淺析線性電源與開關(guān)電源現(xiàn)狀與市場(chǎng)需求

開關(guān)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(guān)電源屬于電子工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，下游涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域，包括電信、郵政、銀行、證券、鐵路、民航、稅務(wù)、工商、石油、海運(yùn)、航空航天、軍隊(duì)等。

目前，開關(guān)電源行業(yè)已形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈，上游國(guó)際主流元器件供應(yīng)商控制了開關(guān)電源IC芯片的制造技術(shù)，中游電源制造商根據(jù)其掌握的不同水平的電源制造專業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)能力為下游客戶提供不同技術(shù)水平、類型的電源產(chǎn)品。開關(guān)電源行業(yè)下游為工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)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(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈袋，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。

我國(guó)電源開關(guān)在發(fā)展的過(guò)程中呈現(xiàn)出小型化、薄型化、輕量化、高頻化趨勢(shì)。因?yàn)椋S著電源開關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，用戶對(duì)開關(guān)電源便攜性要求越來(lái)越高。而在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸，而且還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，因此小型化、薄型化、輕量化、高頻化將是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。

開關(guān)電源模塊是新一代的開關(guān)電源產(chǎn)品，主要應(yīng)用于民用、工業(yè)和軍用等眾多領(lǐng)域，包括交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動(dòng)通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級(jí)容易等特點(diǎn)，模塊電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣，模塊電源發(fā)展十分迅速。

開關(guān)電源的控制芯片的品種也十分多，主要分為電流控制型與電壓控制型兩大類。電壓控制型只對(duì)輸出電壓采樣，作為反應(yīng)信號(hào)停止閉環(huán)控制，采用PWM技術(shù)調(diào)理輸出電壓，從控制理論的角度看，這是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。電流控制型是在電壓控制型的根底上，增加一個(gè)電流負(fù)反應(yīng)環(huán)節(jié)，使其成為雙環(huán)控制系統(tǒng)，從而進(jìn)步了電源的性能。

產(chǎn)品分類上看，大致可分為AD/DC，DC/DC兩大類。多年來(lái)產(chǎn)品應(yīng)用的技術(shù)開展，形成業(yè)界對(duì)DC/DC電源的認(rèn)識(shí)構(gòu)成了一定的誤區(qū)，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(chǎn)品設(shè)計(jì)，器件選擇請(qǐng)求，牢靠性目的完成等方面來(lái)看：AC/DC遠(yuǎn)比DC/DC復(fù)雜，難做，這是多年從事AC/DC電源研發(fā)，消費(fèi)的深切領(lǐng)會(huì)。

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源芯片以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。接下來(lái)小編為大家普及一下開關(guān)電源芯片使用時(shí)注意的事項(xiàng)：1）使用電源芯片前，先確定輸入輸出電壓規(guī)格與所用電源的標(biāo)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(shè)備；3）檢查安裝是否牢固，安裝螺絲與電源板器件有無(wú)接觸，測(cè)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干擾，請(qǐng)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(yōu)于輔輸出，一般情況下輸出電流大的為主輸出。為保證輸出負(fù)載調(diào)整率和輸出動(dòng)態(tài)等指標(biāo)，一般要求每路至少帶10%的負(fù)載。若用輔路不用主路，主路一定加適當(dāng)?shù)募儇?fù)載。具體參見相應(yīng)型號(hào)的規(guī)格書；6）請(qǐng)注意:電源頻繁開關(guān)將會(huì)影響其壽命；7）工作環(huán)境及帶載程度也會(huì)影響其壽命。

盡管如此。工程師都知道盡管現(xiàn)在開關(guān)電源應(yīng)用突飛猛進(jìn)，通時(shí)線性電源的也是勝點(diǎn)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(chǎng)合,開關(guān)電源次之,他是由很高的開關(guān)速度的變壓器和開關(guān)管,特點(diǎn)是重量小,容量大,輸出質(zhì)量高,相控電原用在要求不高,電流特大的場(chǎng)合

首先從輸入端比照來(lái)看，AC/DC遠(yuǎn)比DC/DC要難做。AC/DC由于直接連到公網(wǎng)，眾所周知公網(wǎng)情況是十分復(fù)雜的，有的市電直接為小水電，晚上可高達(dá)350VAC以上；有的接錯(cuò)相線直接電壓就為380VAC，低壓也能夠到達(dá)130伏以下。再加上公網(wǎng)銜接有許許多多輸入特性不同的設(shè)備，有理性負(fù)載，有容性負(fù)載，電網(wǎng)上有很多尖峰雜訊，和屢次諧波成份，雷雨天氣的感應(yīng)雷等等各種要素的綜合影響使得公網(wǎng)愈加復(fù)雜。而DC/DC的輸入電壓普通來(lái)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(jīng)經(jīng)過(guò)一次隔離。

其次從器件選擇，牢靠性目的達(dá)成上看，AC/DC設(shè)計(jì)比DC/DC難做。從上面的描繪來(lái)看，AC/DC直接面臨高壓，輸入端器件的選擇，特別是功率MOSFET，電壓越高，導(dǎo)通壓降和開關(guān)損耗越大，電源的熱設(shè)計(jì)越難滿足，其它二極管，三極管同樣也存在這樣的問(wèn)題，高壓難選，低壓好選。同時(shí)AC/DC電源需求契合的安規(guī)等級(jí)遠(yuǎn)比DC/DC高。從電路構(gòu)造來(lái)看AC/DC普通要兩級(jí)變換，而DC/DC只需一級(jí)變換即可，而且DC/DC運(yùn)用的主功率變換電路相比之下也是擬簡(jiǎn)單。

線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)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(dāng)要制作多組電壓輸出時(shí)變壓器會(huì)更龐大。

開關(guān)電源的調(diào)整管工作在飽和和截至狀態(tài)，因而發(fā)熱量小，效率高（75％以上）而且省掉了大體積的變壓器。但開關(guān)電源輸出的直流上面會(huì)疊加較大的紋波（50mV at 5V outputtypical），在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善，另外由于開關(guān)管工作是會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。相對(duì)而言線性電源就沒有以上缺陷，它的紋波可以做的很小（5mV以下）。

對(duì)于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關(guān)電源為佳，對(duì)于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方（例如電容漏電檢測(cè)）多選用線性電源。另外當(dāng)電路中需要作隔離的時(shí)候現(xiàn)在多數(shù)用DC－DC來(lái)做對(duì)隔離部分供電（DC-DC從其工作原理上來(lái)說(shuō)就是開關(guān)電源）。還有，開關(guān)電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來(lái)比較麻煩

開關(guān)電源和線性電源在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是完全不一樣的，開關(guān)電源顧名思義有開關(guān)動(dòng)作，它利用變占空比或變頻的方法實(shí)現(xiàn)不同的電壓，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，最大的優(yōu)點(diǎn)是高效率，一般在90％以上，缺點(diǎn)是文波和開關(guān)噪聲較大，適用于對(duì)文波和噪聲要求不高的場(chǎng)合；而線性電源沒有開關(guān)動(dòng)作，屬于連續(xù)模擬控制，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，芯片面積也較小，成本較低，優(yōu)點(diǎn)是成本低，文波噪聲小，最大的缺點(diǎn)是效率低。它們各有有缺點(diǎn)在應(yīng)用上互補(bǔ)共存！

開關(guān)電源的原理：

開關(guān)電源主要包括輸入電網(wǎng)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(hù)電路。它們的功能是：

1、輸入電網(wǎng)濾波器：消除來(lái)自電網(wǎng)，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、電器的開關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的干擾，同時(shí)也防止開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散。

2、輸入整流濾波器：將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為變換器提供直流電壓。

3、逆變器：是開關(guān)電源的關(guān)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(wǎng)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(shí)還防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾。

5、控制電路：檢測(cè)輸出直流電壓，并將其與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行放大。調(diào)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(hù)電路：當(dāng)開關(guān)電源發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流短路時(shí)，保護(hù)電路使開關(guān)電源停止工作以保護(hù)負(fù)載和電源本身。

開關(guān)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(guān)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(guān)電源中的逆變電路完全是數(shù)字調(diào)整，同樣能達(dá)到非常高的調(diào)整精度。

開關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)：

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(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。

開關(guān)電源的主要缺點(diǎn)：

由于逆變電路中會(huì)產(chǎn)生高頻電壓，對(duì)周圍設(shè)備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地

開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載;

4.輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的.

交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過(guò)厄流圈一類的東西,過(guò)濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時(shí)也過(guò)濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾;在功率相同時(shí),開關(guān)頻率越高,開關(guān)變壓器的體積就越小,但對(duì)開關(guān)管的要求就越高;開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭,以得到需要的輸出;一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路,比如空載、短路等保護(hù),否則可能會(huì)燒毀開關(guān)電源。

維修技巧

開關(guān)電源的維修可分為兩步進(jìn)行：

1，斷電情況下，“看、聞、問(wèn)、量”

看：打開電源的外殼，檢查保險(xiǎn)絲是否熔斷，再觀察電源的內(nèi)部情況，如果發(fā)現(xiàn)電源的PCB板上有燒焦處或元件破裂，則應(yīng)重點(diǎn)檢查此處元件及相關(guān)電路元件。

聞：聞一下電源內(nèi)部是否有糊味，檢查是否有燒焦的元器件。

問(wèn)：?jiǎn)栆幌码娫磽p壞的經(jīng)過(guò)，是否對(duì)電源進(jìn)行違規(guī)操作。

量：沒通電前，用萬(wàn)用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關(guān)電源不起振或開關(guān)管開路引起的故障，則大多數(shù)情況下，高壓濾波電容兩端的電壓未泄放悼，此電壓有300多伏，需小心。用萬(wàn)用表測(cè)量AC電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況，電阻值不應(yīng)過(guò)低，否則電源內(nèi)部可能存在短路。電容器應(yīng)能充放電。脫開負(fù)載，分別測(cè)量各組輸出端的對(duì)地電阻，正常時(shí)，表針應(yīng)有電容器充放電擺動(dòng)，最后指示的應(yīng)為該路的泄放電阻的阻值。

2，加電檢測(cè)

通電后觀察電源是否有燒保險(xiǎn)及個(gè)別元件冒煙等現(xiàn)象，若有要及時(shí)切斷供電進(jìn)行檢修。

測(cè)量高壓濾波電容兩端有無(wú)300伏輸出，若無(wú)應(yīng)重點(diǎn)查整流二極管、濾波電容等。

測(cè)量高頻變壓器次級(jí)線圈有無(wú)輸出，若無(wú)應(yīng)重點(diǎn)查開關(guān)管是否損壞，是否起振，保護(hù)電路是否動(dòng)作等，若有則應(yīng)重點(diǎn)檢查各輸出側(cè)的整流二極管、濾波電容、三通穩(wěn)壓管等。

如果電源啟動(dòng)一下就停止，則該電源處于保護(hù)狀態(tài)下，可直接測(cè)量PWM芯片保護(hù)輸入腳的電壓，如果電壓超出規(guī)定值，則說(shuō)明電源處于保護(hù)狀態(tài)下，應(yīng)重點(diǎn)檢查產(chǎn)生保護(hù)的原因。