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什么是开关式电源、线性电源_开关电源与传统的线性电源有什么区别

什么是开关式电源、线性电源_开关电源与传统的线性电源有什么区别

2021-01-01 15:53

开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。

功能:是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。

开关电源

线性电源

传统的线性式电源供应器,其原理如下图,利用一低频硅钢片变压器,变换成所需要的电压值,然后经过整流滤波成直流电压,但一般设备需要稳定的直流电源,故需再经过稳压,因此稳压用的功率元件就必须将高出的电压予以钳制,并以热的形态消耗掉,所以线性式电源必须限制输入电源电压的变化范围,否则效率就会大幅降低。线性式电源稳压原理是将不必要的电源以热的形态损耗,而且连同涟波一并钳制,所以输出涟波可以很小,因为是线性工作,故没有开关和 EMI 问题。

线性式(串联式)电源供应器之原理图

开关电源与传统的线性电源区别

开关电源的优势在于效率高(此处的效率可以简单的看作输入功率与输出功率之比),加之开关晶体管工作于开关状态,损耗较小,发热较低,不需要体积/重量非常大的散热器,因此体积较小、重量较轻。但开关电源工作时,由于频率较高,会对电网及周围设备造成干扰。

线性电源的优势在于结构相对简单,可靠性相对较高,电流纹波率可以很容易的做到比较低,维修也较为方便。但是线性电源在产生输出电压的过程中,功率晶体工作在放大区,本身也会消耗电能。

详细信息看下表:

线性电源与交换式电源(开关电源)主要区别

开关电源拓扑类型

开关电源的拓扑指开关电源电路的构成形式。一般是根据输出地线与输入地线有无电气隔离,分为隔离及非隔离变换器。

非隔离即输入端与输出端相通,没有隔离措施,常见的DC/DC变换器大多是这种类型。

隔离是指输入端与输出端在电路上不是直接联通的,使用隔离变压器通过电磁变换方式进行能量传递,输入端和输出端之间是完全电气隔离的。

通常来说,为了保护使用者的人身安全,使用市电或输入电压高于安全电压(目前公认是36伏特)的开关电源必须是隔离式。

开关电源的应用

目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于各种终端设备、通信设备、安防通信、轨道交通、新能源、电力、生物医疗、智能家居、环保设备、LED照明以及景观亮化等。

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