線性直流電源與開關(guān)電源的有哪些區(qū)別

關(guān)于電路結(jié)構(gòu)，究竟是線性電源還是開關(guān)電源，要看具體場合，合理采用。這兩種電路，國際國內(nèi)都大量使用，各有各的特點。線性電源以其精度高，性能優(yōu)越而被廣泛應(yīng)用。開關(guān)電源因省去了笨重的工頻變壓器而使體積和重量都有不同程度的減少，減輕，也被廣泛地應(yīng)用在許多輸出電壓、輸出電流較為穩(wěn)定的場合。

一、線性電源

線性電源的主電路如下：

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通俗的說，可控硅是一個控制電壓的器件，由于可控硅的導(dǎo)通角是可以用電路來控制的，固此隨著輸出電壓Uo的大小變化，可控硅的導(dǎo)通角也隨著變化。加在主變壓器初級的電壓Ui也隨之變化。

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也就是~220V市電經(jīng)可控硅控制后只有一部分加在主變壓器的初級。當輸出電壓Uo較高時，可控硅導(dǎo)通角較大，大部分市電電壓被可控硅“放過來了”（如上圖所示），因而加在變壓器初級的電壓，即Ui較高，這當然經(jīng)整流濾波后輸出電壓也就比較高了。

而當輸出電壓Uo很低時，可控硅導(dǎo)通角很小，絕大部分市電電壓被可控硅“卡斷了”（如下圖所示），只讓很低的電壓加在變壓器初級，即Ui很低，這當然經(jīng)整流濾波后輸出電壓也就很低了。

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實際上在可控硅電源的輸出端再串一只大功率三極管（實際是多只并聯(lián)）就是線性電源，控制電路只要輸出一個小電流到三極管的基極, 就能控制三極管的輸出大電流，使得電源系統(tǒng)在可控硅電源的基礎(chǔ)上又穩(wěn)壓一次，因而這種線性穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓性能要優(yōu)于開關(guān)電源1-3個數(shù)量級。

二、開關(guān)電源

開關(guān)電源的主電路如下：

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由電路可以看出，市電經(jīng)整流濾波后變?yōu)?11V高壓，經(jīng)K1~K4功率開關(guān)管有序工作后，變?yōu)槊}沖信號加至高頻變壓器的初級，脈沖的高度始終為311V。當K1,K4開通時,311V高壓電流經(jīng)K1正向流入主變壓器初級，經(jīng)K4流出，在變壓器初級形成一個正向脈沖，同理，當K2,K3開通時,311V高壓電流經(jīng)K3反向流入主變壓器初級，經(jīng)K2流出，在變壓器初級形成一個反向脈沖。這樣，在變壓器次級就形成一系列正反向脈沖，經(jīng)整流濾波后形成直流電壓。當輸出電壓Uo較高時，脈沖寬度就寬，當輸出電壓Uo較低時，脈沖寬度就窄，因此開關(guān)管實際上是一個控制脈沖寬窄的裝置。

目前制作開關(guān)電源所采用的各種PWM集成芯片，主要是從輸出電壓變化范圍小，輸出電流較為穩(wěn)定的角度來設(shè)計的。

但所謂PWM芯片，是一種脈寬調(diào)制器，當輸出電壓較高，輸出電流較大時，電源內(nèi)部的開關(guān)管開通時間較長而關(guān)斷時間較短：

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而當輸出功率較小時，脈沖寬度就較窄：

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但這種脈沖寬度不是可以無限制的變窄的，脈沖寬度的變化范圍，即調(diào)節(jié)范圍僅是10%—90%。這一特點決定了這種PWM芯片，并不適用于一個從0電壓起調(diào)的所謂連續(xù)可調(diào)的電源。例如一臺500V5A的開關(guān)電源，當它輸出達500V5A時，控制脈沖最寬，形如：

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而當輸出電壓降至50V5A時，控制脈沖的寬度降到最寬脈沖的10%, 形如：

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這已降到最窄了。

如果輸出電壓電流繼續(xù)下降，要求控制脈沖繼續(xù)變窄，但PWM電路已無法滿足，這時電路變?yōu)殚g歇工作, 形如：

脈沖時有時無，一陣一陣的，電源內(nèi)會發(fā)出噪音，紋波等也會變大，電性能變差，所謂“低端不穩(wěn)定”，事實上已經(jīng)成為不合格品。為了解決這一問題，我公司采取新的技術(shù)措施，才能較好地解決（不再詳述）。

三、線性電源與開關(guān)電源的比較

1、線性電源精度好（優(yōu)于開關(guān)電源1—3個數(shù)量級），紋波小，調(diào)整率好，對外干擾小，適用多種場合。

2、線性電源功率器件工作在線性狀態(tài)，因此損耗相對開關(guān)電源較高一點，效率上開關(guān)電源好一些。

3、開關(guān)電源的尺寸相比線性電源要小但是開關(guān)電源有污染電網(wǎng)和幅射干擾的問題。

4、開關(guān)電源不適宜用做在輸出高電壓大電流時0電壓起調(diào)的連續(xù)可調(diào)的場合，但適用于固定輸出或相對固定輸出對輻射干擾沒有太大要求的場合。

5、維修上線性電源相對便于維修。而開關(guān)電源由于元件密集，給維修帶來一定難度。另外，由于電路與線性電源截然不同，維修人員的技術(shù)素質(zhì)要求較高，要用示波器才能觀察到電路各點的工作狀態(tài)。