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线性电源的原理与开关电源的对比
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发表时间:2013-1-19 2:37:59 分享到:
标签: 线性电源 

一、线性电源简介:

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。二、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。三、对比开关电源: 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。

6、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,在将直流逆变成交流电,在整流输出成所需要的直流电压。这样开关电源省去下线性电源中的变压器,以及电压反馈电路。而开关电源中的逆变电路完全是数字调整,同样能达到非常高的调整精度。

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将压装置,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。

线性电源基本工作原理

线性电源主回路的工作过程是输入电源先经预稳压电路进行初步交流稳压后,通过主工作变压器隔离整流变换成直流电源,再经过控制电路和单片微处理控制器的智能控制下对线性调整元件进行精细调节,使之输出高精度的直流电压源。

1、电源变压器及整流:将380V的交流电变换成所需的直流电。

2、预稳压电路:采用继电器元件或可控硅元件对输入的交流或直流电压进行预调整和初步稳压,从 而降低线性调整元件的功耗,提高工作效率.并确保输出电压源高精度和高稳定。

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、协调。

6、辅助电源及基准电压源:为直流稳压系统提供高精度的基准电压源及电子电路工作所需要的电源。

7、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。

8、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,进行放大反馈及控制线性调整元件而保证输出电压稳定。

9、电流检测电路:取得直流稳压电源输出电流值,作限流或保护控制的信息。

10、驱动电路:为驱动可执行元件而设置的功率放大电路。

11、显示器:直流稳压电源输出电压值及输出电流值的显示。

线性电源用途

线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。

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