Разлика между SMPS и линейно захранване

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 08:37

Основна разлика - SMPS срещу линейно захранване

Повечето електронни и електрически устройства изискват постоянно напрежение, за да функционират. Тези устройства, особено електронни устройства с интегрални схеми, трябва да бъдат снабдени с надеждно, без изкривяване постояннотоково напрежение, за да работят без повреда или изгаряне. Целта на захранването с постоянен ток е да подава чисто напрежение към тези устройства. Захранванията с постоянен ток са категоризирани в линеен и превключен режим, които са включените топологии, за да направят AC захранването в гладко DC. Линейното захранване използва трансформатор за директно понижаване на мрежовото напрежение в желаното ниво, докато SMPS преобразува AC в DC с помощта на комутационно устройство, което помага да се получи средна стойност на желаното ниво на напрежение. Това е ключовата разлика между SMPS и линейно захранване.

СЪДЪРЖАНИЕ

1. Общ преглед и ключова разлика

2. Какво е линейно захранване

3. Какво е SMPS

4. Сравнение едно до друго - SMPS срещу линейно захранване в таблична форма

5. Резюме

Какво е линейно захранване?

При линейно захранване, мрежовото променливо напрежение се преобразува в по-ниско напрежение директно чрез понижаващ трансформатор. Този трансформатор трябва да се справя с голяма мощност, тъй като работи при мрежова честота 50 / 60Hz. Следователно този трансформатор е обемист и голям, което прави захранването тежко и голямо.

След това понижаващото се напрежение се коригира и филтрира, за да се получи постояннотоковото напрежение, необходимо за изхода. Тъй като напрежението на това ниво е подложено на променливост в зависимост от изкривяванията на входното напрежение, регулирането на напрежението се извършва преди изхода. Регулаторът на напрежението в линейно захранване е линеен регулатор, който обикновено е полупроводниково устройство, което действа като променлив резистор. Стойността на изходното съпротивление се променя с изискването за изходна мощност, което прави изходното напрежение постоянно. По този начин регулаторът на напрежението работи като устройство за разсейване на мощността. През повечето време той разсейва излишната мощност, за да направи напрежението постоянно. Следователно, регулаторът на напрежението трябва да има големи радиатори. В резултат линейните захранвания стават много по-тежки. Освен това, в резултат на разсейването на мощността от регулатора на напрежението като топлина,ефективността на линейно захранване пада до около 60%.

Линейните захранващи устройства обаче не създават електрически шум върху изходното напрежение. Той осигурява изолация между изхода и входа поради трансформатора. Следователно линейните захранвания се използват за високочестотни приложения като радиочестотни устройства, аудио приложения, лабораторни тестове, които изискват безшумно захранване, обработка на сигнала и усилватели.

Фигура 01: Захранване с линеен регулатор на напрежението

Какво е SMPS?

SMPS (импулсно захранване) работи на превключващо транзисторно устройство. Отначало променливотоковият вход се преобразува в постояннотоково напрежение от токоизправител, без да се намалява напрежението, за разлика от линейното захранване. Тогава постояннотоковото напрежение се подлага на високочестотно превключване, обикновено чрез MOSFET транзистор. Тоест, напрежението през MOSFET се включва и изключва от сигнала на MOSFET Gate, обикновено модулиран с широчина на импулса сигнал от около 50 kHz (хеликоптер / инверторен блок). След тази операция на рязане, формата на вълната се превръща в пулсиращ DC сигнал. След това се използва понижаващ трансформатор за намаляване на напрежението на високочестотния пулсиращ DC сигнал до желаното ниво. И накрая, изходен токоизправител и филтър се използват за връщане на изходното постояннотоково напрежение.

Фигура 02: Блокова диаграма на SMPS

Регулирането на напрежението в SMPS се извършва чрез верига за обратна връзка, която следи изходното напрежение. Ако изискването за мощност на товара е високо, изходното напрежение има тенденция да се увеличава. Това увеличение се открива от веригата за обратна връзка на регулатора и се използва за управление на съотношението включване / изключване на ШИМ сигнала. По този начин средното напрежение на сигнала се променя. В резултат на това изходното напрежение се контролира, за да се поддържа постоянно.

Понижаващият трансформатор, използван в SMPS, работи с висока честота; по този начин обемът и теглото на трансформатора са много по-малки от тези на линейното захранване. Това се превръща в основна причина SMPS да бъде много по-малък и по-лек от неговия аналог от линеен тип. Освен това регулирането на напрежението се извършва, без да се разсейва излишната мощност като омична загуба или топлина. Ефективността на SMPS достига до 85-90%.

В същото време SMPS генерира високочестотен шум поради превключващата операция на MOSFET. Този шум може да се отрази в изходното напрежение; обаче при някои усъвършенствани и скъпи модели този изходен шум е смекчен до известна степен. Освен това превключването създава електромагнитни и радиочестотни смущения. Следователно е необходимо да се използват RF екраниращи и EMI филтри в SMPS. Следователно SMPS не са подходящи аудио и радиочестотни приложения. С SMPS могат да се използват по-малко чувствителни към шум съоръжения като зарядни за мобилни телефони, двигатели с постоянен ток, приложения с висока мощност и др. Той е по-лек и по-малък дизайн го прави удобен да се използва и като преносими устройства.

Каква е разликата между SMPS и линейно захранване?

Различна статия Средна преди таблица

SMPS срещу линейно захранване
SMPS директно коригира AC мрежата, без да намалява напрежението. След това преобразуваният DC се превключва във висока честота за по-малък трансформатор, за да го намали до желаното ниво на напрежение. И накрая, високочестотният променлив сигнал се изправя към постояннотоковото изходно напрежение.	Линейното захранване намалява напрежението до желаната стойност в началото от по-голям трансформатор. След това AC се коригира и филтрира, за да се получи изходното постояннотоково напрежение.
Регулиране на напрежението
Регулирането на напрежението се извършва чрез управление на честотата на превключване. Изходното напрежение се контролира от веригата за обратна връзка и промяната на напрежението се използва за регулиране на честотата.	Изправеното и филтрирано постояннотоково напрежение се подлага на изходно съпротивление на делител на напрежението, за да се получи изходното напрежение. Това съпротивление се контролира от верига за обратна връзка, която следи варирането на изходното напрежение.
Ефективност
Производството на топлина в SMPS е сравнително ниско, тъй като превключващият транзистор работи в граничните и гладните области. Малкият размер на изходния трансформатор също прави топлинните загуби малки. Следователно ефективността е по-висока (85-90%).	Излишната мощност се разсейва като топлина, за да направи напрежението постоянно в линейно захранване. Освен това входният трансформатор е много по-обемен; по този начин, загубите на трансформатора са по-големи. Следователно ефективността на линейното захранване е едва 60%.
Изграждане
Размерът на трансформатора на SMPS не трябва да бъде голям, тъй като работи във висока честота. Следователно теглото на трансформатора също ще бъде по-малко. В резултат размерът, както и теглото на SMPS са много по-ниски от линейното захранване.	Линейните захранвания са много по-обемисти, тъй като входният трансформатор трябва да е голям поради ниската честота, на която работи. Тъй като в регулатора на напрежението се генерира повече топлина, трябва да се използват и радиатори.
Изкривявания на шума и напрежението
SMPS генерира високочестотен шум поради превключване. Това преминава в изходното напрежение, както и във входящата мрежа в някои случаи. Хармонично изкривяване в мрежовото захранване може да бъде възможно и при SMPS.	Линейните захранвания не произвеждат шум в изходното напрежение. Хармоничното изкривяване е много по-малко от това на SMPS.
Приложения
SMPS може да се използва като преносими устройства поради малката конструкция. Но тъй като генерира високочестотен шум, SMPS не могат да се използват за чувствителни към шум приложения като RF и аудио приложения.	Линейните захранвания са много по-големи и не могат да се използват за преносими устройства. Тъй като те не генерират шум и изходното напрежение също е чисто, те се използват за повечето електрически и електронни тестове в лаборатории.

Резюме - SMPS срещу линейно захранване

SMPS и линейните захранвания са два вида използвани DC захранвания. Ключовата разлика между SMPS и линейното захранване е топологиите, използвани за регулиране на напрежението и намаляване на напрежението. Докато линейното захранване преобразува AC в ниско напрежение в началото, SMPS първо коригира и филтрира AC мрежата и след това превключва на високочестотен AC, преди да се оттегли. Тъй като теглото и размерът на трансформатора се увеличават с намаляването на работната честота, входният трансформатор на линейните захранвания е много по-тежък и по-голям за разлика от SMPS. Освен това, тъй като регулирането на напрежението се извършва с разсейване на топлината чрез съпротивления, линейните захранващи устройства трябва да имат радиатори, които ги правят още по-тежки. Регулаторът на SMPS управлява честотата на превключване, за да контролира изходното напрежение. Следователно,SMPS са по-малки по размер и по-леки по тегло. Тъй като генерирането на топлина в SMPS е по-ниско, тяхната ефективност също е по-висока.

Изтеглете PDF версия на SMPS срещу линейно захранване

Можете да изтеглите PDF версия на тази статия и да я използвате за офлайн цели според бележките към цитата. Моля, изтеглете PDF версия тук Разлика между SMPS и линейно захранване.