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线性稳压电源与开关电源之间的区别
时间:2021-01-09 08:55:49 点击次数:127

稳压电源是能为负载供给稳定的沟通电或直流电的电子装置,包含沟通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动摇时,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。

 线性稳压电源和开关稳压电源对比分析

根据调整管的作业状况,我们常把稳压电源分红两类:线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压电源,是指调整管作业在线性状况下的稳压电源。而在开关电源中则不相同,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是作业在开、关两种状况下的:开电阻很小;关电阻很大。

 

开关电源是一种比较新型的电源。它具有功率高,重量轻,可升、降压,输出功率大等长处。但是因为电路作业在开关状况,所以噪声比较大。经过下图,咱们来简略的说说降压型开关电源的作业原理。如图所示,电路由开关K(实践电路中为三极管或许场效应管),续流二极管D,储能电感L,滤波电容C等构成。当开关闭合时,电源经过开关K、电感L给负载供电,并将部分电能储存在电感L以及电容C中。因为电感L的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能马上达到电源电压值。一定时刻后,开关断开,因为电感L的自感作用(可以比较形象的以为电感中的电流有惯性作用),将坚持电路中的电流不变,即从左往右继续流。这电流流过负载,从地线回来,流到续流二极管D的正极,经过二极管D,回来电感L的左端,从而形成了一个回路。经过操控开关闭合跟断开的时刻(PWM——脉冲宽度调制),就可以操控输出电压。假如经过检测输出电压来操控开、关的时刻,以坚持输出电压不变,这就完成了稳压的意图。在开关闭合期间,电感存储能量;在开关断开期间,电感开释能量,所以电感L叫做储能电感。二极管D在开关断开期间,负责给电感L供给电流通路,所以二极管D叫做续流二极管。

 

 

在实践的开关电源中,开关K由三极管或场效应管替代。当开关断开时,电流很小;当开关闭合时,电压很小,所以发热功率U&TImesI就会很小。这便是开关电源功率高的原因。

看过完两个关于电源的FAQ后,咱们可能对电源的功率计算还不了解。在后面的FAQ中,咱们将专门给咱们介绍。

 

常见的用于开关电源的芯片有:TL494LM2575LM26733406351414等等。

根据调整管的作业状况,咱们常把稳压电源分红两类:线性稳压电源和开关稳压电源。此外,还有一种运用稳压管的小电源。

这里说的线性稳压电源,是指调整管作业在线性状况下的直流稳压电源。调整管作业在线性状况下,可这么来理解:RW(见下面的分析)是接连可变的,亦即是线性的。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,咱们一般把调整管叫做开关管)是作业在开、关两种状况下的:开——电阻很小;关——电阻很大。作业在开关状况下的管子显然不是线性状况。

 

线性稳压电源是比较早运用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反响速度快,输出纹波较小;作业发生的噪声低;功率较低(现在经常看的LDO便是为了处理功率问题而呈现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给体系增加热噪声。作业原理:咱们先用下图来说明线性稳压电源调理电压的原理。如下图所示,可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路,输出电压为:Uo=Ui&TImesRL/(RW+RL),因此经过调理RW的巨细,即可改变输出电压的巨细。请留意,在这个式子里,假如咱们只看可调电阻RW的值变化,Uo的输出并不是线性的,但假如把RWRL一起看,则是线性的。还要留意,咱们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边,而画在右边。尽管这从公式上看并没有什么区别,但画在右边,却正好反映了采样反应的概念----实践中的电源,绝大部分都是作业在采样和反应的模式下的,运用前馈办法很少,或便是用了,也只是辅佐办法而已。

 

让咱们继续:假如咱们用一个三极管或许场效应管,来替代图中的可变阻器,并经过检测输出电压的巨细,来操控这个变阻器阻值的巨细,使输出电压坚持安稳,这样咱们就完成了稳压的意图。这个三极管或许场效应管是用来调整电压输出巨细的,所以叫做调整管。

 

像图1所示的那样,因为调整管串联在电源跟负载之间,所以叫做串联型稳压电源。相应的,还有并联型稳压电源,便是将调整管跟负载并联来调理输出电压,典型的基准稳压器TL431便是一种并联型稳压器。所谓并联的意思,便是象图2中的稳压管那样,经过分流来确保衰减放大管射极电压的安稳,或许这个图并不能让你一下子看出它是并联的,但仔细一看,确实如此。不过,咱们在此还要留意一下:此处的稳压管,是利用它的非线性区作业的,因此,假如以为它是一个电源,它也是一个非线性电源。为了便于咱们理解,回头咱们找一个理合适的图来看,直到可以简明地看懂停止。

 

因为调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以作业在线性状况下的调整管,一般会发生很多的热,导致功率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源,请参看模仿电子线路教科书。这里咱们主要是协助咱们理清这些概念以及它们之间的关系。

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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。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图(示意图,省略了滤波电容等元件),取样电阻通过取样输出电压,并与参考电压比较,比较结果由误差放大电路放大后,控制调整管的导通程度,使输出电压保持稳定。

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常用的线性串联型稳压电源芯片有:78XX系列(正电压型)79XX系列(负电压型)(实际产品中,XX用数字表示,XX是多少,输出电压就是多少。例如7805,输出电压为5V)LM317(可调正电压型)LM337(可调负电压型)1117(低压差型,有多种型号,用尾数表示电压值。如1117-3.33.3V1117-ADJ为可调型)

1DC-DC包括boost(升压)buck(降压)Boost/buck(/降压)和反相结构,具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点,随着集成度的提高,许多新型DC-DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容;但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。

2LDO:低压差线性稳压器的突出优点是具有最低的成本,最低的噪声和最低的静态电流。它的外围器件也很少,通常只有一两个旁路电容。新型LDO可达到以下指标:30μV输出噪声、60dBPSRR6μA静态电流及100mV的压差。LDO线性稳压器能够实现这些特性的主要原因在于内部调整管采用了P沟道场效应管,而不是通常线性稳压器中的PNP晶体管。

P沟道的场效应管不需要基极电流驱动,所以大大降低了器件本身的电源电流;另一方面,在采用PNP管的结构中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态降低输出能力,必须保证较大的输入输出压差;而P沟道场效应管的压差大致等于输出电流与其导通电阻的乘积,极小的导通电阻使其压差非常低。当系统中输入电压和输出电压接近时,LDO是最好的选择,可达到很高的效率。所以在将锂离子电池电压转换为3V电压的应用中大多选用LDO,尽管电池最后放电能量的百分之十没有使用,但是LDO仍然能够在低噪声结构中提供较长的电池寿命。

线性稳压电源和开关电源的区别

开关稳压电源是通过把直流变成高频脉冲,然后再进行电磁变换实现电压变换和稳压。线性稳压电源是直接串联一个可控的调整元件对输入直流电压进行分压,实现电压变换和稳压,本质上相当于串联一个可变电阻。

开关稳压电源效率高,而且可升压也可降压。线性稳压电源只能降压,而且效率低。开关稳压电源会产生高频干扰,线性稳压电源则无干扰。各有优缺点。

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