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| 線?性?電?源?和?開?關?電?源?的?區(qū)?別 |
| 閱讀： 時間：2018/01/24 |
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試說明線性電源、相控電源、開關電源 有什么不同？開關電源有何優(yōu)點？
都是直流電 按要求不同使用不同
線性電源好
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(zhì)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(qū)別
線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)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(diào)整管工作在飽和和截至狀態(tài)，因而發(fā)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(wěn)壓二極管可以改善，另外由 于開關管工作是會產(chǎn)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?。?/p> 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(xiàn)在多數(shù)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(nèi)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(xiàn)不同的電壓， 實現(xiàn)較為復雜， 大的優(yōu)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(xù)模擬控制， 內(nèi)部結構相對簡單，芯片面積也較小，成本較低，優(yōu)點是成本低，文波噪聲小，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(jīng)過變壓器變壓， 再經(jīng)過整流電路整流濾波得到未穩(wěn)定的直 流電壓， 要達到高精度的直流電壓， 必須經(jīng)過電壓反饋調(diào)整輸出電壓， 這種電源 技術很成熟， 可以達到很高的穩(wěn)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(tài)， 調(diào)整管上有一定的電壓降， 在輸出較大工作電流時， 致使調(diào)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(wǎng)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(wǎng)濾波器：消除來自電網(wǎng)，如電動機的啟動、電器的開關、雷擊等產(chǎn) 生的干擾，同時也防止開關電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴散。
2 、輸入整流濾波器：將電網(wǎng)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(wǎng)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(diào)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(wěn)定。
6 、保護電路：當開關電源發(fā)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(shù)字調(diào)整，同樣能達到非常高的調(diào)整精度。
開關電源的主要優(yōu)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(chǎn)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(chǎn)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?yōu)楦哳l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(xiàn)的，主要環(huán)節(jié)：整流成直流電——逆變成 所需電壓的交流電（主要來調(diào)整電壓）——再經(jīng)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(nèi)部都是電子元件，效率高、發(fā)熱小。雖然，具有電磁干擾等缺點，但 現(xiàn)在的屏蔽技術已經(jīng)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(jīng)整流濾波成直流 ; 2. 通過高頻 PWM( 脈沖寬度調(diào)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(jīng)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(wěn)定輸出 的目的 .
交流電源輸入時一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西
過濾掉電網(wǎng)上的干擾
同時 也過濾掉電源對電網(wǎng)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(xiàn)在已經(jīng)有了集成度非常高的芯片
可以使外圍電路非常簡單
甚 至做到免調(diào)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，后關閉上橋 Mos 管，打開下橋的 Mos 管，線圈和電容持續(xù)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(jīng)常看到的某些線性電源的 Mos 管發(fā)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， 影響終的使用效果
。
開關電源和線性電源的區(qū)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(tài)， 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(jīng)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(fā)熱量也大。他也有他的優(yōu)點：紋波小，調(diào)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(tài)，（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?。?/p> 80 ％～ 90 ％吧．據(jù)說美國 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(diào)整率就有折扣了
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