直流稳压开关电源和线性电源的区别

硬件工程师培训:直流稳压开关电源和线性电源的区别


     开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止.将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压!转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多.所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热!!成本很低.如果不将50Hz 变为高频那开关电源就没有意义!!开关变压器也不神秘.就是一个普通的变压器!这就是开关电源。

  开关电源,是通过电子技术实现的,主要环节:整流成直流电——逆变成所需电压的交流电(主要来调整电压)——再经过整流成直流电压输出。

  开关电源的结构中由于中间没有变压器和散热片,因而体积非常小。同时,开关电源内部都是电子元件,效率高、发热小。虽然,具有电磁干扰等缺点,但现在的屏蔽技术已经非常到位。

  开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。

  简单地说,开关电源的工作原理是:

  1.交流电源输入经整流滤波成直流;

  2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;

  3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;

  4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.

  交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小, 但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护, 否则可能会烧毁开关电源。

  以上说的就是开关电源的大致工作原理。

  其实现在已经有了集成度非常高的专用芯片,可以使外围电路非常简单,甚至做到免调试。

  例如TOP系列的开关电源芯片(或称模块),只要配合一些阻容元件,和一个开关变压器,就可以做成一个基本的开关电源。

  开关电源&线性电源

  开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的Mos管轮流导通,首先电流通过上桥Mos管流入,利用线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,最后关闭上桥 Mos管,打开下桥的Mos管,线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥Mos管,再打开上桥让电流进入,就这样重复进行,因为要轮流开关Mos管,所以称为开关电源。

  而线性电源就不一样了,由于没有开关介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就会漏出来,这就是我们经常看到的某些线性电源的Mos管发热量很大,用不 完的电能,全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源的转换效率就非常低了,而且热量高的时候,元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果。

  线性电源(Linear power supply)是先将交流电经过变压器降低电压幅值,再经过整流电路整流后,得到脉冲直流电,后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压,必须经过稳压电路进行稳压。

  线性电源的电压反馈电路是工作在线性(放大)状态,开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截止区,即开关状态的。

  线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器,此电压放大器的输出作为电压调整管的输入,用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化,从而调整其输出电压,但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即改变占空比来改变输出电压的!


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