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開關電源和線性電源之間的區別

鉅大LARGE  |  點擊量:1539次  |  2020年05月26日  

每種拓撲都有其自身的特點和適用場合。一些拓撲適用于離線式(電網供電的)AC/DC變換器。其中有些適合小功率輸出(<200W),有些適合大功率輸出;有些適合高壓輸入(≥220VAC),有些適合120VAC或者更低輸入的場合;有些在高壓直流輸出(>~200V)或者多組(4~5組以上)輸出場合有的優勢;有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數與可靠性之間有較好的折中。較小的輸入/輸出紋波和噪聲也是選擇拓撲經常考慮的因素。


一些拓撲更適用于DC/DC變換器。選擇時還要看是大功率還是小功率,高壓輸出還是低壓輸出,以及是否要求器件盡量少等。另外,有些拓撲自身有缺陷,需要附加復雜且難以定量分析的電路才能工作。


因此,要恰當選擇拓撲,熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。


開關電源常用拓撲:


buck開關型調整器拓撲、boost開關調整器拓撲、反極性開關調整器拓撲、推挽拓撲、正激變換器拓撲、雙端正激變換器拓撲、交錯正激變換器拓撲、半橋變換器拓撲、全橋變換器拓撲、反激變換器、電流模式拓撲和電流饋電拓撲、SCR振諧拓撲、CUK變換器拓撲。

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開關電源,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,開關電源內部都是電子元件,效率高、發熱小。雖然,具有電磁干擾等缺點,但現在的屏蔽技術已經非常到位。


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、交流電源輸入經整流濾波成直流;

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2、通過高頻PWM(脈沖寬度調制)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西,過濾掉電網上的干擾,同時也過濾掉電源對電網的干擾;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。


其實現在已經有了集成度非常高的專用芯片,可以使外圍電路非常簡單,甚至做到免調試。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,最后關閉上橋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,影響最終的使用效果。


開關電源和線性電源的區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,也就是說它一用起來功率器件就是一直在工作,所以也就導致它的工作效率低,一般在35%~60%,還得說它是很好的線性電源。線性電源的工作方式,使它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,再經過整流輸出直流電壓。這樣一來它的體積也就很大,笨重,效率低、發熱量也大。它也有它的優點:紋波小,調整率好,對外干擾小。適合用于模擬電路,各類放大器等。


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