淺析線性電源與開關電源現狀與市場需求
發布時間:2018-09-27 責任編輯:wenwei
【導讀】開關電源主要的原材料是變壓器、功率器件、電感器、電抗器等。開關電源屬於電子工業的基礎產品,下遊涉及國民經濟眾多領域,包括電信、郵政、銀行、證券、鐵路、民航、稅務、工商、石油、海運、航空航天、軍隊等。
目前,開關電源行業已形成了完善的產業鏈,上遊國際主流元器件供應商控製了開關電源IC芯片的製造技術,中遊電源製造商根據其掌握的不同水平的電源製造專業技術和生產能力為下遊客戶提供不同技術水平、類型的電源產品。開關電源行業下遊為工業自動化控製、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體製冷製熱、空氣淨化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設備,視聽產品,安防監控,LED燈袋,電腦機箱,數碼產品和儀器類等領域。
我國電源開關在發展的過程中呈現出小型化、薄型化、輕量化、高(gao)頻(pin)化(hua)趨(qu)勢(shi)。因(yin)為(wei),隨(sui)著(zhe)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)不(bu)斷(duan)拓(tuo)展(zhan),用(yong)戶(hu)對(dui)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)便(bian)攜(xie)性(xing)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。而(er)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei),開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)提(ti)高(gao),不(bu)僅(jin)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)減(jian)小(xiao)電(dian)容(rong)、電感及變壓器的尺寸,而且還能夠抑製幹擾,改善係統的動態性能,因此小型化、薄型化、輕量化、高頻化將是開關電源的主要發展方向。
開關電源模塊是新一代的開關電源產品,主要應用於民用、工業和軍用等眾多領域,包括交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空航天等。由於采用模塊組建電源係統具有設計周期短、可靠性高、係xi統tong升sheng級ji容rong易yi等deng特te點dian,模mo塊kuai電dian源yuan的de應ying用yong越yue來lai越yue廣guang泛fan。尤you其qi近jin幾ji年nian由you於yu數shu據ju業ye務wu的de飛fei速su發fa展zhan和he分fen布bu式shi供gong電dian係xi統tong的de不bu斷duan推tui廣guang,模mo塊kuai電dian源yuan發fa展zhan十shi分fen迅xun速su。

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開kai關guan電dian源yuan的de控kong製zhi芯xin片pian的de品pin種zhong也ye十shi分fen多duo,主zhu要yao分fen為wei電dian流liu控kong製zhi型xing與yu電dian壓ya控kong製zhi型xing兩liang大da類lei。電dian壓ya控kong製zhi型xing隻zhi對dui輸shu出chu電dian壓ya采cai樣yang,作zuo為wei反fan應ying信xin號hao停ting止zhi閉bi環huan控kong製zhi,采cai用yongPWM技ji術shu調tiao理li輸shu出chu電dian壓ya,從cong控kong製zhi理li論lun的de角jiao度du看kan,這zhe是shi一yi種zhong單dan環huan控kong製zhi係xi統tong。電dian流liu控kong製zhi型xing是shi在zai電dian壓ya控kong製zhi型xing的de根gen底di上shang,增zeng加jia一yi個ge電dian流liu負fu反fan應ying環huan節jie,使shi其qi成cheng為wei雙shuang環huan控kong製zhi係xi統tong,從cong而er進jin步bu了le電dian源yuan的de性xing能neng。
產品分類上看,大致可分為AD/DC,DC/DC兩大類。多年來產品應用的技術開展,形成業界對DC/DC電源的認識構成了一定的誤區,以為DC/DC難做,AC/DC易做。
雖然如此,AC/DC與DC/DC還是存在很大的差異,從產品設計,器件選擇請求,牢靠性目的完成等方麵來看:AC/DC遠比DC/DC複雜,難做,這是多年從事AC/DC電源研發,消費的深切領會。

開kai關guan電dian源yuan是shi利li用yong現xian代dai電dian力li電dian子zi技ji術shu,控kong製zhi開kai關guan管guan開kai通tong和he關guan斷duan的de時shi間jian比bi率lv,維wei持chi穩wen定ding輸shu出chu電dian壓ya的de一yi種zhong電dian源yuan,開kai關guan電dian源yuan一yi般ban由you脈mai衝chong寬kuan度du調tiao製zhi控kong製zhiIC和MOSFET構成。隨著電力電子技術的發展和創新,使得開關電源技術也在不斷地創新。目前,開關電源芯片以小型、qinglianghegaoxiaolvdetedianbeiguangfanyingyongjihusuoyoudedianzishebei,shidangjindianzixinxichanyefeisufazhanbukequeshaodeyizhongdianyuanfangshi。jiexialaixiaobianweidajiapujiyixiakaiguandianyuanxinpianshiyongshizhuyideshixiang: 1)使用電源芯片前,先確定輸入輸出電壓規格與所用電源的標稱值是否相符;
2)通電之前,檢查輸入輸出的引線是否連接正確,以免損壞用戶設備; 3)檢查安裝是否牢固,安裝螺絲與電源板器件有無接觸,測量外殼與輸入、輸出的絕緣電阻,以免觸電; 4)為保證使用的安全性和減少幹擾,請確保接地端可靠接地; 5)多路輸出的電源一般分主、輔輸出,主輸出特性優於輔輸出,一般情況下輸出電流大的為主輸出。為保證輸出負載調整率和輸出動態等指標,一般要求每路至少帶10%的負載。若用輔路不用主路,主路一定加適當的假負載。具體參見相應型號的規格書; 6)請注意:電源頻繁開關將會影響其壽命; 7)工作環境及帶載程度也會影響其壽命。
盡管如此。工程師都知道盡管現在開關電源應用突飛猛進,通時線性電源的也是勝點突出!
都是直流電 按要求不同使用不同 ,線性電源最好他輸出的是線性直流電,可以用在要求高的場合,開關電源次之,他是由很高的開關速度的變壓器和開關管,特點是重量小,容量大,輸出質量高,相控電原用在要求不高,電流特大的場合
首先從輸入端比照來看,AC/DC遠比DC/DC要難做。AC/DC由於直接連到公網,眾所周知公網情況是十分複雜的,有的市電直接為小水電,晚上可高達350VAC以上;有的接錯相線直接電壓就為380VAC,低壓也能夠到達130fuyixia。zaijiashanggongwangxianjieyouxuxuduoduoshurutexingbutongdeshebei,youlixingfuzai,yourongxingfuzai,dianwangshangyouhenduojianfengzaxun,helvcixiebochengfen,leiyutianqideganyingleidengdenggezhongyaosudezongheyingxiangshidegongwangyujiafuza。erDC/DC的輸入電壓普通來自整流器或者蓄電池,常用的電壓有12V/24V/48V/60V等4種,整流器就是AC/DC,曾經經過一次隔離。
其次從器件選擇,牢靠性目的達成上看,AC/DC設計比DC/DC難做。從上麵的描繪來看,AC/DC直接麵臨高壓,輸入端器件的選擇,特別是功率MOSFET,電(dian)壓(ya)越(yue)高(gao),導(dao)通(tong)壓(ya)降(jiang)和(he)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)越(yue)大(da),電(dian)源(yuan)的(de)熱(re)設(she)計(ji)越(yue)難(nan)滿(man)足(zu),其(qi)它(ta)二(er)極(ji)管(guan),三(san)極(ji)管(guan)同(tong)樣(yang)也(ye)存(cun)在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti),高(gao)壓(ya)難(nan)選(xuan),低(di)壓(ya)好(hao)選(xuan)。同(tong)時(shi)AC/DC電源需求契合的安規等級遠比DC/DC高。從電路構造來看AC/DC普通要兩級變換,而DC/DC隻需一級變換即可,而且DC/DC運用的主功率變換電路相比之下也是擬簡單。

線性電源的調整管工作在放大狀態,因而發熱量大,效率低(35%左右),需要加體積龐大的散熱片,而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器,當要製作多組電壓輸出時變壓器會更龐大。
開關電源的調整管工作在飽和和截至狀態,因而發熱量小,效率高(75%以上)而且省掉了大體積的變壓器。但開關電源輸出的直流上麵會疊加較大的紋波(50mV at 5V outputtypical),在(zai)輸(shu)出(chu)端(duan)並(bing)接(jie)穩(wen)壓(ya)二(er)極(ji)管(guan)可(ke)以(yi)改(gai)善(shan),另(ling)外(wai)由(you)於(yu)開(kai)關(guan)管(guan)工(gong)作(zuo)是(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)尖(jian)峰(feng)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao),也(ye)需(xu)要(yao)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)串(chuan)連(lian)磁(ci)珠(zhu)加(jia)以(yi)改(gai)善(shan)。相(xiang)對(dui)而(er)言(yan)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)就(jiu)沒(mei)有(you)以(yi)上(shang)缺(que)陷(xian),它(ta)的(de)紋(wen)波(bo)可(ke)以(yi)做(zuo)的(de)很(hen)小(xiao)(5mV以下)。
對於電源效率和安裝體積有要求的地方用開關電源為佳,對於電磁幹擾和電源純淨性有要求的地方(例如電容漏電檢測)多選用線性電源。另外當電路中需要作隔離的時候現在多數用DC-DC來做對隔離部分供電(DC-DC從其工作原理上來說就是開關電源)。還有,開關電源中用到的高頻變壓器可能繞製起來比較麻煩
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)和(he)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)在(zai)內(nei)部(bu)結(jie)構(gou)上(shang)是(shi)完(wan)全(quan)不(bu)一(yi)樣(yang)的(de),開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)有(you)開(kai)關(guan)動(dong)作(zuo),它(ta)利(li)用(yong)變(bian)占(zhan)空(kong)比(bi)或(huo)變(bian)頻(pin)的(de)方(fang)法(fa)實(shi)現(xian)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)壓(ya),實(shi)現(xian)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za),最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)是(shi)高(gao)效(xiao)率(lv),一(yi)般(ban)在(zai)90%以上,缺點是文波和開關噪聲較大,適用於對文波和噪聲要求不高的場合;而er線xian性xing電dian源yuan沒mei有you開kai關guan動dong作zuo,屬shu於yu連lian續xu模mo擬ni控kong製zhi,內nei部bu結jie構gou相xiang對dui簡jian單dan,芯xin片pian麵mian積ji也ye較jiao小xiao,成cheng本ben較jiao低di,優you點dian是shi成cheng本ben低di,文wen波bo噪zao聲sheng小xiao,最zui大da的de缺que點dian是shi效xiao率lv低di。它ta們men各ge有you有you缺que點dian在zai應ying用yong上shang互hu補bu共gong存cun!
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、控製電路、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、雷擊等產生的幹擾,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,並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幹擾。
5、控製電路:檢測輸出直流電壓,並將其與基準電壓比較,進行放大。調製振蕩器的脈衝寬度,從而控製變換器以保持輸出電壓的穩定。
6、保護電路:當開關電源發生過電壓、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。
kaiguandianyuanshijiangjiaoliudianxianzhengliuchengzhiliudian,zaijiangzhiliunibianchengjiaoliudian,zaizhengliushuchuchengsuoxuyaodezhiliudianya。zheyangkaiguandianyuanshengquxiaxianxingdianyuanzhongdebianyaqi,yijidianyafankuidianlu。erkaiguandianyuanzhongdenibiandianluwanquanshishuzitiaozheng,tongyangnengdadaofeichanggaodetiaozhengjingdu。
開關電源的主要優點:
體積小、重量輕(體積和重量隻有線性電源的20~30%)、效率高(一般為60~70%,而線性電源隻有30~40%)、自身抗幹擾性強、輸出電壓範圍寬、模塊化。
開關電源的主要缺點:
由於逆變電路中會產生高頻電壓,對周圍設備有一定的幹擾。需要良好的屏蔽及接地
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製電路,控製PWM占空比,以達到穩定輸出的目的.
交流電源輸入時一般要經過厄流圈一類的東西,過濾掉電網上的幹擾,同時也過濾掉電源對電網的幹擾;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。
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