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开关电源or线性电源,怎么使用有讲究-分析原理

一、线性电源的原理:

 
   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。内部构造包括工频变压器、整流滤波器、辅助控制电路、保护电路等。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,工作效率低,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。这种电源虽然不适合计算机等设备的需要,但是有特殊要求的工业场所,它的优势是其他电源无法替代的。
 
  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。开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。它们的功能是:
 
  1、输入电网滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
 
  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DC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完全隔离的作用。
 
  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DC电压。
 
  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,改变其脉宽或脉频,使输出稳定。
 
  6、保护电路:提供控制电路对电源进行各种保护措施。
 
  开关电源的主要优点:
 
  体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20~30%)、效率高(一般为60~70%,而线性电源只有30~40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。
 
  开关电源的主要缺点:
 
  由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源。
 
  开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
 
  开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。

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