線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源的區(qū)別，可別混淆

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根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源。

線性穩(wěn)壓電源，是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的穩(wěn)壓電源。而在開關電源中則不一樣，開關管(在開關電源中，我們一般把調(diào)整管叫做開關管)是工作在開、關兩種狀態(tài)下的：開——電阻很小;關——電阻很大。

開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優(yōu)點。但是由于電路工作在開關狀態(tài)，所以噪聲比較大。?通過下圖，我們來簡單的說說降壓型開關電源的工作原理。如圖所示，電路由開關K(實際電路中為三極管或者場效應管)，續(xù)流二極管D，儲能電感L，濾波電容C等構成。當開關閉合時，電源通過開關K、電感L給負載供電，并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感，在開關接通后，電流增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達到電源電壓值。一定時間后，開關斷開，由于電感L的自感作用(可以比較形象的認為電感中的電流有慣性作用)，將保持電路中的電流不變，即從左往右繼續(xù)流。這電流流過負載，從地線返回，流到續(xù)流二極管D的正極，經(jīng)過二極管D，返回電感L的左端，從而形成了一個回路。通過控制開關閉合跟斷開的時間(即PWM——脈沖寬度調(diào)制)，就可以控制輸出電壓。如果通過檢測輸出電壓來控制開、關的時間，以保持輸出電壓不變，這就實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。?

在開關閉合期間，電感存儲能量;在開關斷開期間，電感釋放能量，所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開關斷開期間，負責給電感L提供電流通路，所以二極管D叫做續(xù)流二極管。?

在實際的開關電源中，開關K由三極管或場效應管代替。當開關斷開時，電流很小;當開關閉合時，電壓很小，所以發(fā)熱功率U×I就會很小。這就是開關電源效率高的原因。

什么是線性電源?

線性電源(Linear power supply)是先將交流電經(jīng)過變壓器降低電壓幅值，再經(jīng)過整流電路整流后，得到脈沖直流電，后經(jīng)濾波得到帶有微小波紋電壓的直流電壓。

基本工作原理

線性電源主回路的工作過程是輸入電源先經(jīng)預穩(wěn)壓電路進行初步交流穩(wěn)壓后，通過主工作變壓器隔離整流變換成直流電源，再經(jīng)過控制電路和單片微處理控制器的智能控制下對線性調(diào)整元件進行精細調(diào)節(jié)，使之輸出高精度的直流電壓源。

線性穩(wěn)壓電源的優(yōu)點是輸出電壓質(zhì)量高、紋波小、不需要使用電感元件。

線性穩(wěn)壓電源經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓實現(xiàn)電源穩(wěn)壓。

優(yōu)點：穩(wěn)定性好，瞬態(tài)響應速度快，可靠性高，輸出電壓精度高，輸出紋波電壓精度小。

缺點：變換效率較低，尤其是在輸入輸出電壓差較大的情況下。如果輸出電流也較大，會有明顯的發(fā)熱發(fā)燙現(xiàn)象，甚至可能燒壞穩(wěn)壓器。

線性穩(wěn)壓電源構成：

低壓差線性穩(wěn)壓器的主要參數(shù)

輸出電壓

低壓差線性穩(wěn)壓器有固定輸出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種類型。

固定輸出電壓穩(wěn)壓器：輸出電壓是經(jīng)過廠家精密調(diào)整的，穩(wěn)壓器精度很高。

可調(diào)輸出電壓：根據(jù)穩(wěn)壓器ADJ引腳兩端的電阻來調(diào)節(jié)輸出電壓。

最大輸出電流

輸出電流越大的穩(wěn)壓器成本越高。為了降低成本。

輸入輸出電壓差

在保證輸出電壓穩(wěn)定的條件下，該電壓壓差越低，線性穩(wěn)壓器的性能就越好。比如，5.0V的低壓差線性穩(wěn)壓器，只要輸入5.5V電壓，就能使輸出電壓穩(wěn)定在5.0V。

接地電流

串聯(lián)調(diào)整管輸出電流為零時，輸入電源提供的穩(wěn)壓器工作電流。該電流有時也稱為靜態(tài)電流，負載調(diào)整率

線性穩(wěn)壓器負載調(diào)整率越小，說明LDO抑制負載干擾的能力越強。

電源抑制比

線性穩(wěn)壓器輸入源往往許多干擾信號存在。PSRR反映了線性穩(wěn)壓器對于這些干擾信號的抑制能力。

線性穩(wěn)壓電源設計注意：

散熱：

由于線性穩(wěn)壓器的特性決定，壓差部分的功耗是要通過芯片本身的散熱釋放出去的。如果壓差和電流較大，那么器件上消耗的功耗就會比較大，散熱問題就必須考慮。如果在PCB設計的時候沒有留下足夠的散熱空間，那么隨著系統(tǒng)的運行，線性穩(wěn)壓器芯片就會越來越燙。在持續(xù)高溫的環(huán)境下運行會嚴重影響系統(tǒng)壽命。

解決方法：

在電路設計時計算線性穩(wěn)壓器上消耗的功率，消耗功率大時增加散熱片，通過在穩(wěn)壓器下面放置過孔，區(qū)域覆銅連接地。

壓差：

線性穩(wěn)壓器可以穩(wěn)定的壓差有限制，在選擇線性穩(wěn)壓器時應查閱手冊，看選擇的線性穩(wěn)壓器是否可以滿足降壓需求。

旁路電容的選擇：

線性穩(wěn)壓器的外圍電路就是幾顆旁路電容。這幾顆電容的選擇也要參考器件的數(shù)據(jù)手冊，一般情況在輸入輸出端接10uf和100nf的電容。旁路掉高頻信號以及干擾。在原理圖設計的時候，100nf的電容要盡量靠近線性穩(wěn)壓器。用來消除線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲。

開關電源

開關電源通過控制調(diào)整管的通斷時間實現(xiàn)穩(wěn)壓。

優(yōu)點：體積小，重量輕，功耗小，穩(wěn)壓范圍寬，效率在80%~90%。

缺點：輸出紋波電壓較高，噪聲較大，電壓調(diào)整率等性能也較差，特別是對模擬電路供電時，將產(chǎn)生較大的影響。

使用：在開關性穩(wěn)壓器輸出端接入低壓差線性穩(wěn)壓器，就可以實現(xiàn)有源濾波，而且也可大大提高輸出電壓的穩(wěn)壓精度，同時電源系統(tǒng)的效率也不會明顯降低。

開關電源構成：

Ui為整流濾波后的直流電壓、Uo為轉(zhuǎn)換后的直流輸出電壓、DC-DC轉(zhuǎn)換器用于功率轉(zhuǎn)換。

開關電源的分類：

無論哪種開關電源，調(diào)整管總是工作在開關狀態(tài)，驅(qū)動調(diào)整管的電壓可以是方波脈寬調(diào)制電壓，也可以是正弦波的諧振電壓。

根據(jù)驅(qū)動電壓可以分為自激式和他激式。

自激式：利用調(diào)整管，開關變壓器輔助繞組構成正反饋，實現(xiàn)自激振蕩，實現(xiàn)穩(wěn)壓。

他激式：使用專設振蕩器產(chǎn)生脈沖控制調(diào)整管。

根據(jù)轉(zhuǎn)換器電路結構方式分為非隔離型和隔離型。

非隔離型：輸入和輸出共地，適合低壓直流轉(zhuǎn)換的場合，包括降壓式，升壓式，升降壓式。

隔離式：輸入輸出進行隔離。包括反激式，正激式，推挽式，半橋式，全橋式。

根據(jù)開關管的脈沖調(diào)制方式分為脈寬調(diào)制型，頻率調(diào)制型，混合調(diào)制型。

脈寬調(diào)制型：通過改變開關管的導通時間來控制占空比，從而調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓。

頻率調(diào)制型：開關管的導通時間不變，通過改變開關管的脈沖頻率來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓。

混合調(diào)制型：開關管的導通時間和脈沖頻率都改變，沒而來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓。

線性穩(wěn)壓電源和開關電源各自有缺點。?

A、線性直流穩(wěn)壓電源?

該類電源優(yōu)點是穩(wěn)定性高，紋波小，可靠性高，易做成多路，輸出連續(xù)可調(diào)的成品。缺點是體積大、較笨重、效率相對較低。這類穩(wěn)定電源又有很多種，從輸出性質(zhì)可分為穩(wěn)壓電源和穩(wěn)流電源及集穩(wěn)壓、穩(wěn)流于一身的穩(wěn)壓穩(wěn)流(雙穩(wěn))電源。從輸出值來看可分定點輸出電源、波段開關調(diào)整式和電位器連續(xù)可調(diào)式幾種。從輸出指示上可分指針指示型和數(shù)字顯示式型等等。?????????

B、非線性直流穩(wěn)壓電源(開關電源)?

開關型穩(wěn)壓電源是和線性電源相對而說的，開關電源的優(yōu)點在于效率高、輸出電壓可以比輸入電壓高，也可以比輸入電壓低。缺點在于輸出紋波比線性電源差很多，精度也遠遠達不到線性電源的精度。

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