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脉冲电源和直流电源区别

时间:2023-08-07 15:49:59 点击:12919次

随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。目前,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。

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。

开关电源是相对线性电源说的,其输入端直接将交流电整流变成直流电,再在高频震荡电路的作用下,用开关管控制电流的通断,形成高频脉冲电流。在电感(高频变压器)的帮助下,输出稳定的低压直流电。

由于变压器的磁芯大小与开关电源工作频率的平方成反比,频率越高铁心越小。这样就可以大大减小变压器,使电源减轻重量和体积。而且由于它直接控制直流,使这种电源的效率比线性电源高很多。这样就节省了能源,因此它受到人们的青睐。但它也有缺点,就是电路复杂,维修困难,对电路的污染严重。电源噪声大,不适合用于某些低噪声电路。

二、开关电源的特点

开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着随着电力电子技术的发展和创新,目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备,其重要性可见一斑。

三、开关电源的分类

根据开关器件在电路中连接的方式,开关电源总的来说可分为串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。

其中,变压器式开关电源还可以进一步分成:推挽式、半桥式、全桥式等多种。根据变压器的激励和输出电压的相位,又可以分成:正激式、反激式、单激式和双激式等多种。

四、开关电源和普通电源的区别

普通的电源一般是线性电源,线性电源,是指调整管工作在线性状态下的电源。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开 —— 电阻很小,关 —— 电阻很大。

开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高,重量轻,可升、降压、输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态,所以噪声比较大。

五、举例说明:降压型开关电源

我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理:电路由开关(实际电路中为三极管或者场效应管),续流二极管、储能电感、滤波电容等构成。

当开关闭合时,电源通过开关、电感给负载供电,并将部分电能储存在电感以及电容中。由于电感的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。

一定时间后,开关断开,由于电感的自感作用(可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左往右继续流。这电流流过负载,从地线返回,流到续流二极管的正极,经过二极管,返回电感的左端,从而形成了一个回路。

通过控制开关闭合跟断开的时间(即PWM——脉冲宽度调制),就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间,以保持输出电压不变,这就实现了稳压的目的。

普通电源和开关电源相同的是都有电压调整管,利用反馈原理来进行稳压的,不同的是开关电源利用开关管进行调整,普通电源一般利用三极管的线性放大区进行调整。比较而言,开关电源的能耗低,对交流电压适用范围要宽,输出直流的波纹系数要好,缺点是开关脉冲干扰。

普通半桥开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的开关管(频率高时开关管为VMOS)轮流导通,首先电流通过上桥开关管流入,利用电感线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,最后关闭上桥开关管,打开下桥的开关管,电感线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥开关管,再打开上桥让电流进入,就这样重复进行,因为要轮流开关两开关管,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调整管发热量很大,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。

六、主要区别:工作方式

线性电源的功率调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的。由于调整管上损耗较大的功率,所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器,发热严重,效率很低,一般在40%~60%(还得说是很好的线性电源)。

线性电源的工作方式,使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。这样一来体积也就很大,比较笨重,效率低、发热量也大;但也有优点: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。

开关电源它的功率器件工作在开关状态,在电压调整时能量是通过电感线圈来临时贮存,这样他的损耗就小,效率也就高,对散热的要求低,但它对变压器和贮能电感也有了更高的要求,要用低损耗高磁导率的材料来做。它的变压器就是一个字小。总效率在80%~98%,开关电源的效率高但体积小,但是和线性电源比他的纹波,电压电流调整率就有一定的折扣了。



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