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cofly淺談航空插座中開關電源與線性電源
點擊次數(shù):1711 更新時間:2019-08-17
科迎法是國內一家專業(yè)的制造商,系類產品中M12圓形航空插頭插座與7/8圓形航空插頭插座常見的芯數(shù)3芯,4芯,5芯主要作為電源插座用。那么在開關電源與線性電源有什么區(qū)別啦?以下為大家簡單分享下:
- 線性電源的原理
線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路等。
線性電源是先將交流電經過變壓器變壓,再經過整流電路整流濾波得到未穩(wěn)定的直流電壓,要達到高精度的直流電壓,必須經過電壓反饋調整輸出電壓,這種電源技術很成熟,可以達到很高的穩(wěn)定度,波紋也很小,而且沒有開關電源具有的干擾與噪音。但是它的缺點是需要龐大而笨重的變壓器,所需的濾波電容的體積和重量也相當大,而且電壓反饋電路是工作在線性狀態(tài),調整管上有一定的電壓降,在輸出較大工作電流時,致使調整管的功耗太大,轉換效率低,還要安裝很大的散熱片。這種電源不適合計算機等設備的需要,將逐步被開關電源所取代。
二、開關電源的原理:
開關電源主要包括輸入電網濾波器、輸入整流濾波器、逆變器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路。
它們的功能是:
1.輸入電網濾波器:消除來自電網,如電動機的啟動、電器的開關、雷擊等產生的干擾,同時也防止開關電源產生的高頻噪聲向電網擴散。
2.輸入整流濾波器:將電網輸入電壓進行整流濾波,為變換器提供直流電壓。
3.逆變器:是開關電源的關鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓,并且起到將輸出部分與輸入電網隔離的作用。
4.輸出整流濾波器:將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓,同時還防止高頻噪聲對負載的干擾。
5.控制電路:檢測輸出直流電壓,并將其與基準電壓比較,進行放大。調制振蕩器的脈沖寬度,從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
6.保護電路:當開關電源發(fā)生過電壓、過電流短路時,保護電路使開關電源停止工作以保護負載和電源本身。
開關電源是將交流電先整流成直流電,在將直流逆變成交流電,在整流輸出成所需要的直流電壓。這樣開關電源省去下線性電源中的變壓器,以及電壓反饋電路。而開關電源中的逆變電路*是數(shù)字調整,同樣能達到非常高的調整精度。
開關電源的主要優(yōu)點:體積小、重量輕(體積和重量只有線性電源的20~30%)、效率高(一般為60~70%,而線性電源只有30~40%)、自身抗干擾性強、輸出電壓范圍寬、模塊化。
開關電源的主要缺點:由于逆變電路中會產生高頻電壓,對周圍設備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地。
交流電經過整流,可以得到直流電。但是,由于交流電壓及負載電流的變化,整流后得到的直流電壓通常會造成20%到40%的電壓變化。為了得到穩(wěn)定的直流電壓,必須采用穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)穩(wěn)壓。按照實現(xiàn)方法的不同,穩(wěn)壓電源可分為三種:線性穩(wěn)壓電源、相控穩(wěn)壓電源、開關穩(wěn)壓電源。其中開關電源代表低碳環(huán)保和先進電源的發(fā)展趨勢。
常用的低壓直流開關電源就是將220V交流電經過EMI濾波器后直接整流成300V左右的直流電,通過電路控制開關管進行高速的道通與截止再轉化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓,從而產生所需要的一組或多組電壓,而后再整流成所需要電壓的直流電。轉化為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50Hz高很多,所以主變壓器可以做的很小,且使用磁芯,它工作時也不是很熱;另外,在高頻下,貯存能量和濾波電容和電感要比50Hz 下小很多,成本很低。如果不將50Hz 變?yōu)楦哳l那開關電源就沒有意義!開關變壓器也不神秘,就是一個普通的磁芯變壓器!這就是開關電源。
開關電源,是通過電子技術實現(xiàn)的,主要環(huán)節(jié):整流成直流電——逆變成所需電壓的交流電(主要來調整電壓)——再經過整流成直流電壓輸出。
開關電源的結構中由于中間沒有笨重的變壓器和散熱片,因而體積非常小。同時,開關電源內部都是電子元件,效率高、發(fā)熱小。雖然,具有電磁干擾大等缺點,但現(xiàn)在歐美日本土銷售和中國制造但沒有偷工減料的開關電源抗電磁干擾濾波器和屏蔽技術已經非常到位。
開關電源大體可以分為隔離和非隔離兩種,隔離型的必定有開關變壓器,而非隔離的未必一定有。
簡單地說,開關電源的工作原理是:
1.交流電源輸入經整流濾波成直流;
2.通過高頻PWM(脈沖寬度調制)或者脈沖頻率調制(PFM)控制開關管,將那個直流加到開關變壓器初級上;
3.開關變壓器次級感應出高頻電壓,經整流濾波供給負載;
4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩(wěn)定輸出的目的.
交流電源輸入時一般要經過電感電容濾波器一類的東西,過濾掉電網上的干擾,同時也過濾掉電源對電網的干擾;在功率相同時,開關頻率越高,開關變壓器的體積就越小,但對開關管的要求就越高;開關變壓器的次級可以有多個繞組或一個繞組有多個抽頭,以得到需要的輸出;一般還應該增加一些保護電路,比如空載、短路等保護, 否則可能會燒毀開關電源。
以上說的就是開關電源的大致工作原理。
其實現(xiàn)在已經有了集成度非常高的芯片,可以使外圍電路非常簡單,甚至做到免調試。
例如TOP系列的開關電源芯片(或稱模塊),只要配合一些阻容元件,和一個開關變壓器,就可以做成一個基本的開關電源。
開關電源&線性電源
普通半橋開關電源的主要工作原理就是上橋和下橋的開關管(頻率高時開關管為VMOS)輪流導通,首先電流通過上橋開關管流入,利用電感線圈的存儲功能,將電能集聚在線圈中,后關閉上橋開關管,打開下橋的開關管,電感線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關閉下橋開關管,再打開上橋讓電流進入,就這樣重復進行,因為要輪流開關兩開關管,所以稱為開關電源。
而線性電源就不一樣了,由于沒有開關介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就會漏出來,這就是我們經??吹降哪承┚€性電源的調整管發(fā)熱量很大,用不完的電能,全部轉換成了熱能。從這個角度來看,線性電源的轉換效率就非常低了,而且熱量高的時候,元件的壽命勢必要下降,影響終的使用效果 。
開關電源和線性電源的區(qū)別主要是他們的工作方式。
線性電源的功率調整管總是工作在放大區(qū),流過的電流是連續(xù)的。由于調整管上損耗較大的功率,所以需要較大功率調整管并裝有體積很大的散熱器,發(fā)熱嚴重,效率很低。一般在40%~60%,還得說他是很好的線性電源。線性電源的工作方式,使他從高壓變低壓必須有將壓裝置,一般的都是變壓器,也有別的像KX電源,再經過整流輸出直流電壓。這樣一來他的體積也就很大,比較笨重,效率低、發(fā)熱量也大。他也有他的優(yōu)點:紋波小,調整率好,對外干擾小。適合用與模擬電路,各類放大器等。
開關電源。它的功率器件工作在開關狀態(tài),在電壓調整時能量是通過電感線圈來臨時貯存,這樣他的損耗就小,效率也就高,對散熱的要求低,但它對變壓器和貯能電感也有了更高的要求,要用低損耗高磁導率的材料來做。它的變壓器就是一個字小。總效率在 80%~98%,開關電源的效率高但體積小,但是和線性電源比他的紋波,電壓電流調整率就有一定的折扣了 。
業(yè)余電臺等無線電通信電源交流電源的特殊要求:
1、電臺使用比較規(guī)范的室外天饋系統(tǒng),同軸電纜屏蔽層不參與無線電收發(fā)時主要考慮電源的ESD和電源穩(wěn)壓部分的抗干擾能力。原因是發(fā)射時電源負載阻抗瞬時變化很大,如果處理不當會造成穩(wěn)壓系統(tǒng)取樣和執(zhí)行紊亂,因此須在穩(wěn)壓系統(tǒng)取樣與輸出間加裝低通濾波器。
2、電臺使用很隨意的室外天饋系統(tǒng),同軸電纜屏蔽層參與無線電收發(fā)。此時此刻還需要在220V輸入端加裝低通濾波器抑制干擾。
3、使用昂貴的電臺,因維修費用高,須加裝并聯(lián)型限壓電路以確保在任何時候電臺得到的電壓不超過額定電壓25%。
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