开关电源和线性电源比较
开关电源和线性电源的区别
开关电源和线性电源的区别1、开关电源是直流电转变为高频脉冲电流,将电能储存到电感、电容元件中,利用电感、电容的特性将电能按预定的要求释放出来来改变输出电压或电流的;线性电源没有高频脉冲和储存元件,它利用元器件线性特性在负载变化时瞬间反馈控制输入达到稳定电压和电流的。
2、开关电源可以降压,也可以升压;线性电源只能降压。
3、开关电源效率高;线性电源效率低。
4、线性电源控制速度快,波纹小;开关电源波纹大。
一、线性电源的原理:线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。
线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,而且电压反馈电路是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,致使调整管的功耗太大,转换效率低,还要安装很大的散热片。
这种电源不适合计算机等设备的需要,将逐步被开关电源所取代。
二、开关电源的原理:开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
它们的功能是:1、输入电网滤波器:消除来自电网,如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
2、输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供直流电压。
3、逆变器:是开关电源的关键部分。
它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。
4、输出整流滤波器:将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压,同时还防止高频噪声对负载的干扰。
5、控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行放大。
调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定。
开关电源适配器和线性电源适配器谁质量好
开关电源适配器和线性电源适配器谁质量好开关电源适配器和线性电源适配器谁质量好开关电源适配器与线性电源适配器都是电子电器中广泛使用的直流稳压电源,对这两种电源适配器进行详细比较,有利于认识这两种电源电路,有利于电路工作原理的分析和电路故障的检修。
1.工频变压器与脉冲变压器比较开关电源适配器中使用脉冲变压器,线性电源适配器使用工频变压器,对这两种变压器说明下列几点:1)线性电源适配器通过工频变压器降低220V的交流市电。
为了区别于开关电源适配器中的脉冲变压器,将线性电源适配器中的变压器称为工频电源变压器;开关电源适配器中的脉冲变压器称为开关变压器。
2)开关电源适配器是把220伏交流电源用整流器变约300伏的为直流,再利用电子开关电路配合开关电源变压器、整流电路输出适合应用的直流电。
电路种类较多,只有在脉冲变压器耦合的开关电源适配器的电路中才使用脉冲变压器,其他类型的开关电源不使用脉冲变压器,也不使用工频电源变压器。
3)工频电源变压器工作频率低,采用矽钢片作为铁芯;脉冲变压器工作频率高,采用磁芯。
4)脉冲变压器与工频电源变压器相比,体积大幅缩小,重量也只有工频变压器的五分之一。
2.调整管与开关管比较线性电源适配器中的主要三极管是调整管,开关电源适配器中的主要三极管是开关MOS管,对这两种三极管的比较如下:1)开关管工作频率高。
开关电源适配器中使用开关管,线性电源适配器中使用调整管,两者工作方式不同,三极管的工作频率低,开关管的工作频率高得多。
2)开关管工作在开关状态下。
即要么工作在截止状态,要么工作在饱和状态,例如彩色电视机中的开关管工作频率达到15625Hz。
工作在这种方式下的开关管功耗很小,效率高,可以达到百分之八十到百分之九十。
3)开关管功耗小。
工作在开关状态下的三极管由于功率消耗小,不需要给开关管安装很大的散热片,机内温度低,有利于开关电源适配器电路长时间工作,电源的寿命比较长。
4)调整管效率低。
开关电源和线性电源的优点和缺点对比(特制材料)
开关电源和线性电源的优点和缺点对比开关电源是相对线性电源而言的,线性电源是利用功率半导体器件的线性工作区,通过调节线性阻抗来达到调节输出的目的;而开关电源是利用功率半导体器件的饱和区通过调整他的开通时间或频率来达到调节输出的目的。
其优点是:1、效率较高,体积小。
由于开关电源的电压控制是利用功率半导体器件的饱和区通过调整他的开通时间或频率达到的,所以就不存在铁损和铜损,元器件的损耗可以忽略不计,比较变压器而言效率较高;由于它只有元器件和电路板,因而体积就会很小,重量也较轻。
2、电压输入范围宽。
一般可达到160V-270之间。
但它的缺点更是它致命的:1、开关电源看着小巧,功率和磁心变压器以及控制方式有关,电磁干扰大,纹波系数大。
尤其有音频、视频的范畴内,对电磁干扰非常敏感,在音频表现为音色不纯厚,可能会有丝丝声;在视频表现为,图像可能会有细小的纹波,不细腻。
2、设计复杂,维护维修不方便。
往往越是复杂的设备出现的问题的可能性就越大,而且开关电源一旦出现问题,一般非专业人士是维修不了的,找别人维修,费用又太高,还不如废弃掉。
3、体积小是开关电源的优点,但设计不好就成为它的缺点了。
为了追求更小,一大把元器件挤在一个小壳子里,散热不好,我们以前用的当中也出现过外壳变形的现象。
4、开关电源的元器件在选择上也不是很规范,这是国产开关电源的通病。
国家有关质检部门检验市场上的开关电源发现,有过半数的不合格,这其中还包括进口开关电源。
5、最大的一点就是抗雷击能力非常低。
在监控系统中,遭遇雷击的可能也非常大,主要表现为从电源串入,直接雷击的可能性非常小。
一旦220V的电压突然变高,开关电源在瞬间就被烧毁。
前段时间的一个监控系统中,在一个雷过后,监控总闸跳了,再合上闸后,大部分摄像机还正常工作,一部分监视器显示无视频信号。
经检查发现,无视频信号的全部都是开关电源(施工时有的地方安装不方便,就用了开关电源),最后又在摄像机杆上安装上了电源箱,换上了变压器电源。
线性电源和开关电源
一、水声设备电源电源分为交流电源和直流电源,就水声设备而言,主要应用为直流稳压电源。
直流电源可分为线性稳压电源和开关稳压电源。
线性稳压电源就是它的功率器件调整管工作在线性区,靠调整管之间的电压降来稳定输出。
与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源,它的电路型式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。
它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹,功率管工作在饱或及截止区即开关状态。
线性电源和开关电源的区别:1、工作方式不同(1)线性电源的调整管工作在放大状态,因而发热量大,效率低(不高于50%),需要加体积庞大的散热片,而且还需要同样也是大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。
(2)开关电源的调整管工作在饱和和截至状态,因而发热量小,效率高(75%以上)而且省掉了大体积的变压器。
但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波,另外开关管工作时会产生很大的尖峰脉冲干扰,也需要在电路中串连磁珠加以改善。
2、内部结构不同(1)开关电源利用变占空比或变频的方法实现不同的电压,实现较为复杂,最大的优点是高效率,缺点是纹波和开关噪声较大,适用于对纹波和噪声要求不高的场合。
(2)线性电源没有开关动作,属于连续模拟控制,内部结构相对简单,芯片面积也较小,成本较低,优点是成本低,纹波噪声小,最大的缺点是效率低。
它们各有有缺点在应用上互补共存。
3、适用要求不一样效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳,对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方多选用线性电源。
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。
二、直流电源主要参数1、源电压效应输入电压的变化引起输出量变化的效应,改变量是源电压,被测量是输出电压的稳态值。
%100max ⨯∆=oNU U U S其中 S U — 源电压效应系数(电压调整率),这个值越小越好,是衡量稳压电源性能的一个重要指标。
开关电源与线性电源的比较
开关电源与线性电源的比较
开关电源的优缺点
∙电源(Power Supply)原始定义:把其他形式的能源转换成电能的装置叫做电源。
按此定义,日常生活中常见的电源有如下一些:
图1 相对轻巧的开关电源
∙优点:
∙1、转换效率高,理想情况下没有功率损耗;
∙2、体积小,频率的提高带来小型化的体积;
∙3、可降压或升压输出;
∙4、输入输出容易隔离;
∙5、容易实现多路输出;
∙6、可输出负电压;
∙7、输入电压范围能做得很宽。
∙缺点:
∙相对线性电源而言,唯一的确定就是有相对大的输出纹波噪声,电磁辐射比线性电源的大。
线性电源的优缺点
∙图3 比较笨重的线性电源
∙几乎跟开关电源的优缺点完全反过来,线性电源的优缺点如下:
∙优点:
∙电路没有开关器件,因此没有开关噪声,输出非常干净。
∙缺点:
∙1、只能降压;
∙2、只能做同种电压极性的转换;
∙3、输入、输出不能实现隔离;
∙4、难于实现多路输出;
∙5、效率低、晶体管损耗大;
∙6、输入电压范围窄;
∙7、发热厉害;
∙8、体积大。
∙事实上,开关电源的问世,最早就是大名鼎鼎的NASA(美国国家航空航天局)为降低卫星的重量,而推动研发的。
现在,绝大多数的电源供电都采用了开关电源,如笔记本电脑的电源适配器、LED灯的驱动电源、充电器、太阳能逆变器、模块电源、通信电源等等,本质上都是开关电源,线性电源只在小部分模拟电路,小电流供电场合应用。
开关电源和线性电源的区别,各用在什么场合?
开关电源和线性电源的区别,各用在什么场合?线性电源的调整管工作在放大状态,因而发热量大,效率低(35%左右),需要加体积庞大的散热片,而且还需要同样也是大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。
开关电源的调整管工作在饱和和截至状态,因而发热量小,效率高(75%以上)而且省掉了大体积的变压器。
但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波(50mV at 5V output typical),在输出端并接稳压二极管可以改善,另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰,也需要在电路中串连磁珠加以改善。
相对而言线性电源就没有以上缺陷,它的纹波可以做的很小(5mV以下)。
对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳,对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方(例如电容漏电检测)多选用线性电源。
另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DC-DC来做对隔离部分供电(DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源)。
还有,开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦。
开关电源介绍开关电源设计1 电子产品,特别是军用稳压电源的设计是一个系统工程,不但要考虑电源本身参数设计,还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、安全性设计、三防设计等方面。
因为任何方面那怕是最微小的疏忽,都可能导致整个电源的崩溃,所以我们应充分认识到电源产品可靠性设计的重要性。
2 开关电源电气可靠性设计2.1 供电方式的选择集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电质量,而且应用单台电源供电,当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。
分布式供电系统因供电单元靠近负载,改善了动态响应特性,供电质量好,传输损耗小,效率高,节约能源,可靠性高,容易组成N+1冗余供电系统,扩展功率也相对比较容易。
所以采用分布式供电系统可以满足高可靠性设备的要求。
2.2 电路拓扑的选择开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑。
线性直流电源与开关电源的区别
线性直流电源与开关电源的区别摘要:关于电路结构,究竟是线性电源还是开关电源,要看具体场合,合理采用。
这两种电路,国际国内都大量使用,各有各的特点。
线性电源以其精度高,性能优越而被广泛应用。
开关电源因省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少,减轻,也被广泛地应用在许多输出电压、输出电流较为稳定的场合。
一、线性电源线性电源的主电路如下:通俗的说,可控硅是一个控制电压的器件,由于可控硅的导通角是可以用电路来控制的,固此随着输出电压Uo的大小变化,可控硅的导通角也随着变化。
加在主变压器初级的电压Ui也随之变化。
也就是~220V市电经可控硅控制后只有一部分加在主变压器的初级。
当输出电压Uo较高时,可控硅导通角较大,大部分市电电压被可控硅“放过来了”(如上图所示),因而加在变压器初级的电压,即Ui较高,这当然经整流滤波后输出电压也就比较高了。
而当输出电压Uo很低时,可控硅导通角很小,绝大部分市电电压被可控硅“卡断了”(如下图所示),只让很低的电压加在变压器初级,即Ui很低,这当然经整流滤波后输出电压也就很低了。
实际上在可控硅电源的输出端再串一只大功率三极管(实际是多只并联)就是线性电源,控制电路只要输出一个小电流到三极管的基极, 就能控制三极管的输出大电流,使得电源系统在可控硅电源的基础上又稳压一次,因而这种线性稳压电源的稳压性能要优于开关电源1-3个数量级。
二、开关电源开关电源的主电路如下:由电路可以看出,市电经整流滤波后变为311V高压,经K1~K4功率开关管有序工作后,变为脉冲信号加至高频变压器的初级,脉冲的高度始终为311V。
当K1,K4开通时,311V高压电流经K1正向流入主变压器初级,经K4流出,在变压器初级形成一个正向脉冲,同理,当K2,K3开通时,311V高压电流经K3反向流入主变压器初级,经K2流出,在变压器初级形成一个反向脉冲。
这样,在变压器次级就形成一系列正反向脉冲,经整流滤波后形成直流电压。
线性稳压电源和开关电源哪一种好?
线性稳压电源和开关电源哪一种好?凡事都有两面性,看如何用?用之前,想到它们各自优缺点,再与实际情况结合,避开缺点利用优点就是好的。
如今电子设备琳琅满目,应用于生活各个方面,肯定离不开电源,其中绝大多数电子设备又要直流稳压电源提供电源。
因此电源质量与可靠性直接关系到电子设备的工作安全性和技术指标。
说到直流稳压电源无非就是线性稳压电源开关电源两类。
线性稳压电源
其主要有调整管、采样电阻、方法电路、基准电压这四部分组成,其组成框图如下。
线性稳压电源原理
用误差放大器抓获反馈信号,随之控制MOS管或三极管的门极信号,再通过管控流流过晶体管的电流控制调整管的压降,最终稳压输出直流电源。
开关电源
其理论基础是电力电子技术,开关状态是由于它的功能管工作在饱和区或截止区,最终是通过对可控器件通断时间比的控制来实现稳压输出电压。
开关电源工作原理
用误差放大器抓获反馈信号,随之控制MOS管或三极管的门极开关,通过晶体管实现储能工作,确保稳定的直流电压输出。
开关电源和线性稳压电源区别
线性稳压电源工作于方大区,发热量大、效率低、纹波小,但需要较大体积散热片及较大体积的变压器,多路电压输出变压器体积更大。
开关电源调整管工作于饱和与截止区,发热量小效率高,大体积变压器省去,但直流输出电压会叠加较大纹波。
结束语;线性稳压电源和开关电源哪个好用?结合实际应用情况,发挥各自优点避开缺点。
例如,纹波要求小,压差、电流小、模拟信号处理系统等,线性稳压电源优势明显。
例如,便携式电子产品、升降压、在意效率及散热等,开关电源优势明显。
线性电源、相控电源和开关电源对比
电源技术课程中期作业姓名:班级:学号:邮箱:@2014.11线性电源、相控电源与开关电源对比一、三种电源原理简述线性电源(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。
如图1所示,线性电源的工作机理是误差放大器抓取反馈信号来控制MOSFET(或者三极管) Q1的门极信号来管控Q1的阻抗,通过Q1与R1,R2的分压来实现需要的V out。
Q1此时工作在线性状态,可以看成一个可调电阻,所以这种电源叫线性电源。
图1 线性电源工作原理图相控电源(Phase controlled power supply)是指采用晶闸管作为整流器件的电源系统,其原理是交流输入电压经工频变压器降压,然后采用晶闸管进行整流。
并通过移相控制以保持输出电压的稳定。
开关电源(Switching power supply)是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
简单地说,开关电源的工作原理是交流电源输入经整流滤波成直流,再通过高频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,开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载,最后输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比稳定输出。
如图2所示,开关电源的工作机理是误差放大器抓取反馈信号来控制MOSFET(或者三极管)Q1的门极信号来管控Q1的开关,通过Q1的开关以及Lo,Co的储能一起事先设定的V o。
Q1此时工作在开关状态,可以看成一个开关,所以这种电源叫开关电源。
图2 开关电源工作原理图二、三种电源对比线性电源功率器件工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,致使调整管的功耗太大,因而发热量大,效率低(35%左右),需要加体积庞大的散热片,而且还需要大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更庞大,所需的滤波电容的体积和重量也相当大。
线性电源与开关电源的区别,您知道吗?
线性电源与开关电源的区别,您知道吗?
大家好,今天这一期就简单说说开关电源与线性电源的区别!众所周知,电源作为功放非常重要的组成部分,电源的好坏对音质也有一定的影响!
线性电源,它是通过这个变压器和一个电路板,把高压通过变压器转换为低压之后呢,再进行整流滤波,所得到的的一比较稳定的电压!优点是性能稳定,没有高频纹波等干扰。
而缺点是发热、能源利用率低!
而开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
优点是体积小、重量轻:由于没有工频变压器,所以体积和重量只有线性电源的20~30%,并且功耗小、效率高!
对于功放来说,开关电源与线性电源影响音质的问题!一般来说,线性电源稳定,那么它的底噪相对就小些!而开关电源由于电压适用性广,很多电源可以支持到10V到240V,有的可能低一点80V到260V,正因为这个有点,因此在设计上就需要相对高的要求,相比线性的简单明了,开关电源的设计好坏能直接影响到功放音质问题!
因此,很多烧友说线性比开关好,这并不一定!好的开关电源也可以达到线性的效果!更何况,底噪只要能在一个合理的范围,也是广大烧友所能接受的!。
电路原理,开关电源和线性电源的对比和电路原理
电路原理,开关电源和线性电源的对比和电路原理我们的供电是220v市电电压,但是,我们所使用的数码产品,工艺越来越发达,所需的直流电压越来越低。
因此,降压电源大规模的使用,是科技发展的必然。
降压电源方案,慢慢的从以前的线性电源转为了效率更高、更轻便的开关电源(笔记本、手机、路由器的充电器)。
谁还记得这个,线性电源标配:工频变压器线性电源原理:利用工频变压器互感降压后,整流滤波为不太稳定的直流电压,若要再高精度的稳定直流电压,再加上电压反馈调整输出,更高稳定度。
优点:电压稳定,纹波很小,没有干扰和噪音。
缺点:庞大体积的工频变压器;庞大的滤波电容;反馈电路的调整管有压降,转换效率低,一般只有30%,还需较大的散热片。
线性电源在前些年还大规模使用,如今,只有些老充电器、音响里等等地方见到。
开关电源原理:将电网电压整流滤波为直流电压,再由开关电子元件将直流电压逆变为高频交流电,再将高频交流电整流滤波为所需电压的直流电,另外,再附加一些控制电路、保护电路,对输出进行微调。
优点:体积小、轻;效率高达70%,发热小;输出电压范围宽;可以升压或降压(线性电源只能降压)。
缺点:高频电压对周围有一定电磁干扰(晚上手机充电最好远离人体);输出纹波比线性电源大;看到这里,应该明白,把220v驱动的灯用在较高电压的直流电中的原因了吧!手头有个功率计,测试一下功率差不多的线性电源和开关电源的空载功率:80瓦的工频变压器,待机3瓦70瓦开关电源,笔记本电源,待机0.3瓦对比开关电源和线性电源原理,日常应用及电源的改造上,尤其是一些电子万年历、路由器等小功率但常开电器,可以改为相同电压的开关电源,从发热上、待机功耗上,让你清凉一夏。
ps:降压供流电源,除了以上两类,日常生活中大规模使用的还有个阻容降压。
低压直流元件的供电,如果用以上两种电源,成本都不低,聪明的人们利用电容对交流电的阻抗作用,设计出了满大街使用的“阻容降压”。
老实说,这种降压方式,确实也促进了电器的生产和普及,而且,在某些小电流供电的使用下,效率不比开关电源差,甚至更高。
线性电源和开关电源的优缺点
线性电源和开关电源的优缺点都是直流电按要求不同使用不同,线性电源最好他输出的是线性直流电,可以用在要求高的场合,开关电源次之,他是由很高的开关速度的变压器和开关管,特点是重量小,容量大,输出质量高,相控电原用在要求不高,电流特大的场合线性电源,开关电源区别线性电源的调整管工作在放大状态,因而发热量大,效率低(35%左右),需要加体积庞大的散热片,而且还需要同样也是大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。
开关电源的调整管工作在饱和和截至状态,因而发热量小,效率高(75%以上)而且省掉了大体积的变压器。
但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波(50mV at 5V output typical),在输出端并接稳压二极管可以改善,另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰,也需要在电路中串连磁珠加以改善。
相对而言线性电源就没有以上缺陷,它的纹波可以做的很小(5mV以下)。
对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳,对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方(例如电容漏电检测)多选用线性电源。
另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DC-DC来做对隔离部分供电(DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源)。
还有,开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦。
开关电源和线性电源在内部结构上是完全不一样的,开关电源顾名思义有开关动作,它利用变占空比或变频的方法实现不同的电压,实现较为复杂,最大的优点是高效率,一般在90%以上,缺点是文波和开关噪声较大,适用于对文波和噪声要求不高的场合;而线性电源没有开关动作,属于连续模拟控制,内部结构相对简单,芯片面积也较小,成本较低,优点是成本低,文波噪声小,最大的缺点是效率低。
它们各有有缺点在应用上互补共存!一、线性电源的原理:线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。
线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
线性电源与开关电源的比较
线性电源与开关电源的比较
1、线性电源精度好(犹豫开关电源1-3个数量级),纹波小,调整率好,对外干扰小,适用多种场合;
2、线性电源功率器件工作在线性状态,因此损耗相对开关电源较高一点,效率上开关电源好一些;
3、尺寸上,开关电源较小,但其存在污染电网和辐射干扰的问题;
4、开关电源不适宜用在高电压大电流且需要从0起连续可调的场合,适用于用在输出固定或相对固定,且对辐射干扰没有太高要求的场合;
5、线性电源便于维修,而开关电源因其元件密集排列,维修上存在一定的难度,且开关电源电路结构与线性电源截然不同,对维修人员的要求相对较高,要用示波器才能观察到电路中各点的工作状态。
开关电源和线性电源的区别
开关电源:开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
原理:1.交流电源输入经整流滤波变成直流电2.通过高频PWM芯片(脉冲宽度调制芯片)控制开关管,将直流电加到开关变压器的初级线圈上3.开关变压器次级感应出高频电压,经过整流滤波供给负载4.输出部分通过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。
线性电源:是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。
原理:1.将交流电变换成所需的直流电.2.经过预稳压电路3.线性调整元件:对滤波后的直流电压进行精细调整,使输入电压达到所需要的值和精度要求4.滤波电路:对直流电源的脉动波,干扰,噪声进行最大限度的阻止,和吸收,从而保证直流电源的输出电压低纹波、低噪声、低干扰.5.单片机控制系统: 单片微处理控制器对检测到的各种信号进行比较、判断、计算、分析等处理后,再发出相应的控制指令使直流稳压电源整体稳压系统工作正常、可靠。
6.电压取样及电压调节:检测直流稳压电源输出电压值及设定调节直流稳压电源的输出电压值.7.比较放大电路:将直流稳压电源的输出电压值与基准源的电压进行比较取得误差电压信号后,进行8.放大反馈及控制线性调整元件而保证输出电压稳定.两者区别:线性电源技术很成熟,制作成本较低,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有干扰与噪音,但其体积比较庞大,且输入电压范围要求高,效率低,一般只有30%-40%。
开关电源技术成熟,体积小,重量轻,输入电压范围宽,自身抗干扰性强,效率高,一般有60%—70%。
开关电源与线性电源的区别
线性电源的优点:性能稳定,没有高频纹波等干扰。线性电源的缺点:发热、能源利用率低。没有超大功率的电源供选择
线性电源的电压反馈电路是工作在线性(放大)状态,开关电源的电压是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。从其主要特点上看:线性电源技术虽然成熟,但制作成本也不不低,在价格上已经与开关电源相比已经失去了太大的优势,但线性电源可以达到很高的稳定度,波纹较小,自身的干扰和噪声都比较小,但因为工作在工频(50Hz),变压器的体积比较大,效率偏低,整体体积较大,显得较笨重.且输入电压范围要求高;而开关电源是工作的高频状态,变压器的体积比较小,相对比较轻便,但是输出纹波较线性电源要大,但因结构简单,成本低,效率高(市面上的开关电源的效率也可达90%以上)在很多场合已经替代了线性电源,是未来电源发展的趋势。
开关电源的原理:
开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。下面来分别介绍他们的作用:输入电网滤波器:是用来消除来自交流电网中比如的灯开关、家用电器的开关、空调的开关、雷击等产生的干扰纹波,它也会也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散;输入整流滤波器:它是将电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供直流电压;逆变器:它是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用;输出整流滤波器:它将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压,同时还防止高频噪声对负载的干扰;控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行放大。调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定;保护电路:当开关电源发生过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。开关电源是将交流电先整流成直流电来供电的一种转换装置。
线性电源和开关电源的优缺点
线性电源和开关电源的优缺点都是直流电按要求不同使用不同,线性电源最好他输出的是线性直流电,可以用在要求高的场合,开关电源次之,他是由很高的开关速度的变压器和开关管,特点是重量小,容量大,输出质量高,相控电原用在要求不高,电流特大的场合线性电源,开关电源区别线性电源的调整管工作在放大状态,因而发热量大,效率低(35%左右),需要加体积庞大的散热片,而且还需要同样也是大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。
开关电源的调整管工作在饱和和截至状态,因而发热量小,效率高(75%以上)而且省掉了大体积的变压器。
但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波(50mV at 5V output typical),在输出端并接稳压二极管可以改善,另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰,也需要在电路中串连磁珠加以改善。
相对而言线性电源就没有以上缺陷,它的纹波可以做的很小(5mV以下)。
对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳,对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方(例如电容漏电检测)多选用线性电源。
另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DC-DC来做对隔离部分供电(DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源)。
还有,开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦开关电源和线性电源在内部结构上是完全不一样的,开关电源顾名思义有开关动作,它利用变占空比或变频的方法实现不同的电压,实现较为复杂,最大的优点是高效率,一般在90%以上,缺点是文波和开关噪声较大,适用于对文波和噪声要求不高的场合;而线性电源没有开关动作,属于连续模拟控制,内部结构相对简单,芯片面积也较小,成本较低,优点是成本低,文波噪声小,最大的缺点是效率低。
它们各有有缺点在应用上互补共存!一、线性电源的原理:线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。
线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
开关电源和线性电源比较
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!转化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。
调制方式可分为脉冲跨周期调制(PSM),PWM(脉冲宽度调制)。
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扼流圈一类的东西,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。
线性稳压电源和开关电源有什么区别_线性稳压电源和开关稳压电源对比分析
线性稳压电源和开关电源有什么区别_线性稳压电源和开关稳压电源对比分析稳压电源(stabilized voltage supply)是能为负载提供稳定的交流电或直流电的电子装置,包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。
当电网电压或负载出现瞬间波动时,稳压电源会以10-30ms的响应速度对电压幅值进行补偿,使其稳定在±2%以内。
知道了什么是稳压电源,接下来跟随小编一起来了解一下什么是线性稳压电源和开关电源,那么这两个之间有什么区别呢?线性稳压电源和开关稳压电源对比分析根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。
线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。
而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大。
开关电源是一种比较新型的电源。
它具有效率高,重量轻,可升、降压,输出功率大等优点。
但是由于电路工作在开关状态,所以噪声比较大。
通过下图,我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理。
如图所示,电路由开关K(实际电路中为三极管或者场效应管),续流二极管D,储能电感L,滤波电容C等构成。
当开关闭合时,电源通过开关K、电感L给负载供电,并将部分电能储存在电感L以及电容C中。
由于电感L的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。
一定时间后,开关断开,由于电感L的自感作用(可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左往右继续流。
这电流流过负载,从地线返回,流到续流二极管D的正极,经过二极管D,返回电感L的左端,从而形成了一个回路。
通过控制开关闭合跟断开的时间(即PWM——脉冲宽度调制),就可以控制输出电压。
如果通过检测输出电压来控制开、关的时间,以保持输出电压不变,这就实现了稳压的目的。
在开关闭合期间,电感存储能量;在开关断开期间,电感释放能量,所以电感L叫做储能。
开关电源和线性电源的优点和缺点对比
开关电源和线性电源的优点和缺点对比开关电源是相对线性电源而言的,线性电源是利用功率半导体器件的线性工作区,通过调节线性阻抗来达到调节输出的目的;而开关电源是利用功率半导体器件的饱和区通过调整他的开通时间或频率来达到调节输出的目的。
其优点是:1、效率较高,体积小。
由于开关电源的电压控制是利用功率半导体器件的饱和区通过调整他的开通时间或频率达到的,所以就不存在铁损和铜损,元器件的损耗可以忽略不计,比较变压器而言效率较高;由于它只有元器件和电路板,因而体积就会很小,重量也较轻。
2、电压输入范围宽。
一般可达到160V-270之间。
但它的缺点更是它致命的:1、开关电源看着小巧,功率和磁心变压器以及控制方式有关,电磁干扰大,纹波系数大。
尤其有音频、视频的范畴内,对电磁干扰非常敏感,在音频表现为音色不纯厚,可能会有丝丝声;在视频表现为,图像可能会有细小的纹波,不细腻。
2、设计复杂,维护维修不方便。
往往越是复杂的设备出现的问题的可能性就越大,而且开关电源一旦出现问题,一般非专业人士是维修不了的,找别人维修,费用又太高,还不如废弃掉。
3、体积小是开关电源的优点,但设计不好就成为它的缺点了。
为了追求更小,一大把元器件挤在一个小壳子里,散热不好,我们以前用的当中也出现过外壳变形的现象。
4、开关电源的元器件在选择上也不是很规范,这是国产开关电源的通病。
国家有关质检部门检验市场上的开关电源发现,有过半数的不合格,这其中还包括进口开关电源。
5、最大的一点就是抗雷击能力非常低。
在监控系统中,遭遇雷击的可能也非常大,主要表现为从电源串入,直接雷击的可能性非常小。
一旦220V的电压突然变高,开关电源在瞬间就被烧毁。
前段时间的一个监控系统中,在一个雷过后,监控总闸跳了,再合上闸后,大部分摄像机还正常工作,一部分监视器显示无视频信号。
经检查发现,无视频信号的全部都是开关电源(施工时有的地方安装不方便,就用了开关电源),最后又在摄像机杆上安装上了电源箱,换上了变压器电源。
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开关电源和线性电源比较开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止.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!转化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。
开关电源和线性电源的区别主要是他们的工作方式。
线性电源功率器件工作在线性状态,也就是说他一用起来功率器件就是一直在工作,所以也就导致他的工作效率低,一般在50%~60%,还得说他是很好的线性电源。
线性电源的工作方式,使他从高压变低压必须有降压装置,一般的都是变压器,也有别的像KX电源,再经过整流输出直流电压。
这样一来他的体积也就很大,笨重,效率低、发热量也大。
他也有他的优点:纹波小,调整率好,对外干扰小。
适合用与模拟电路,各类放大器等。
开关电源。
他的功率器件工作在开关状态,(一开一关,一开一关,频率非常快,一般的平板开关电源频率在100~200KHz,模块电源在300~500KHZ).这样他的损耗就小,效率也就高,对变压器也有了要求,要用高磁导率的材料来做.有点墨迹了,他的变压器就是一个字小.效率80%~90%吧.据说美国最好的VICOR模块高达99%.开关电源的效率高体积小,但是和线性电源比他的纹波,电压电流调整率就有折扣了。
线性电源线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压。
从主要性能上看,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
电压反馈电路是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,调整管的功耗太大,转换效率低。
线性电源是指用于电压调整的管子工作在线性区。
与之对应的还有开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的。
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占空比来改变输出电压的!线性电源用于电压调整的管子工作在线性区。
与之对应的还有开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的。
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占空比来改变输出电压的!开关电源开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET 构成。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用,GTR驱动困难,开关频率低,逐渐被IGBT和MOSFET取代。
开关电源的三个条件1、开关:电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态2、高频:电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频3、直流:开关电源输出的是直流而不是交流开关电源的分类人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。
开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC 变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。
以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。
2.1 DC/DC变换DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。
其具体的电路由以下几类:(1)Buck电路——降压斩波器,其输出平均电压U0小于输入电压Ui,极性相同。
(2)Boost电路——升压斩波器,其输出平均电压U0大于输入电压Ui,极性相同。
(3)Buck-Boost电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输。
(4)Cuk电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电容传输。
还有Sepic、Zeta电路。
上述为非隔离型电路,隔离型电路有正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路。
2.2AC/DC变换AC/DC变换是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为“整流”,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。
AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、、FCC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化,另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作损耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程,因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。
AC/DC变换按电路的接线方式可分为,半波电路、全波电路。
按电源相数可分为,单相、三相、多相。
按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
开关电源的选用开关电源在输入抗干扰性能上,由于其自身电路结构的特点(多级串联),一般的输入干扰如浪涌电压很难通过,在输出电压稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势,其输出电压稳定度可达(0.5~1)%。
开关电源模块作为一种电力电子集成器件,在选用中应注意以下几点:3.1输出电流的选择因开关电源工作效率高,一般可达到80%以上,故在其输出电流的选择上,应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流,以使被选用的开关电源具有高的性能价格比,通常输出计算公式为: Is=KIf式中:Is—开关电源的额定输出电流;If—用电设备的最大吸收电流;K—裕量系数,一般取1.5~1.8;3.2接地开关电源比线性电源会产生更多的干扰,对共模干扰敏感的用电设备,应采取接地和屏蔽措施,按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制,开关电源均采取EMC电磁兼容措施,因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。
如利德华福技术的HA系列开关电源,将其FG端子接大地或接用户机壳,方能满足上述电磁兼容的要求。
3.3保护电路开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能,故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块,并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配,以避免损坏用电设备或开关电源。