電源按照轉(zhuǎn)換原理分類，可分為線性電源和開關(guān)電源。線性電源和開關(guān)電源的特點如下：

1、線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（與壓降多少有關(guān)），需要加體積龐大的散熱片。實現(xiàn)交流/直流轉(zhuǎn)換時，還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當要制作多組電壓輸出時變壓器會更龐大。

2、開關(guān)電源通過不同的拓撲結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)，降壓、升壓、升降壓。而線性電源只能實現(xiàn)降壓。

我們早期大約上世紀90年代，用的一些小功率的家用電器，都是用外置電源適配器來供電的，但是那時候的電源適配器“傻大黑粗”。拿在手上沉甸甸的，供電的時候非常發(fā)燙。

在家偷玩小霸王游戲機的同學，家長回家時會不會摸摸電源適配器的溫度？

AC/DC開關(guān)電源的調(diào)整管工作在飽和和截止狀態(tài)，因而發(fā)熱量小，效率高。AC/DC開關(guān)電源省掉了大體積的工頻變壓器。但開關(guān)電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波，在輸出端并接穩(wěn)壓二極管有可能可以改善，另外由于開關(guān)管工作時會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。相對而言線性電源的紋波可以做得很小。

工頻變壓器尺寸比較大

AC/DC電源分為線性電源和開關(guān)電源。早期很多電源適配器都比較重，用的是工頻變壓器。

工頻變壓器也稱作低頻變壓器，以示與開關(guān)電源用高頻變壓器有區(qū)別，工頻變壓器在過去傳統(tǒng)的電源中大量使用，而這些電源的穩(wěn)定方式又是采用線性調(diào)節(jié)的，所以那些傳統(tǒng)的電源又被稱為線性電源。工頻一般指市電的頻率,在我國是50Hz,其他國家也有60Hz的。

AC/DC線性電源實現(xiàn)交流轉(zhuǎn)換成直流，是先用變壓器把交流電壓進行降壓，這種直接在市電的頻率進行降壓的變壓器，我們稱為工頻變壓器。工頻變壓器也稱作低頻變壓器，以示與開關(guān)電源用高頻變壓器有區(qū)別，工頻變壓器在過去傳統(tǒng)的電源中大量使用，工頻一般指市電的頻率,在我國是50Hz,其他國家也有60Hz的。而可以改變這個頻率交流電的電壓的變壓器,就是叫工頻變壓器了。工頻變壓器相對于高頻變壓器，一般體積比較大。所以有工頻變壓器實現(xiàn)的交流/直流的線性電源體積也就比較大。

上圖為典型的線性電源電路圖，實現(xiàn)交流/直流的轉(zhuǎn)換，市電220V經(jīng)過變壓器、鎮(zhèn)流器、電容濾波，由線性穩(wěn)壓管實現(xiàn)需要的輸出電壓。

第一步，線性電源是先經(jīng)過變壓器，利用工頻的頻率，直接利用變壓器的匝數(shù)比，實現(xiàn)變壓。工頻變壓器輸出一個工頻的低壓交流電。

第二步，在通過整流橋整流成一個略高于所需要輸出電源的電壓，經(jīng)過電容濾波之后形成一個接近直流的電源。

第三步，經(jīng)過穩(wěn)壓電路

線性電源用工頻變壓器、開關(guān)電源用高頻變壓器

上世紀60年代開始，由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了高反壓的晶體管，從此直流變換器就可以直接由市電經(jīng)整流、濾波后輸入，不再需要工頻變壓器降壓了，從而極大地擴大了它的應(yīng)用范圍，并在此基礎(chǔ)上誕生了無工頻降壓變壓器的開關(guān)電源。省掉了工頻變壓器，又使開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量大為減小，開關(guān)穩(wěn)壓電源才真正做到了效率高、體積小、重量輕。下圖是一個典型的單端輸出反激式開關(guān)電源的功率部分原理圖。

典型的單端輸出反激式開關(guān)電源的功率部分原理圖

交流/直流開關(guān)電源是需要先對交流電源進行整流濾波形成一個近似的直流高壓，然后再通過控制開關(guān)管，產(chǎn)生高頻的脈沖，通過變壓器進行變壓。交流/直流開關(guān)電源效率更高，體積更小。體積小的一個重要原因是高頻變壓器比工頻變壓器體積小很多。

工頻變壓器和高頻變壓器的區(qū)別

1、磁性材料的差別:

工頻變壓器采用硅鋼片作為磁芯材料的;高頻變壓器是采用鐵氧體磁芯材料。

2、工作頻率的差別：

工頻變壓器的工作頻率一般是指50Hz或者60Hz的電源頻率;高頻變壓器的工作頻率一般都在1KHz以上，甚至幾十KHz或者上百KHz，應(yīng)用范圍不同頻率也不一樣。

3、應(yīng)用方面：

工頻變壓器一般多用于將220V或者110V工頻高壓變換成工頻低壓，供小家電的電路板供電使用（如豆?jié){機、抽油煙機、音響等等，應(yīng)用范圍比較廣泛;高頻變壓器用途就廣泛了（如;手機充電器，電子鎮(zhèn)流器，開關(guān)電源，彩電電源，電腦電源，液晶驅(qū)動及電源等等許多場合都有使用）。

為什么頻率越高，變壓器體積越小？

最重要的是根據(jù)麥克斯韋方程，變壓器線圈內(nèi)的感生電動勢E為

也就是磁通密度B隨時間的變化率在N個面積為Ac的線匝的積分。

對于變壓器，變壓器原邊的感生電動勢E與輸入側(cè)加的電壓U可以認為是線性關(guān)系。變壓器輸入側(cè)的U幅值不變的前提下可以認為E幅值也不變。

此外，每種磁芯的磁通密度B會有一個上限，高頻用的鐵氧體大約在零點幾特斯拉，工頻用的鐵芯大約在略大于一的水平，差距不是很大。

因此，當頻率提高后，在磁通密度B峰值變化不大的前提下，每個周期內(nèi)的磁通密度變化率dB/dt是大幅增加的，因此可以用更小的Ac或N實現(xiàn)相同的感生電動勢E。Ac減小，意味著磁芯截面面積減小；N減小，意味著可以縮小磁芯空窗的面積，兩者都可以幫助實現(xiàn)更小的磁芯體積。高頻變壓器的橫截面積更小，線圈的匝數(shù)變少，這樣體積也就更小了。

開關(guān)電源的調(diào)整管工作在飽和和截止的狀態(tài)，因而發(fā)熱量小，效率高。交流/直流電源省掉了大體積的變壓器。但開關(guān)電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波，另外由于開關(guān)管工作時會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。相對而言線性電源就沒有以上缺陷，它的紋波可以做的很小。

審核編輯：湯梓紅