
開關(guan) 電源與(yu) 線性電源的本質區別:
1、開關(guan) 電源是直流電轉變為(wei) 高頻脈衝(chong) 電流,將電能儲(chu) 存到電感、電容元件中,利用電感、電容的特性將電能按預定的要求釋放出來來改變輸出電壓或電流的; 線性電源沒有高頻脈衝(chong) 和儲(chu) 存元件,它利用元器件線性特性在負載變化時瞬間反饋控製輸入達到穩定電壓和電流的。
2、開關(guan) 電源可以降壓,也可以升壓;線性電源隻能降壓。
3、開關(guan) 電源效率高;線性電源效率低。
4、線性電源控製速度快,波紋小;開關(guan) 電源波紋大。





開關(guan) 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(chu) 功能,將電能集聚在線圈中,最後關(guan) 閉上橋MOS管,打開下橋的MOS管,線圈和電容持續給外部供電。然後又關(guan) 閉下橋MOS管,再打開上橋讓電流進入,就這樣重複進行,因為(wei) 要輪流開關(guan) MOS管,所以稱為(wei) 開關(guan) 電源。
而線性電源就不一樣了,線性穩壓電源(LDO)是通過改變晶體(ti) 管的導通程度來改變和控製其輸出的電壓和電流,在線性穩壓電源(LDO)中晶體(ti) 管相當於(yu) 一個(ge) 可變電阻,串接在供電回路中。由於(yu) 沒有開關(guan) 介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就會(hui) 漏出來,這就是我們(men) 經常看到的某些線性電源的MOS管發熱量很大,用不完的電能,全部轉換成了熱能。從(cong) 這個(ge) 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。也就是說,開關(guan) 電源和線性電源的區別主要是他們(men) 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(cong) 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(ti) 積也就很大,笨重,效率低、發熱量也大。他也有他的優(you) 點:紋波小,調整率好,對外幹擾小。適合用與(yu) 模擬電路,各類放大器等
所有的穩壓器都采用反饋( Feedback)以使輸出電壓穩定。輸出電壓是通過電阻分壓器進行采樣的(圖6),並且該分壓信號反饋到誤差放大器的一個(ge) 輸入端,誤差放大器的另一個(ge) 輸入端接參考電壓,誤差放大器將會(hui) 調整輸出到導通管(Pass Transistor)的輸出電流以保持直流電壓(DC Valtage)的穩定輸出。
為(wei) 了達到穩定的回路就必須使用負反饋(Negative Feedback)。負反饋,有時亦稱為(wei) 改變極性的反饋(degenerative feedback),與(yu) 源信號的極性相反。
開關(guan) 電源就是用通過電路控製開關(guan) 管進行高速的道通與(yu) 截止.將直流電轉化為(wei) 高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓,從(cong) 而產(chan) 生所需要的一組或多組電壓!轉化為(wei) 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(guan) 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(wei) 高頻那開關(guan) 電源就沒有意義(yi) !!開關(guan) 變壓器也不神秘.就是一個(ge) 普通的變壓器!這就是開關(guan) 電源。
開關(guan) 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(guan) 電源的結構中由於(yu) 中間沒有變壓器和散熱片,因而體(ti) 積非常小。同時,開關(guan) 電源內(nei) 部都是電子元件,效率高、發熱小。雖然,具有電磁幹擾等缺點,但現在的屏蔽技術已經非常到位。
開關(guan) 電源大體(ti) 可以分為(wei) 隔離和非隔離兩(liang) 種,隔離型的必定有開關(guan) 變壓器,而非隔離的未必一定有。
簡單地說,開關(guan) 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(脈衝(chong) 寬度調製)信號控製開關(guan) 管,將那個(ge) 直流加到開關(guan) 變壓器初級上;
3.開關(guan) 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製電路,控製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(dong) 西,過濾掉電網上的幹擾,同時也過濾掉電源對電網的幹擾;在功率相同時,開關(guan) 頻率越高,開關(guan) 變壓器的體(ti) 積就越小,但對開關(guan) 管的要求就越高;開關(guan) 變壓器的次級可以有多個(ge) 繞組或一個(ge) 繞組有多個(ge) 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(hui) 燒毀開關(guan) 電源。
以上說的就是開關(guan) 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(zhuan) 用芯片,可以使外圍電路非常簡單,甚至做到免調試。
例如TOP係列的開關(guan) 電源芯片(或稱模塊),隻要配合一些阻容元件,和一個(ge) 開關(guan) 變壓器,就可以做成一個(ge) 基本的開關(guan) 電源。
線性電源(Linear power supply)是先將交流電經過變壓器降低電壓幅值,再經過整流電路整流後,得到脈衝(chong) 直流電,後經濾波得到帶有微小波紋電壓的直流電壓。要達到高精度的直流電壓,必須經過穩壓電路進行穩壓。
線性電源的電壓反饋電路是工作在線性(放大)狀態,開關(guan) 電源是指用於(yu) 電壓調整的管子工作在飽和和截止區,即開關(guan) 狀態的。
線性電源一般是將輸出電壓取樣然後與(yu) 參考電壓送入比較電壓放大器,此電壓放大器的輸出作為(wei) 電壓調整管的輸入,用以控製調整管使其結電壓隨輸入的變化而變化,從(cong) 而調整其輸出電壓,但開關(guan) 電源是通過改變調整管的開和關(guan) 的時間即改變占空比來改變輸出電壓的!
從(cong) 其主要特點上看:線性電源技術很成熟,製作成本較低,可以達到很高的穩定度,波紋較小,自身的幹擾和噪聲都比較小,但因為(wei) 工作在工頻(50Hz),變壓器的體(ti) 積比較大,效率偏低(一般滿載工作的效率隻有80%左右)整體(ti) 體(ti) 積較大,顯得較笨重.且輸入電壓範圍要求高;而開關(guan) 電源是工作的高頻狀態,變壓器的體(ti) 積比較小,相對比較輕便,但是輸出紋波較線性電源要大,但因結構簡單,成本低,效率高(市麵上的開關(guan) 電源的效率也可達90%以上)在很多場合已經替代了線性電源,是未來電源發展的趨勢。
線性穩壓電源(LDO)是通過改變晶體(ti) 管的導通程度來改變和控製其輸出的電壓和電流,在線性穩壓電源(LDO)中晶體(ti) 管相當於(yu) 一個(ge) 可變電阻,串接在供電回路中。由於(yu) 可變電阻與(yu) 負載流過相同的電流,因此要消耗掉大量的能量並導致升溫,電壓轉換效率低。線性穩壓電源(LDO)有一個(ge) 共同的特點就是它的功率器件調整管工作在線性區,靠調整管極間的電壓降來穩定輸出。由於(yu) 調整管靜態損耗大,需要安裝一個(ge) 很大的散熱器給它散熱。由於(yu) 線性電源的變壓器工作在工頻 (50Hz)上,所以質量較大。
線性穩壓電源(LDO)常用於(yu) 低壓場合,像LDO需要滿足一定的電壓差。輸出電壓調整率和紋波比較好,效率比較低,需要的外圍元器件比較少,成本低。電路比較簡單。
線性穩壓電源(LDO)優(you) 點是穩定性高,紋波小,可靠性高,易做成多路輸出連續可調的電源。缺點是體(ti) 積大、較笨重、效率相對較低。這類穩壓電源又有很多種,從(cong) 輸出性質可分為(wei) 穩壓電源、穩流電源和集穩壓、穩流於(yu) 一身的穩壓穩流(雙穩)電源。從(cong) 輸出值來看可分固定輸出電源、波段開關(guan) 調整式和電位器連續可調式幾種。從(cong) 輸出指示上可分指針指示型和數字顯示式型等。
開關(guan) 電源適用於(yu) 全電壓範圍,不需要壓差,可以采用不同的電路拓撲實現不同的輸出要求。調整率和輸出紋波不如線性電源,效率高。需要外圍元件多,成本高。電路相對複雜。開關(guan) 型直流穩壓電源它的電路型式主要有單端反激式、單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線性穩壓電源(LDO)的根本區別在於(yu) 電路中的變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲(zi) 到幾兆赫茲(zi) 。功率管不是工作在線性區,而是飽和及截止區,即工作在開關(guan) 狀態;開關(guan) 型直流穩壓電源也因此而得名。
線性穩壓電源(LDO)和開關(guan) 電源最大的區別是線性穩壓電源(LDO)中管子(無論是雙極型還是MOSFET)工作於(yu) 線性(放大)狀態,而開關(guan) 電源中管子工作於(yu) 開關(guan) 狀態(飽和-截止)。線性穩壓電源(LDO)和開關(guan) 電源也因此而得名。




半波整流電路,加二極管變成斷開的半正弦波,再加電容半波變成連續的脈動直流波
原文鏈接:https://blog.csdn.net/chenhuanqiangnihao/article/details/122604004


2022-04-07


