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线性稳压电源和开关电源,到底有什么区别?

稳压电源(stabilized voltage supply) 是能为负载提供稳定的交流电或直流电的电子装置,包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。当电网电压或负载出现瞬间波动时,稳压电源会以10-30ms的响应速度对电压幅值进行补偿,使其稳定在±2%以内。根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。

知道了什么是稳压电源,接下来一起了解一下什么是线性稳压电源和开关电源,他们之间又有什么区别呢?

线性稳压电源

线性稳压电源是通过改变晶体管的导通程度来改变和控制其输出的电压和电流,在线性稳压电源中晶体管相当于一个可变电阻,串接在供电回路中。由于可变电阻与负载流过相同的电流,因此要消耗掉大量的能量并导致升温,电压转换效率低。


图1 线性稳压电源

线性稳压电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区,靠调整管极间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大,需要安装一个很大的散热器给它散热。由于线性电源的变压器工作在工频(50Hz)上,所以质量较大。

线性稳压电源常用于低压场合,像LDO需要满足一定的电压差。输出电压调整率和纹波比较好,效率比较低,需要的外围元器件比较少,成本低。电路比较简单。线性稳压电源优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路输出连续可调的电源。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。

一般来说,线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路,启动电路等部分。而稳压电源细分起来又有很多种,从输出性质可分为稳压电源、稳流电源和集稳压、稳流于一身的稳压稳流(双稳)电源。从输出值来看可分固定输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等。

开关电源


图2 开关电源基本电路框图

开关型直流稳压电源它的电路型式主要有单端反激式、单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性稳压电源的根本区别在于电路中的变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功率管不是工作在线性区,而是饱和及截止区,即工作在开关状态;开关型直流稳压电源也因此而得名。开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部分组成。

开关电源适用于全电压范围,不需要压差,可以采用不同的电路拓扑实现不同的输出要求。调整率和输出纹波不如线性电源,效率高。需要外围元件多,成本高。还有就是开关电源电路设计复杂,故障率高,维护维修不方便。

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯带,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。

结语:

线性稳压电源和开关电源最大的区别是线性稳压电源中管子(无论是双极型还是MOSFET)工作于线性状态,而开关电源中管子工作于开关状态。线性稳压电源和开关电源也因此而得名。

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