部轉換成了熱能。從這個角度來看,線性電源的轉換效率就非常低了,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 。
    開關電源和線性電源的區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,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、發熱量也大。他也有他的優點:紋波小,調整率好,對外干擾小。適合用與模擬電路,各類放大器等。
    開關電源。他的功率器件工作在開關狀態,(一開一關,一開一關,頻率非???,一般的平板開關電源頻率在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.據說美國最好的VICOR模塊高達99%.開關電源的效率高體積小,但是和線性電源比他的紋波,電壓電流調整率就有折扣了 。
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