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    线​性​电​源​和​开​关​电​源​的​区​别
    阅读:      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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    深圳市领测仪器仪表有限公司

    联系人:马先生

    电话:13923768442

    手机:13923768442

    传真:0769-23076272

    邮箱:mamin@linece.net

    邮编:518000

    地址:松山湖中小科技企业创业园1栋2楼
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