Atšķirība starp SMPS un lineāro barošanas avotu
Share
Galvenā atšķirība - SMPS pret lineāro barošanas avotu
Lielākajai daļai elektronisko un elektrisko ierīču ir nepieciešams līdzstrāvas spriegums. Šīm ierīcēm, jo īpaši elektroniskajām ierīcēm ar integrētajām shēmām, būtu jāpiegādā drošs līdzstrāvas spriegums bez traucējumiem, lai tās darbotos bez nepareizas darbības vai sadedzināšanas. Līdzstrāvas barošanas mērķis ir piegādāt šīm ierīcēm tīru līdzstrāvas spriegumu. Līdzstrāvas barošanas avoti tiek iedalīti lineārajā un komutētajā režīmā, kas ir topoloģijas, kas saistītas ar maiņstrāvas tīkla padevi vienmērīgā DC. Lineārajā barošanas avotā tiek izmantots transformators, lai tieši samazinātu maiņstrāvas tīkla spriegumu vajadzīgajā līmenī kamēr SMPS konvertē maiņstrāvu uz līdzstrāvu, izmantojot komutācijas ierīci, kas palīdz iegūt vēlamā sprieguma līmeņa vidējo vērtību. Šī ir galvenā atšķirība starp SMPS un lineāro barošanas avotu.
SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir lineārā barošana
3. Kas ir SMPS
4. Salīdzinājums blakus - SMPS vs Lineārais barošanas bloks tabulas formā
5. Kopsavilkums
Kas ir lineārais barošanas avots?
Lineārā barošanas avotā tīkla maiņstrāvas spriegumu tieši pārveido ar zemāku spriegumu. Šim transformatoram jātiek galā ar lielu jaudu, jo tas darbojas ar maiņstrāvas tīkla frekvenci 50 / 60Hz. Tāpēc šis transformators ir apjomīgs un liels, padarot barošanas bloku smagu un lielu.
Pēc tam spriegums tiek samazināts un filtrēts, lai iegūtu izejai nepieciešamo līdzstrāvas spriegumu. Tā kā spriegums šajā līmenī tiek pakļauts mainīgam atkarībā no ieejas sprieguma traucējumiem, sprieguma regulēšana tiek veikta pirms izejas. Sprieguma regulators lineārā barošanas avotā ir lineārs regulators, kas parasti ir pusvadītāju ierīce, kas darbojas kā mainīgs rezistors. Izejas pretestības vērtība mainās līdz ar izejas jaudas prasību, padarot izejas spriegumu nemainīgu. Tādējādi sprieguma regulators darbojas kā enerģijas izkliedēšanas ierīce. Lielāko daļu laika tas izkliedē lieko jaudu, padarot spriegumu nemainīgu. Tāpēc sprieguma regulatoram vajadzētu būt lielām siltuma izlietnēm. Tā rezultātā lineārie barošanas avoti kļūst daudz smagāki. Turklāt sprieguma regulatora jaudas izkliedēšanas rezultātā siltumam lineārā barošanas avota efektivitāte pazeminās pat par aptuveni 60%..
Tomēr lineārie barošanas avoti nerada elektrisku troksni izejas spriegumā. Transformatora dēļ tas nodrošina izolāciju starp izeju un ieeju. Tādēļ lineāros barošanas avotus izmanto augstfrekvences lietojumos, piemēram, radio frekvences ierīcēs, audio lietojumos, laboratorijas testos, kuriem nepieciešama trokšņa padeve, signālu apstrādē un pastiprinātājos.
01. attēls. Barošanas avots ar lineārā sprieguma regulatoru
Kas ir SMPS?
SMPS (ieslēgtā režīma barošana) darbojas ar pārslēdzošu tranzistora ierīci. Sākumā maiņstrāvas ieeja tiek pārveidota līdzstrāvas spriegumā ar taisngriezi, nesamazinot spriegumu, atšķirībā no lineārā barošanas avota. Tad līdzstrāvas spriegums tiek pakļauts augstfrekvences pārslēgšanai, parasti ar MOSFET tranzistora palīdzību. Tas ir, spriegumu caur MOSFET ieslēdz un izslēdz ar MOSFET vārtu signālu, parasti impulsa platuma modulētu signālu aptuveni 50 kHz (smalcinātāja / invertora bloks). Pēc šīs sasmalcināšanas operācijas viļņu forma kļūst par līdzstrāvas impulsu. Pēc tam tiek samazināts transformators, lai samazinātu augstfrekvences pulsētā līdzstrāvas signāla spriegumu līdz vajadzīgajam līmenim. Visbeidzot, izejas līdzstrāvas atjaunošanai tiek izmantots izejas taisngriezis un filtrs.
02. Attēls. SMPS bloķēšanas diagramma
Sprieguma regulēšanu SMPS veic caur atgriezeniskās saites ķēdi, kas uzrauga izejas spriegumu. Ja slodzes jauda ir augsta, izejas spriegumam ir tendence pieaugt. Šo pieaugumu nosaka regulatora atgriezeniskās saites ķēde, un to izmanto, lai kontrolētu PWM signāla ieslēgšanas un izslēgšanas attiecību. Tādējādi mainās vidējais signāla spriegums. Tā rezultātā izejas spriegums tiek kontrolēts, lai uzturētu nemainīgu.
SMPS izmantotais transformators ar zemu spriegumu darbojas ar augstu frekvenci; tādējādi transformatora tilpums un svars ir daudz mazāks nekā lineārai barošanas avotam. Tas kļūst par galveno iemeslu, lai SMPS būtu daudz mazāks un vieglāks nekā tā lineārā tipa līdzinieks. Turklāt sprieguma regulēšana tiek veikta, neizkliedējot lieko jaudu kā Ohmis zudumus vai siltumu. SMPS efektivitāte sasniedz pat 85-90%.
Tajā pašā laikā SMPS rada augstas frekvences troksni, pateicoties MOSFET pārslēgšanas darbībai. Šo troksni var atspoguļot izejas spriegumā; tomēr dažos progresīvos un dārgos modeļos šis izvades troksnis ir zināmā mērā mazināts. Turklāt pārslēgšana rada arī elektromagnētiskos un radiofrekvenču traucējumus. Tāpēc SMPS ir nepieciešams izmantot RF ekranējumu un EMI filtrus. Tāpēc SMPS nav piemērotas audio un radio frekvences lietojumprogrammas. Kopā ar SMPS var izmantot mazāk trokšņa jutīgas iekārtas, piemēram, mobilo tālruņu lādētājus, līdzstrāvas motorus, lielas enerģijas lietojumprogrammas utt. Tas ir vieglāks un mazāks dizains padara to ērti izmantojamu arī kā pārnēsājamas ierīces.
Kāda ir atšķirība starp SMPS un lineāro barošanas avotu?
SMPS vs Lineārais barošanas avots | |
| SMPS tieši izlīdzina tīkla maiņstrāvu, nesamazinot spriegumu. Pēc tam pārveidoto līdzstrāvu ieslēdz augstfrekvencē mazākam transformatoram, lai to samazinātu līdz vajadzīgajam sprieguma līmenim. Visbeidzot, augstfrekvences maiņstrāvas signāls tiek izlīdzināts līdzstrāvas izejas spriegumam. | Lineārā barošana samazina spriegumu līdz vajadzīgajai vērtībai sākumā ar lielāku transformatoru. Pēc tam maiņstrāva tiek rektificēta un filtrēta, lai iegūtu izejas līdzstrāvas spriegumu. |
| Sprieguma regulēšana | |
| Sprieguma regulēšana tiek veikta, kontrolējot pārslēgšanās frekvenci. Izejas spriegumu uzrauga atgriezeniskās saites ķēde, un frekvences kontrolei tiek izmantotas sprieguma izmaiņas. | Rektificēts un filtrēts līdzstrāvas spriegums tiek pakļauts sprieguma dalītāja izejas pretestībai, lai iegūtu izejas spriegumu. Šo pretestību var kontrolēt ar atgriezeniskās saites ķēdi, kas uzrauga izejas sprieguma izmaiņas. |
| Efektivitāte | |
| Siltuma radīšana SMPS ir salīdzinoši zema, jo komutācijas tranzistors darbojas izslēgšanas un bada apgabalos. Mazais izejas transformatora izmērs arī padara siltuma zudumus mazus. Tāpēc efektivitāte ir augstāka (85–90%). | Jaudas pārpalikums tiek izkliedēts kā siltums, padarot spriegumu nemainīgu lineārā barošanas avotā. Turklāt ieejas transformators ir daudz apjomīgāks; tādējādi transformatoru zaudējumi ir lielāki. Tāpēc lineārās barošanas avota efektivitāte ir tikai 60%. |
| Būvēt | |
| SMPS transformatora izmēram nav jābūt lielam, jo tas darbojas ar augstfrekvenci. Tāpēc arī transformatora svars būs mazāks. Tā rezultātā SMPS izmērs, kā arī svars ir daudz mazāks nekā lineārais barošanas avots. | Lineārie barošanas avoti ir daudz apjomīgāki, jo ieejas transformatoram jābūt lielam zemās frekvences dēļ, kurā tas darbojas. Tā kā sprieguma regulatorā tiek saražots vairāk siltuma, jāizmanto arī siltuma izlietnes. |
| Trokšņa un sprieguma kropļojumi | |
| Pārslēgšanās dēļ SMPS rada augstas frekvences troksni. Tas nonāk izejas spriegumā, kā arī dažreiz elektrotīklā. SMPS var būt iespējami arī tīkla harmoniski izkropļojumi. | Lineārie barošanas avoti neizraisa troksni izejas spriegumā. Harmonisko kropļojumu ir daudz mazāk nekā SMPS. |
| Lietojumprogrammas | |
| Nelielas konstrukcijas dēļ SMPS var izmantot kā pārnēsājamas ierīces. Bet, tā kā tas rada augstas frekvences troksni, SMPS nevar izmantot trokšņu jutīgām lietojumprogrammām, piemēram, RF un audio lietojumprogrammām. | Lineārie barošanas avoti ir daudz lielāki, un tos nevar izmantot portatīvajām ierīcēm. Tā kā tie nerada troksni un izejas spriegums ir arī tīrs, tos izmanto lielākajai daļai elektrisko un elektronisko pārbaužu laboratorijās. |
Kopsavilkums - SMPS vs Lineārais barošanas avots
SMPS un lineārie barošanas avoti ir divu veidu līdzstrāvas barošanas avoti. Galvenā atšķirība starp SMPS un lineāro barošanas avotu ir topoloģijas, ko izmanto sprieguma regulēšanai un sprieguma samazināšanai. Kamēr lineārā barošanas avota sākumā pārveido maiņstrāvu zemā spriegumā, SMPS vispirms koriģē un filtrē tīkla maiņstrāvu un pēc tam pārslēdzas uz augstfrekvences maiņstrāvu, pirms atkāpjas. Tā kā transformatora svars un izmērs palielinās, samazinoties darba frekvencei, lineāro barošanas avotu ieejas transformators ir daudz smagāks un lielāks, atšķirībā no SMPS. Turklāt, tā kā sprieguma regulēšana tiek veikta ar siltuma izkliedi caur pretestībām, lineārajiem barošanas avotiem vajadzētu būt siltuma izlietnēm, kas padara tos vēl smagākus. SMPS regulators kontrolē pārslēgšanās frekvenci, lai kontrolētu izejas spriegumu. Tāpēc SMPS ir mazāki un vieglāki. Tā kā siltuma ģenerēšana SMPS ir mazāka, arī to efektivitāte ir augstāka.
Lejupielādējiet SMPS vs Lineārā barošanas avota PDF versiju
Varat lejupielādēt šī raksta PDF versiju un izmantot to bezsaistes vajadzībām, kā norādīts citēšanas piezīmēs. Lūdzu, lejupielādējiet šeit PDF versiju. Atšķirība starp SMPS un lineāro barošanas avotu.
Atsauce:
1. “Lineārie barošanas avoti un regulatori.” Elektronikas remonta un tehnoloģiju jaunumi. N.p., n.d. Web. Pieejams šeit. 2017. gada 14. jūnijs.
2. “Barošanas avots ar ieslēgtu režīmu”. Wikipedia. Wikimedia Foundation, 2017. gada 17. maijs. Web. Pieejams šeit. 2017. gada 14. jūnijs.
Attēla pieklājība:
1. CLI “Barošanas avots ar lineāru sprieguma regulatoru” - Savs darbs, Public Domain), izmantojot Commons Wikimedia
2. “SMPS bloķēšanas diagramma”, ko izstrādājusi IE angļu valodas Vikipēdijā - no en.wikipedia uz Commons pārsūtījis Dcirovic., Public Domain), izmantojot Commons Wikimedia
