线​性​电​源​和​开​关​电​源​的​区​别

发布时间:2018-01-24

试说明线性电源、相控电源、开关电源

有什么不同?开关电源有何优点?

   

 

都是直流电  按要求不同使用不同

线性电源好

 

他输出的是线性直流电

可以

用在要求高的场合

开关电源次之

他是由很高的开关速度的变压器和开关管

特

点是重量小

容量大

输出质量高

相控电原用在要求不高

电流特大的场合

 

  

 

线性电源,开关电源区别

 

线性电源的调整管工作在放大状态,因而发热量大,效率低(

35%

左右),需要

加体积庞大的散热片,

而且还需要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庞大。

 

开关电源的调整管工作在饱和和截至状态,因而发热量小,效率高(

75

%以上)

而且省掉了大体积的变压器。但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波

(

50mV at 5V output typical

),在输出端并接稳压二极管可以改善,另外由

于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰,也需要在电路中串连磁珠加以改

善。相对而言线性电源就没有以上缺陷,它的纹波可以做的很小(

5mV

以下)。

 

对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳,

对于电磁干扰和电源纯

净性有要求的地方

(例如电容漏电检测)

多选用线性电源。

另外当电路中需要作

隔离的时候现在多数用

DC

-

DC

来做对隔离部分供电(

DC-DC

从其工作原理上来

说就是开关电源)

。

还有,

开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦

 

 

开关电源和线性电源在内部结构上是完全不一样的,

开关电源顾名思义有开关动

作,

它利用变占空比或变频的方法实现不同的电压,

实现较为复杂,

大的优点

是高效率,一般在

90

%以上,缺点是文波和开关噪声较大,适用于对文波和噪

声要求不高的场合;

而线性电源没有开关动作,

属于连续模拟控制,

内部结构相对简单,芯片面积也较小,成本较低,优点是成本低,文波噪声小,大的缺点

是效率低。它们各有有缺点在应用上互补共存!

 

 

 

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得到未稳定的直

流电压,

要达到高精度的直流电压,

必须经过电压反馈调整输出电压,

这种电源

技术很成熟,

可以达到很高的稳定度,

波纹也很小,

而且没有开关电源具有的干

扰与噪音。

但是它的缺点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,

而且电压反馈电路是工作在线性状态,

调整管上有一定的电压降,

在输出较大工作电流时,

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。这种电源不适合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。它们的功能是:

  

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、雷击等产

生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。

  

 

2

、输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波,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得到需要的直流电

压,同时还防止高频噪声对负载的干扰。

  

 

5

、控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行放大。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:当开关电源发生过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停

止工作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,

以及电压反馈电路。

而开关电源中的逆变电路完全是数字调整,同样能达到非常高的调整精度。

  

 

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%

)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。

  

 

开关电源的主要缺点:

由于逆变电路中会产生高频电压,

对周围设备有一定的干扰。

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进行高速的道通与截止.

将直流电转化为高

频率的交流电提供给变压器进行变压,

从而产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,而且工作时不是很热!!成本很低.如果不

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。

 

     

开关电源的结构中由于中间没有变压器和散热片,

因而体积非常小。

同时,

开关电源内部都是电子元件,效率高、发热小。虽然,具有电磁干扰等缺点,但

现在的屏蔽技术已经非常到位。

 

     

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。

 

简单地说

开关电源的工作原理是

: 

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

经整流滤波供给负载

; 

4.

输出部分通过一定的电路反馈给控制电路

控制

PWM

占空比

以达到稳定输出

的目的

. 

     

交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西

过滤掉电网上的干扰

同时

也过滤掉电源对电网的干扰

;

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

以得到需要的输出

;

一般还应该增加一些保护电路

比如空载、短路

等保护

否则可能会烧毁开关电源。

 

     

以上说的就是开关电源的大致工作原理。

 

     

其实现在已经有了集成度非常高的芯片

可以使外围电路非常简单

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

就可以做成一个基本的开关电源。

 

开关电源

&

线性电源

 

  

开关电源的主要工作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,利用线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,后关闭上桥

Mos

管,打开下桥的

Mos

管,线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥

Mos

管,

再打开上桥让电流进入,

就这样重复进行,

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,使得上水管一直在放水,如

果有多的,

就会漏出来,

这就是我们经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

就非常低了,

而且热量高的时候,

元件的寿命势必要下降,

影响终的使用效果

 

。

 

     

开关电源和线性电源的区别主要是他们的工作方式。

 

线性电源功率器件工作在线性状态,

也就是说他一用起来功率器件就是一直在工

作,所以也就导致他的工作效率低,一般在

50%~60%

,还得说他是很好的线性电

源。

线性电源的工作方式,

使他从高压变低压必须有将压装置,

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,对外干

扰小。适合用与模拟电路,各类放大器等。

 

     

开关电源。他的功率器件工作在开关状态,(一开一关,一开一关,频率

非常快,

一般的平板开关电源频率在

100~200KHz

,

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

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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