線性直流電源與開(kāi)關(guān)電源的有哪些區(qū)別

關(guān)于電路結(jié)構(gòu)，究竟是線性電源還是開(kāi)關(guān)電源，要看具體場(chǎng)合，合理采用。這兩種電路，國(guó)際國(guó)內(nèi)都大量使用，各有各的特點(diǎn)。線性電源以其精度高，性能優(yōu)越而被廣泛應(yīng)用。開(kāi)關(guān)電源因省去了笨重的工頻變壓器而使體積和重量都有不同程度的減少，減輕，也被廣泛地應(yīng)用在許多輸出電壓、輸出電流較為穩(wěn)定的場(chǎng)合。

一、線性電源

線性電源的主電路如下：

通俗的說(shuō)，可控硅是一個(gè)控制電壓的器件，由于可控硅的導(dǎo)通角是可以用電路來(lái)控制的，固此隨著輸出電壓Uo的大小變化，可控硅的導(dǎo)通角也隨著變化。加在主變壓器初級(jí)的電壓Ui也隨之變化。

也就是~220V市電經(jīng)可控硅控制后只有一部分加在主變壓器的初級(jí)。當(dāng)輸出電壓Uo較高時(shí)，可控硅導(dǎo)通角較大，大部分市電電壓被可控硅“放過(guò)來(lái)了”（如上圖所示），因而加在變壓器初級(jí)的電壓，即Ui較高，這當(dāng)然經(jīng)整流濾波后輸出電壓也就比較高了。

而當(dāng)輸出電壓Uo很低時(shí)，可控硅導(dǎo)通角很小，絕大部分市電電壓被可控硅“卡斷了”（如下圖所示），只讓很低的電壓加在變壓器初級(jí)，即Ui很低，這當(dāng)然經(jīng)整流濾波后輸出電壓也就很低了。

實(shí)際上在可控硅電源的輸出端再串一只大功率三極管（實(shí)際是多只并聯(lián)）就是線性電源，控制電路只要輸出一個(gè)小電流到三極管的基極, 就能控制三極管的輸出大電流，使得電源系統(tǒng)在可控硅電源的基礎(chǔ)上又穩(wěn)壓一次，因而這種線性穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓性能要優(yōu)于開(kāi)關(guān)電源1-3個(gè)數(shù)量級(jí)。

二、開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)電源的主電路如下：

由電路可以看出，市電經(jīng)整流濾波后變?yōu)?11V高壓，經(jīng)K1~K4功率開(kāi)關(guān)管有序工作后，變?yōu)槊}沖信號(hào)加至高頻變壓器的初級(jí)，脈沖的高度始終為311V。當(dāng)K1,K4開(kāi)通時(shí),311V高壓電流經(jīng)K1正向流入主變壓器初級(jí)，經(jīng)K4流出，在變壓器初級(jí)形成一個(gè)正向脈沖，同理，當(dāng)K2,K3開(kāi)通時(shí),311V高壓電流經(jīng)K3反向流入主變壓器初級(jí)，經(jīng)K2流出，在變壓器初級(jí)形成一個(gè)反向脈沖。這樣，在變壓器次級(jí)就形成一系列正反向脈沖，經(jīng)整流濾波后形成直流電壓。當(dāng)輸出電壓Uo較高時(shí)，脈沖寬度就寬，當(dāng)輸出電壓Uo較低時(shí)，脈沖寬度就窄，因此開(kāi)關(guān)管實(shí)際上是一個(gè)控制脈沖寬窄的裝置。

目前制作開(kāi)關(guān)電源所采用的各種PWM集成芯片，主要是從輸出電壓變化范圍小，輸出電流較為穩(wěn)定的角度來(lái)設(shè)計(jì)的。

但所謂PWM芯片，是一種脈寬調(diào)制器，當(dāng)輸出電壓較高，輸出電流較大時(shí)，電源內(nèi)部的開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)間較長(zhǎng)而關(guān)斷時(shí)間較短：

而當(dāng)輸出功率較小時(shí)，脈沖寬度就較窄：

但這種脈沖寬度不是可以無(wú)限制的變窄的，脈沖寬度的變化范圍，即調(diào)節(jié)范圍僅是10%—90%。這一特點(diǎn)決定了這種PWM芯片，并不適用于一個(gè)從0電壓起調(diào)的所謂連續(xù)可調(diào)的電源。例如一臺(tái)500V5A的開(kāi)關(guān)電源，當(dāng)它輸出達(dá)500V5A時(shí)，控制脈沖最寬，形如：

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而當(dāng)輸出電壓降至50V5A時(shí)，控制脈沖的寬度降到最寬脈沖的10%, 形如：

這已降到最窄了。

如果輸出電壓電流繼續(xù)下降，要求控制脈沖繼續(xù)變窄，但PWM電路已無(wú)法滿足，這時(shí)電路變?yōu)殚g歇工作, 形如：

脈沖時(shí)有時(shí)無(wú)，一陣一陣的，電源內(nèi)會(huì)發(fā)出噪音，紋波等也會(huì)變大，電性能變差，所謂“低端不穩(wěn)定”，事實(shí)上已經(jīng)成為不合格品。為了解決這一問(wèn)題，我公司采取新的技術(shù)措施，才能較好地解決（不再詳述）。

三、線性電源與開(kāi)關(guān)電源的比較

1、線性電源精度好（優(yōu)于開(kāi)關(guān)電源1—3個(gè)數(shù)量級(jí)），紋波小，調(diào)整率好，對(duì)外干擾小，適用多種場(chǎng)合。

2、線性電源功率器件工作在線性狀態(tài)，因此損耗相對(duì)開(kāi)關(guān)電源較高一點(diǎn)，效率上開(kāi)關(guān)電源好一些。

3、開(kāi)關(guān)電源的尺寸相比線性電源要小但是開(kāi)關(guān)電源有污染電網(wǎng)和幅射干擾的問(wèn)題。

4、開(kāi)關(guān)電源不適宜用做在輸出高電壓大電流時(shí)0電壓起調(diào)的連續(xù)可調(diào)的場(chǎng)合，但適用于固定輸出或相對(duì)固定輸出對(duì)輻射干擾沒(méi)有太大要求的場(chǎng)合。

5、維修上線性電源相對(duì)便于維修。而開(kāi)關(guān)電源由于元件密集，給維修帶來(lái)一定難度。另外，由于電路與線性電源截然不同，維修人員的技術(shù)素質(zhì)要求較高，要用示波器才能觀察到電路各點(diǎn)的工作狀態(tài)。