Різниця між SMPS та лінійним джерелом живлення
Share
Ключова різниця - SMPS проти лінійного живлення
Більшість електронних та електричних пристроїв потребують постійної напруги, щоб функціонувати. Ці пристрої, особливо електронні пристрої з інтегральними схемами, повинні бути забезпечені надійною напругою постійного струму, що не має спотворень, щоб вони працювали без несправності і не горіли. Мета живлення постійного струму - подавати в ці пристрої чисту постійну напругу. Джерела живлення постійного струму класифікуються на лінійний та комутаційний режим, що є топологіями, що забезпечують плавне постійне живлення змінного струму. Лінійний блок живлення використовує трансформатор для прямого зменшення напруги мережі змінного струму до потрібного рівня поки SMPS перетворює змінного струму в постійний струм за допомогою комутаційного пристрою, який допомагає отримати середнє значення потрібного рівня напруги. Це ключова різниця між SMPS та лінійним джерелом живлення.
ЗМІСТ
1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке лінійне живлення
3. Що таке SMPS
4. Порівняльне порівняння - SMPS проти лінійного живлення в табличній формі
5. Підсумок
Що таке лінійне джерело живлення?
У лінійному джерелі живлення напруга мережі змінного струму перетворюється на нижчу напругу безпосередньо поступовим трансформатором. Цей трансформатор повинен працювати з великою потужністю, оскільки працює на мережі змінного струму 50/60 Гц. Тому цей трансформатор об'ємний і великий, що робить джерело живлення важким і великим.
Потім зменшується напруга випрямляється і фільтрується для отримання постійної напруги, необхідної для виходу. Оскільки напруга на цьому рівні піддається різному залежно від спотворень вхідної напруги, регулювання напруги проводиться перед виходом. Регулятор напруги в лінійному блоці живлення - це лінійний регулятор, який, як правило, є напівпровідниковим пристроєм, який діє як змінний резистор. Значення вихідного опору змінюється з потребою у вихідній потужності, роблячи вихідну напругу постійною. Таким чином, регулятор напруги працює як пристрій розсіювання потужності. Більшу частину часу він розсіює зайву потужність, щоб зробити напругу постійною. Тому регулятор напруги повинен мати великі тепловідводи. В результаті лінійні джерела живлення стають набагато важчими. Крім того, в результаті розсіювання енергії регулятором напруги як тепла ефективність лінійного джерела живлення падає приблизно на 60%.
Однак лінійні джерела живлення не видають електричного шуму на вихідній напрузі. Він забезпечує ізоляцію між виходом і входом через трансформатора. Тому лінійні джерела живлення використовуються для високочастотних програм, таких як радіочастотні пристрої, аудіопрограми, лабораторні тести, які потребують безшумного живлення, обробки сигналів та підсилювачів.
Малюнок 01: Блок живлення за допомогою лінійного регулятора напруги
Що таке SMPS?
SMPS (джерело живлення з переключеним режимом) працює на комутаційному транзисторному пристрої. Спочатку вхід змінного струму перетворюється на напругу постійного струму випрямлячем, не зменшуючи напругу, на відміну від лінійного джерела живлення. Потім напруга постійного струму піддається високочастотній комутації, як правило, транзистором MOSFET. Тобто, напруга через MOSFET вмикається та вимикається сигналом шлюзу MOSFET, як правило, модульованим на ширину імпульсом сигналом близько 50 кГц (чоппер / інверторний блок). Після цієї операції подрібнення сигнал хвилі стає імпульсно-постійним сигналом. Після цього використовується понижуючий трансформатор для зниження напруги високочастотного імпульсного постійного сигналу до потрібного рівня. Нарешті, вихідний випрямляч і фільтр використовуються для повернення вихідної напруги постійного струму.
Малюнок 02: Блок-схема SMPS
Регулювання напруги в SMPS здійснюється за допомогою ланцюга зворотного зв'язку, який контролює вихідну напругу. Якщо потреба в потужності навантаження велика, вихідна напруга має тенденцію до збільшення. Цей приріст виявляється ланцюгом зворотного зв’язку регулятора і використовується для керування співвідношенням «включення / вимкнення» ШІМ-сигналу. Таким чином, змінюється середня напруга сигналу. В результаті вихідна напруга контролюється, щоб підтримувати постійну.
Спадний трансформатор, що використовується в SMPS, працює на високій частоті; таким чином, об'єм і вага трансформатора набагато менше, ніж у лінійного джерела живлення. Це стає основною причиною для SMPS бути набагато меншим і легшим, ніж його аналог лінійного типу. Крім того, регулювання напруги проводиться без розсіювання надлишкової потужності, як втрати Оміку або тепла. Ефективність SMPS досягає 85-90%.
У той же час, SMPS генерує високочастотний шум завдяки роботі комутації MOSFET. Цей шум може бути відображений у вихідній напрузі; однак у деяких прогресивних і дорогих моделях цей вихідний шум певною мірою зменшується. Крім того, комутація також створює електромагнітні та радіочастотні перешкоди. Отже, потрібно використовувати РЧ екрануючі та ЕМІ фільтри в SMPS. Тому SMPS не підходять для аудіо та радіочастотних програм. Менш чутливі до шуму обладнання, такі як зарядні пристрої для мобільних телефонів, двигуни постійного струму, додатки підвищеної потужності тощо можуть використовуватися з SMPS. Легша і менша конструкція робить його зручним і для використання як портативних пристроїв.
Яка різниця між SMPS та лінійним джерелом живлення?
SMPS проти лінійного живлення | |
| SMPS безпосередньо випрямляє мережу змінного струму без зниження напруги. Потім перетворений постійний струм перемикається у високочастотний для меншого трансформатора для зменшення його до потрібного рівня напруги. Нарешті, високочастотний сигнал змінного струму випрямляється на вихідну напругу постійного струму. | Лінійний блок живлення зменшує напругу до потрібного значення на початку більшим трансформатором. Після цього змінного струму випрямляють і фільтрують, щоб зробити вихідну напругу постійного струму. |
| Регулювання напруги | |
| Регулювання напруги здійснюється за допомогою регулювання частоти комутації. Вихідна напруга контролюється ланцюгом зворотного зв'язку, а для регулювання частоти використовується зміна напруги. | Випрямлена і відфільтрована напруга постійного струму піддається вихідному опору дільника напруги для виготовлення вихідної напруги. Цей опір регулюється ланцюгом зворотного зв'язку, який контролює зміну вихідної напруги. |
| Ефективність | |
| Виробництво тепла в СМПС порівняно низьке, оскільки транзистор комутації працює в областях відсічення та голодування. Невеликий розмір вихідного трансформатора також робить втрати тепла невеликими. Тому ефективність вища (85-90%). | Надлишок потужності розсіюється як тепло, щоб зробити напругу постійною в лінійному джерелі живлення. Більше того, вхідний трансформатор набагато об'ємніше; таким чином, втрати трансформаторів вищі. Тому ефективність лінійного джерела живлення становить лише 60%. |
| Побудувати | |
| Розмір трансформатора SMPS не повинен бути великим, оскільки він працює на високочастотних. Тому вага трансформатора також буде меншим. В результаті розмір, а також вага SMPS набагато нижче, ніж лінійний блок живлення. | Лінійні джерела живлення значно об’ємніші, оскільки вхідний трансформатор повинен бути великим через низьку частоту, на якій він працює. Оскільки в регуляторі напруги виробляється більше тепла, слід використовувати і тепловідводи. |
| Шум та спотворення напруги | |
| SMPS генерує високочастотний шум завдяки комутації. Це переходить у вихідну напругу, а також на вхідну мережу іноді. Гармонічне викривлення в електромережі може бути можливим і в SMPS. | Лінійні джерела живлення не видають шуму у вихідній напрузі. Гармонічне викривлення набагато менше, ніж у SMPS. |
| Програми | |
| SMPS можна використовувати як портативні пристрої через невелику конструкцію. Але оскільки він створює високочастотний шум, SMPS не можна використовувати для чутливих до шуму програм, таких як радіочастотні та аудіопрограми. | Лінійні джерела живлення значно більші, тому їх не можна використовувати для портативних пристроїв. Оскільки вони не створюють шуму, а вихідна напруга також є чистою, їх використовують для більшості електричних та електронних випробувань у лабораторіях. |
Підсумок - SMPS проти лінійного живлення
SMPS та лінійні джерела живлення - це два типи джерел живлення постійного струму, які використовуються. Ключова відмінність між SMPS та лінійним джерелом живлення - це топології, що використовуються для регулювання напруги та зменшення напруги. У той час як лінійне джерело живлення перетворює змінного струму на низьку напругу на початку, SMPS спочатку випрямляє та фільтрує мережу змінного струму, а потім переходить до змінного струму високої частоти перед тим, як відступати. Оскільки маса та розмір трансформатора збільшуються зі зменшенням робочої частоти, вхідний трансформатор лінійного живлення набагато важчий і більший на відміну від SMPS. Крім того, оскільки регулювання напруги проводиться при розсіюванні тепла через опір, лінійні джерела живлення повинні мати тепловідводи, які роблять їх ще важчішими. Регулятор SMPS контролює частоту комутації для управління вихідною напругою. Тому SMPS мають менші розміри і легші за вагою. Чим менше теплогенерація в SMPS нижча, тим і їх ефективність також вище.
Завантажити PDF-версію SMPS проти лінійного живлення
Ви можете завантажити PDF-версію цієї статті та використовувати її в офлайн-цілях відповідно до приміток цитування. Завантажте тут версію PDF тут. Різниця між SMPS та лінійним джерелом живлення.
Довідка:
1. "Лінійні джерела живлення та регулятори". Новини з ремонту електроніки та технології. Н.п., н.д. Веб. Доступний тут. 14 червня 2017 року.
2. "Блок живлення з переключеним режимом". Вікіпедія. Фонд Вікімедіа, 17 травня 2017. Веб. Доступний тут. 14 червня 2017 року.
Надано зображення:
1. "Блок живлення з лінійним регулятором напруги" За CLI - власна робота, публічне надбання) через Commons Wikimedia
2. "Блок-діаграма SMPS" IE в англійській Вікіпедії - Переведено з en.wikipedia у Вікісховище Dcirovic., Public Domain) через Commons Wikimedia
