Galvenā atšķirība - SMPS pret lineāro barošanas avotu
Lielākajai daļai elektronisko un elektrisko ierīču darbībai ir nepieciešams līdzstrāvas spriegums. Šīm ierīcēm, īpaši elektroniskām ierīcēm ar integrētām shēmām, jāpiegādā uzticams, bez traucējumiem izkrāvums līdzstrāvas spriegumam, lai tās varētu darboties bez darbības traucējumiem un nedegšanas. Līdzstrāvas padeves mērķis ir piegādāt šīm ierīcēm tīru līdzstrāvas spriegumu. Līdzstrāvas barošanas avoti tiek iedalīti lineārajā un komutētajā režīmā, kas ir topoloģijas, kas nodrošina maiņstrāvas padevi vienmērīgā līdzstrāvā. Lineārais barošanas avots izmanto transformatoru, lai tieši samazinātu maiņstrāvas tīkla spriegumu vēlamajā līmenī, savukārt SMPS pārveido maiņstrāvu par līdzstrāvu, izmantojot komutācijas ierīci, kas palīdz iegūt vēlamā sprieguma līmeņa vidējo vērtību. Šī ir galvenā atšķirība starp SMPS un lineāro barošanu.
SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir lineārais barošanas avots
3. Kas ir SMPS
4. Blakus salīdzinājums - SMPS pret lineāro barošanu tabulas veidā
5. Kopsavilkums
Kas ir lineārais barošanas avots?
Lineārā barošanas avotā tīkla maiņstrāvas spriegums tiek tieši pārveidots par zemāku spriegumu, izmantojot pazeminošo transformatoru. Šim transformatoram ir jārīkojas ar lielu jaudu, jo tas darbojas maiņstrāvas tīkla frekvencē 50 / 60Hz. Tāpēc šis transformators ir apjomīgs un liels, padarot barošanas bloku smagu un lielu.
Tad pazemināts spriegums tiek izlīdzināts un filtrēts, lai iegūtu izejai nepieciešamo līdzstrāvas spriegumu. Tā kā spriegums šajā līmenī tiek mainīts atkarībā no ieejas sprieguma kropļojumiem, sprieguma regulēšana tiek veikta pirms izejas. Sprieguma regulators lineārajā barošanas blokā ir lineārs regulators, kas parasti ir pusvadītāju ierīce, kas darbojas kā mainīgs rezistors. Izejas pretestības vērtība mainās līdz ar izejas jaudas prasību, padarot izejas spriegumu nemainīgu. Tādējādi sprieguma regulators darbojas kā strāvas izkliedētāja ierīce. Lielāko daļu laika tas izkliedē lieko jaudu, lai spriegums būtu nemainīgs. Tāpēc sprieguma regulatoram vajadzētu būt lielām siltuma izlietnēm. Tā rezultātā lineārie barošanas avoti kļūst daudz smagāki. Turklāt enerģijas sprieguma regulatora kā siltuma izkliedes rezultātālineārās barošanas avota efektivitāte samazinās pat par aptuveni 60%.
Tomēr lineārie barošanas avoti nerada elektrisko troksni uz izejas spriegumu. Tas nodrošina izolāciju starp izeju un ieeju transformatora dēļ. Tāpēc lineārās barošanas avoti tiek izmantoti augstas frekvences lietojumiem, piemēram, radiofrekvenču ierīcēm, audio lietojumiem, laboratorijas testiem, kuriem nepieciešama bez trokšņa, signālu apstrādei un pastiprinātājiem.
01. attēls: barošana ar lineārā sprieguma regulatoru
Kas ir SMPS?
SMPS (komutētā režīma barošanas avots) darbojas ar komutācijas tranzistora ierīci. Sākumā maiņstrāvas ieeju pārveido līdzstrāvas spriegumā ar taisngriezi, nesamazinot spriegumu, atšķirībā no lineārā barošanas avota. Tad līdzstrāvas spriegumam tiek veikta augstfrekvences pārslēgšanās, parasti izmantojot MOSFET tranzistoru. Tas ir, spriegumu caur MOSFET ieslēdz un izslēdz MOSFET Gate signāls, parasti pulsa platuma modulēts signāls aptuveni 50 kHz (smalcinātāja / invertora bloks). Pēc šīs sasmalcināšanas operācijas viļņu forma kļūst par pulsētu līdzstrāvas signālu. Pēc tam tiek izmantots pazeminošais transformators, lai augstfrekvences pulsētā līdzstrāvas signāla spriegumu samazinātu līdz vēlamajam līmenim. Visbeidzot, izejas taisngriezi un filtru izmanto, lai atjaunotu izejas līdzstrāvas spriegumu.
02. attēls: SMPS blokshēma
Sprieguma regulēšana SMPS tiek veikta, izmantojot atgriezeniskās saites ķēdi, kas uzrauga izejas spriegumu. Ja slodzes jaudas prasības ir augstas, izejas spriegumam ir tendence palielināties. Šo pieaugumu nosaka regulatora atgriezeniskās saites ķēde, un to izmanto, lai kontrolētu PWM signāla ieslēgšanas / izslēgšanas attiecību. Tādējādi mainās vidējais signāla spriegums. Rezultātā izejas spriegums tiek kontrolēts, lai tas būtu nemainīgs.
SMPS izmantotais pazeminošais transformators darbojas ar augstu frekvenci; tādējādi transformatora tilpums un svars ir daudz mazāki nekā lineārā barošanas avota. Tas kļūst par galveno iemeslu, kāpēc SMPS ir daudz mazāks un vieglāks nekā tā lineārā tipa kolēģis. Turklāt sprieguma regulēšana tiek veikta, neizdalot jaudas pārpalikumu kā omas zudumu vai siltumu. SMPS efektivitāte sasniedz pat 85-90%.
Tajā pašā laikā SMPS rada augstas frekvences troksni, pateicoties MOSFET komutācijas darbībai. Šo troksni var atspoguļot izejas spriegumā; tomēr dažos uzlabotos un dārgos modeļos šis izejas troksnis zināmā mērā tiek mazināts. Turklāt komutācija rada arī elektromagnētiskos un radiofrekvenču traucējumus. Tādējādi SMPS ir jāizmanto RF ekranēšana un EMI filtri. Tāpēc SMPS nav piemērotas audio un radiofrekvenču lietojumprogrammas. Ar SMPS var izmantot mazāk trokšņu jutīgas iekārtas, piemēram, mobilo tālruņu lādētājus, līdzstrāvas motorus, lielas jaudas lietojumprogrammas utt. Tā ir vieglāka un mazāka, tāpēc to ir ērti izmantot arī kā pārnēsājamas ierīces.
Kāda ir atšķirība starp SMPS un lineāro barošanas avotu?
Atšķirīgs raksts vidū pirms tabulas
SMPS vs lineārais barošanas avots |
|
| SMPS tieši izlīdzina tīkla maiņstrāvu, nesamazinot spriegumu. Tad pārveidoto līdzstrāvu augstfrekvences režīmā ieslēdz mazākam transformatoram, lai to samazinātu līdz vēlamajam sprieguma līmenim. Visbeidzot, augstfrekvences maiņstrāvas signāls tiek izlīdzināts līdz līdzstrāvas izejas spriegumam. | Lineārais barošanas avots samazina spriegumu līdz vēlamajai vērtībai sākumā ar lielāku transformatoru. Pēc tam maiņstrāvu izlīdzina un filtrē, lai iegūtu izejas līdzstrāvas spriegumu. |
| Sprieguma regulēšana | |
| Sprieguma regulēšana tiek veikta, kontrolējot komutācijas frekvenci. Izejas spriegumu uzrauga ar atgriezeniskās saites ķēdi, un frekvences kontrolei tiek izmantota sprieguma variācija. | Taisnotais un filtrētais līdzstrāvas spriegums tiek pakļauts sprieguma dalītāja izejas pretestībai, lai iegūtu izejas spriegumu. Šo pretestību var kontrolēt ar atgriezeniskās saites ķēdi, kas uzrauga izejas sprieguma izmaiņas. |
| Efektivitāte | |
| Siltuma ražošana SMPS ir salīdzinoši zema, jo komutācijas tranzistors darbojas nogriešanas un bada reģionos. Neliels izejas transformatora izmērs arī padara siltuma zudumus mazus. Tāpēc efektivitāte ir augstāka (85-90%). | Jaudas pārpalikums tiek izvadīts kā siltums, lai lineārā strāvas padevē spriegums būtu nemainīgs. Turklāt ieejas transformators ir daudz apjomīgāks; tādējādi transformatoru zudumi ir lielāki. Tāpēc lineārā strāvas padeves efektivitāte ir tik zema kā 60%. |
| Būvēt | |
| SMPS transformatora izmēram nav jābūt lielam, jo tas darbojas augstfrekvences režīmā. Tāpēc arī transformatora svars būs mazāks. Tā rezultātā SMPS izmērs, kā arī svars ir daudz zemāks nekā lineārais barošanas avots. | Lineārie barošanas avoti ir daudz apjomīgāki, jo ieejas transformatoram jābūt lielam zemās frekvences dēļ, kurā tas darbojas. Tā kā sprieguma regulatorā rodas vairāk siltuma, jāizmanto arī siltuma izlietnes. |
| Trokšņa un sprieguma kropļojumi | |
| SMPS komutācijas dēļ rada augstas frekvences troksni. Tas dažreiz pāriet izejas spriegumā, kā arī ieejas tīklā. Harmoniski tīkla izkropļojumi varētu būt iespējami arī SMPS. | Lineārie barošanas avoti nerada troksni izejas spriegumā. Harmoniskie kropļojumi ir daudz mazāki nekā SMPS. |
| Pieteikumi | |
| Mazo uzbūves dēļ SMPS var izmantot kā pārnēsājamas ierīces. Bet, tā kā tas rada augstas frekvences troksni, SMPS nevar izmantot trokšņu jutīgām lietojumprogrammām, piemēram, RF un audio lietojumprogrammām. | Lineārie barošanas avoti ir daudz lielāki, un tos nevar izmantot pārnēsājamām ierīcēm. Tā kā tie nerada troksni un izejas spriegums ir arī tīrs, tos izmanto lielākajā daļā laboratorijas elektrisko un elektronisko testu. |
Kopsavilkums - SMPS pret lineāro barošanu
SMPS un lineārie barošanas avoti ir divu veidu līdzstrāvas barošanas avoti. Galvenā atšķirība starp SMPS un lineāro barošanu ir topoloģijas, ko izmanto sprieguma regulēšanai un sprieguma atkāpšanai. Kamēr lineārais barošanas avots sākumā pārveido maiņstrāvu par zemu spriegumu, SMPS vispirms izlabo un filtrē tīkla maiņstrāvu un pēc tam pārslēdzas uz augstfrekvences maiņstrāvu pirms atkāpšanās. Tā kā transformatora svars un izmērs palielinās, samazinoties darba frekvencei, atšķirībā no SMPS lineāro barošanas avotu ieejas transformators ir daudz smagāks un lielāks. Turklāt, tā kā sprieguma regulēšana tiek veikta ar siltuma izkliedi caur pretestībām, lineārajiem barošanas avotiem vajadzētu būt siltuma izlietnēm, kas tos padara vēl smagākus. SMPS regulators kontrolē komutācijas frekvenci, lai kontrolētu izejas spriegumu. TāpēcSMPS ir mazāka izmēra un vieglāka svara. Tā kā SMPS siltuma ražošana ir mazāka, to efektivitāte ir arī augstāka.
Lejupielādēt SMPS vs lineārā barošanas avota PDF versiju
Jūs varat lejupielādēt šī raksta PDF versiju un izmantot to bezsaistes mērķiem, kā norādīts piezīmēs. Lūdzu, lejupielādējiet PDF versiju šeit Starpība starp SMPS un lineāro barošanu.
