現在一般都是使用二種電源,一個是線性電源,另一個是開關電源。線性穩壓電源,是指調整管工作在線性狀態下的穩壓電源,要達到高精度的直流電壓,必須經過電壓反饋調整輸出電壓,這種電源技術很成熟,可以達到很高的穩定度,波紋也很小,而且沒有開關電源具有的干擾與噪音。
但是它的缺點是需要龐大而笨重的變壓器,所需的濾波電容的體積和重量也相當大,而且電壓反饋電路是工作在線性狀態,調整管上有一定的電壓降,在輸出較大工作電流時,致使調整管的功耗太大,轉換效率低,還要安裝很大的散熱片。這種電源不適合計算機等設備的需要,將逐步被開關電源所取代。而在開關電源中則不一樣,開關管(在開關電源中,我們一般把調整管叫做開關管)是工作在開、關兩種狀態下的:開——電阻很小;關——電阻很大。
開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高,重量輕,可升、降壓,輸出功率大等優點。但是由于電路工作在開關狀態,所以噪聲比較大。我們來簡單的說說降壓型開關電源的工作原理。
電路由開關K(實際電路中為三極體或者場效應管),續流二極體D,儲能電感L,濾波電容C等構成。當開關閉合時,電源通過開關K、電感L給負載供電,并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感,在開關接通后,電流增大得比較緩慢,即輸出不能立刻達到電源電壓值。一定時間后,開關斷開,由于電感L的自感作用(可以比較形象的認為電感中的電流有慣性作用),將保持電路中的電流不變,即從左往右繼續流。這電流流過負載,從地線返回,流到續流二極體D的正極,經過二極體D,返回電感L的左端,從而形成了一個迴路。通過控制開關閉合跟斷開的時間(即PWM——脈衝寬度調製),就可以控制輸出電壓。如果通過檢測輸出電壓來控制開、關的時間,以保持輸出電壓不變,這就實現了穩壓的目的。
在開關閉合期間,電感存儲能量;在開關斷開期間,電感釋放能量,所以電感L叫做儲能電感。二極體D在開關斷開期間,負責給電感L提供電流通路,所以二極體D叫做續流二極體。
在實際的開關電源中,開關K由三極體或場效應管代替。當開關斷開時,電流很小;當開關閉合時,電壓很小,所以發熱功率U×I就會很小。這就是開關電源效率高的原因。
開關電源和線性電源的區別主要是他們的工作方式。
線性電源的功率調整管總是工作在放大區,流過的電流是連續的。由于調整管上損耗較大的功率,所以需要較大功率調整管并裝有體積很大的散熱器,發熱嚴重,效率很低。一般在40%~60%,還得說他是很好的線性電源。線性電源的工作方式,使他從高壓變低壓必須有將壓裝置,一般的都是變壓器,再經過整流輸出直流電壓。這樣一來他的體積也就很大,比較笨重,效率低、發熱量也大。他也有他的優點:紋波小,調整率好,對外干擾小。適合用與模擬電路,各類放大器等。
開關電源。它的功率器件工作在開關狀態,在電壓調整時能量是通過電感線圈來臨時貯存,這樣他的損耗就小,效率也就高,對散熱的要求低,但它對變壓器和貯能電感也有了更高的要求,要用低損耗高磁導率的材料來做。它的變壓器就是一個字小??傂试?80%~98%,開關電源的效率高但體積小,但是和線性電源比他的紋波,電壓電流調整率就有一定的折扣了。
審核編輯 黃昊宇
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