什么是线性电源?什么是开关电源?

2023-10-21 16:55:11 字數 1845 閱讀 3627

线性电源也称为串联电源,是一种在转换过程中不使用任何开关元件的低频电源。由于工作频率较低,因此与开关模式电源相比,所使用的变压器体积更大。

*性电源中,首先使用具有铁芯和线圈的交流变压器来降低输入交流电(ac)的电压。然后,该电压通过整流电路中的二极管进行整流,并通过平滑电路中的电容器平滑至稳定电压。

整流电路产生一系列正弦波正峰值,这不是稳定的直流电。结果,电压通过由电容器组成的平滑电路和稳定电路(控制电路)转换为恒定电平。控制电路分为并联和串联两种类型。为了保持恒定的输出直流电压,都对其进行监视和控制。

根据输入/输出电压和功率需求,线性电源需要专用的交流电源变压器。每个设备都有固定的功率需求,因此每个应用都需要专用变压器。

线性电源具有抗噪声和电磁干扰的能力,并且不会对其他设备造成射频干扰。与开关电源相比,它们还具有更快的响应速度。因此,用于音频、射频应用以及需要出色调节和低纹波输出的地方。下面提到了一些常见的应用。

低噪声放大器。

信号处理。数据采集 - 包括传感器、多路复用器、a/d 转换器以及采样和保持电路。

自动测试设备。

实验室测试设备。

线性模式电源的优点包括简单、可靠、低噪声水平和低成本。线性电源的结构和设计简单,与开关电源相比,其复杂性较低。简单的设计使其更易于操作和维护。相对简单的结构也可以防止出现故障的机会,使其更加可靠。线性电源可抵抗 em 干扰,并且不会对其他设备造成 rf 干扰,非常适合高频操作。

线性电源也存在一些缺点。由于线性稳压器非常适合低功耗应用,因此当需要更高功率时,其缺点就显而易见了。与开关模式电源相比,线性电源的缺点包括尺寸、热损耗高和效率水平较低。当用于高功率应用时,线性电源装置需要大型变压器和其他大型组件来处理功率,因为工作频率较低。使用较大的组件会增加电源的整体尺寸和重量,这会使给定应用中的重量分配变得困难。它还使得电源体积庞大并且不太便携。在调节负载的高功率需求时会发生高热损失,这使得该过程效率低下。

开关电源采用不同的技术进行设计,该技术旨在解决与线性电源设计相关的许多问题,例如变压器尺寸和电压调节。输入电压不会因开关电源设计而降低;相反,它会在输入端进行整流和过滤。然后电压通过斩波器,将其转换为高频脉冲串。在到达输出之前,电压再次经过滤波和整流。转变为高频脉冲序列有助于减小元件尺寸,使设备更小、更紧凑。

与线性电源相比,开关电源在稳压之前包括整流和平滑。使用预先整流的电流的开关装置,将输入端的低频交流电转换为高频脉冲波。整流后的高频电流被视为伪交流电 (ac),该伪交流电被馈送到高频变压器中,根据负载要求降低电压。然后对输出进行滤波,并且通常使用从输出到高频变压器的反馈来调节电压。

开关电源设计紧凑,与线性电源相比效率更高,适合需要更高效率的应用。它们被广泛用作手机、计算机、服务器甚至led灯的电源。有些设备将它们集成在内部,而另一些设备则将它们放在外部。它们还被用于车辆和安全系统。

与线性电源不同,开关模式电源中的开关晶体管不断在全开和全关状态之间切换,并且在转换期间处于高耗散状态的时间非常少,从而最大限度地减少了能源浪费。这减少了能源浪费产生的热量,从而提高了效率。开关电源的另一个主要优点是由于变压器尺寸较小而导致尺寸紧凑。这使得该设备便于携带且易于安装。

开关电源的设计和制造复杂,调试和维护相对于线性电源来说比较困难。该电源还会向系统注入谐波,这会对其他连接的设备产生不利影响。噪声和电磁干扰的影响相当显着,因此需要emi滤波器才能有效运行。

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