一文讀懂線性電源與開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別

時(shí)間：2021-09-06 15:21:21

關(guān)鍵字：開(kāi)關(guān)電源線性電源

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[導(dǎo)讀]線性電源是先將交流電經(jīng)過(guò)變壓器變壓，再經(jīng)過(guò)整流電路整流濾波得到未穩(wěn)定的直流電壓，要達(dá)到高精度的直流電壓，必須經(jīng)過(guò)電壓反饋調(diào)整輸出電壓。從主要性能上看，這種電源技術(shù)很成熟，可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源具有的干擾與噪音。電壓反饋電路是工作在線性狀態(tài)，調(diào)整管上有一...

線性電源是先將交流電經(jīng)過(guò)變壓器變壓，再經(jīng)過(guò)整流電路整流濾波得到未穩(wěn)定的直流電壓，要達(dá)到高精度的直流電壓，必須經(jīng)過(guò)電壓反饋調(diào)整輸出電壓。從主要性能上看，這種電源技術(shù)很成熟，可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源具有的干擾與噪音。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(shí)，調(diào)整管的功耗太大，轉(zhuǎn)換效率低。

線性電源是指用于電壓調(diào)整的管子工作在線性區(qū)。與之對(duì)應(yīng)的還有開(kāi)關(guān)電源是指用于電壓調(diào)整的管子工作在飽和和截至區(qū)即開(kāi)關(guān)狀態(tài)的。

線性電源一般是將輸出電壓取樣然后與參考電壓送入比較電壓放大器，此電壓放大器的輸出作為電壓調(diào)整管的輸入，用以控制調(diào)整管使其結(jié)電壓隨輸入的變化而變化，從而調(diào)整其輸出電壓。但開(kāi)關(guān)電源是通過(guò)改變調(diào)整管的開(kāi)和關(guān)的時(shí)間即占空比來(lái)改變輸出電壓的。

線性電源用于電壓調(diào)整的管子工作在線性區(qū)。與之對(duì)應(yīng)的還有開(kāi)關(guān)電源是指用于電壓調(diào)整的管子工作在飽和和截至區(qū)即開(kāi)關(guān)狀態(tài)的。

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(hù)電路等。線性電源是先將交流電經(jīng)過(guò)變壓器變壓，再經(jīng)過(guò)整流電路整流濾波得到未穩(wěn)定的直流電壓，要達(dá)到高精度的直流電壓，必須經(jīng)過(guò)電壓反饋調(diào)整輸出電壓，這種電源技術(shù)很成熟，可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源具有的干擾與噪音。但是它的缺點(diǎn)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(dāng)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(shí)，致使調(diào)整管的功耗太大，轉(zhuǎn)換效率低，還要安裝很大的散熱片。這種電源不適合計(jì)算機(jī)等設(shè)備的需要，將逐步被開(kāi)關(guān)電源所取代。

對(duì)比開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)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(hù)電路。它們的功能是：

1、輸入電網(wǎng)濾波器：消除來(lái)自電網(wǎng)，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、電器的開(kāi)關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的干擾，同時(shí)也防止開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散。

2、輸入整流濾波器：將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為變換器提供直流電壓。

3、逆變器：是開(kāi)關(guān)電源的關(guān)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(shí)還防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾。

5、控制電路：檢測(cè)輸出直流電壓，并將其與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)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(hù)電路：當(dāng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流短路時(shí)，保護(hù)電路使開(kāi)關(guān)電源停止工作以保護(hù)負(fù)載和電源本身。

開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源省去下線性電源中的變壓器，以及電壓反饋電路。而開(kāi)關(guān)電源中的逆變電路完全是數(shù)字調(diào)整，同樣能達(dá)到非常高的調(diào)整精度。

開(kāi)關(guān)電源的主要工作原理就是上橋和下橋的Mos管輪流導(dǎo)通，首先電流通過(guò)上橋Mos管流入，利用線圈的存儲(chǔ)功能，將電能集聚在線圈中，最后關(guān)閉上橋Mos管，打開(kāi)下橋的Mos管，線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關(guān)閉下橋Mos管，再打開(kāi)上橋讓電流進(jìn)入，就這樣重復(fù)進(jìn)行，因?yàn)橐喠鏖_(kāi)關(guān)Mos管，所以稱為開(kāi)關(guān)電源。

而線性電源就不一樣了，由于沒(méi)有開(kāi)關(guān)介入，使得上水管一直在放水，如果有多的，就會(huì)漏出來(lái)，這就是我們經(jīng)?？吹降哪承┚€性電源的Mos管發(fā)熱量很大，用不完的電能，全部轉(zhuǎn)換成了熱能。從這個(gè)角度來(lái)看，線性電源的轉(zhuǎn)換效率就非常低了，而且熱量高的時(shí)候，元件的壽命勢(shì)必要下降，影響最終的使用效果。

主要區(qū)別

開(kāi)關(guān)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(shuō)他一用起來(lái)功率器件就是一直在工作，所以也就導(dǎo)致他的工作效率低，一般在50[[%]]~60[[%]]，還得說(shuō)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(guò)整流輸出直流電壓。這樣一來(lái)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(diǎn)：紋波小，調(diào)整率好，對(duì)外干擾小。適合用與模擬電路，各類放大器等。

開(kāi)關(guān)電源，他的功率器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，(一開(kāi)一關(guān)，一開(kāi)一關(guān)，頻率非常快，一般的平板開(kāi)關(guān)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(duì)變壓器也有了要求，要用高磁導(dǎo)率的材料來(lái)做。有點(diǎn)墨跡了，他的變壓器就是一個(gè)字小.效率80%～90%吧.據(jù)說(shuō)美國(guó)最好的VICOR模塊高達(dá)99%。開(kāi)關(guān)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。

線性電源主回路的工作過(guò)程是輸入電源先經(jīng)預(yù)穩(wěn)壓電路進(jìn)行初步交流穩(wěn)壓后,通過(guò)主工作變壓器隔離整流變換成直流電源,再經(jīng)過(guò)控制電路和單片微處理控制器的智能控制下對(duì)線性調(diào)整元件進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié),使之輸出高精度的直流電壓源。

1、電源變壓器及整流:將380V的交流電變換成所需的直流電。

2、預(yù)穩(wěn)壓電路:采用繼電器元件或可控硅元件對(duì)輸入的交流或直流電壓進(jìn)行預(yù)調(diào)整和初步穩(wěn)壓,從而降低線性調(diào)整元件的功耗,提高工作效率.并確保輸出電壓源高精度和高穩(wěn)定。

3、線性調(diào)整元件:對(duì)濾波后的直流電壓進(jìn)行精細(xì)調(diào)整,使輸入電壓達(dá)到所需要的值和精度要求。

4、濾波電路:對(duì)直流電源的脈動(dòng)波,干擾,噪聲進(jìn)行最大限度的阻止,和吸收,從而保證直流電源的輸出電壓低紋波、低噪聲、低干擾。

5、單片機(jī)控制系統(tǒng):單片微處理控制器對(duì)檢測(cè)到的各種信號(hào)進(jìn)行比較、判斷、計(jì)算、分析等處理后,再發(fā)出相應(yīng)的控制指令使直流穩(wěn)壓電源整體穩(wěn)壓系統(tǒng)工作正常、可靠、協(xié)調(diào)。

6、輔助電源及基準(zhǔn)電壓源:為直流穩(wěn)壓系統(tǒng)提供高精度的基準(zhǔn)電壓源及電子電路工作所需要的電源。

7、電壓取樣及電壓調(diào)節(jié):檢測(cè)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓值及設(shè)定調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓值。

8、比較放大電路:將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓值與基準(zhǔn)源的電壓進(jìn)行比較取得誤差電壓信號(hào)后,進(jìn)行放大反饋及控制線性調(diào)整元件而保證輸出電壓穩(wěn)定。

9、電流檢測(cè)電路:取得直流穩(wěn)壓電源輸出電流值,作限流或保護(hù)控制的信息。

10、驅(qū)動(dòng)電路:為驅(qū)動(dòng)可執(zhí)行元件而設(shè)置的功率放大電路。

11、顯示器:直流穩(wěn)壓電源輸出電壓值及輸出電流值的顯示。

線性電源用途

線性電源產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設(shè)備等。