開關電源與線性電源有哪些區(qū)別？

開關電源不同于線性電源，開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式（飽和區(qū)）及全閉模式（截止區(qū)）之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是通過調(diào)整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會消耗電能。開關電源的高轉換效率是其一大優(yōu)點，而且因為開關電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。

若電源的高效率、體積及重量是考慮重點時，開關電源比線性電源要好。不過開關電源比較復雜，內(nèi)部晶體管會頻繁切換，若切換電流尚未加以處理，可能會產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設備，而且若開關電源沒有特別設計，其電源功率因數(shù)可能不高。

開關模式電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓，透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設備，例如個人電腦，而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。

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。要達到高精度的直流電壓，必須經(jīng)過穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓。

一、工作原理

開關電源工作原理

開關電源的工作過程相當容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏安乘積是很小的（在導通時，電壓低，電流大；關斷時，電壓高，電流?。?功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產(chǎn)生的損耗。

開關電源伯特圖

與線性電源相比，PWM開關電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現(xiàn)的。脈沖的占空比由開關電源的控制器來調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。

控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設計成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅動功率管之前要經(jīng)過一個電壓/脈沖寬度轉換單元。

開關電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應用場合下各有優(yōu)點。

線性電源工作原理

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,

1、電源變壓器及整流:將380V的交流電變換成所需的直流電；

2、預穩(wěn)壓電路:采用繼電器元件或可控硅元件對輸入的交流或直流電壓進行預調(diào)整和初步穩(wěn)壓,從 而降低線性調(diào)整元件的功耗,提高工作效率.并確保輸出電壓源高精度和高穩(wěn)定；

3、線性調(diào)整元件:對濾波后的直流電壓進行精細調(diào)整,使輸入電壓達到所需要的值和精度要求；

4、濾波電路:對直流電源的脈動波,干擾,噪聲進行最大限度的阻止,和吸收,從而保證直流電源的輸出電壓低紋波、低噪聲、低干擾；

5、單片機控制系統(tǒng):單片微處理控制器對檢測到的各種信號進行比較、判斷、計算、分析等處理后,再發(fā)出相應的控制指令使直流穩(wěn)壓電源整體穩(wěn)壓系統(tǒng)工作正常、可靠、協(xié)調(diào)；

6、輔助電源及基準電壓源:為直流穩(wěn)壓系統(tǒng)提供高精度的基準電壓源及電子電路工作所需要的電源；

7、電壓取樣及電壓調(diào)節(jié):檢測直流穩(wěn)壓電源輸出電壓值及設定調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓值；

8、比較放大電路:將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓值與基準源的電壓進行比較取得誤差電壓信號后,進行放大反饋及控制線性調(diào)整元件而保證輸出電壓穩(wěn)定；

9、電流檢測電路:取得直流穩(wěn)壓電源輸出電流值,作限流或保護控制的信息；

10、驅動電路:為驅動可執(zhí)行元件而設置的功率放大電路；

11、顯示器:直流穩(wěn)壓電源輸出電壓值及輸出電流值的顯示。

二、主要用途

開關電源產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)自動化控制、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(yī)療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈帶，電腦機箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領域。

線性電源產(chǎn)品可廣泛應用于科研、大專院校、實驗室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設備等。