Diferența dintre SMPS și alimentarea liniară
Share
Diferența cheie - SMPS vs. alimentarea liniară
Cele mai multe dispozitive electronice și electrice necesită tensiune DC pentru a funcționa. Aceste dispozitive, în special dispozitivele electronice cu circuite integrate, trebuie furnizate cu o tensiune DC de încredere, fără distorsiuni, pentru a funcționa fără disfuncționalități sau arderi. Scopul alimentării cu curent continuu este de a furniza tensiune DC curată acestor dispozitive. Întreruptoarele de curent continuu sunt clasificate în mod liniar și comutator, care sunt topologiile implicate pentru a face ca alimentarea cu curent alternativ să se realizeze într-un mod neîntrerupt. Conducta de alimentare liniară utilizează un transformator pentru a coborî direct tensiunea rețelei de curent alternativ într-un nivel dorit in timp ce SMPS convertește AC la DC utilizând un dispozitiv de comutare care ajută la obținerea unei valori medii a nivelului de tensiune dorit. Aceasta este diferența cheie dintre alimentarea SMPS și alimentarea liniară.
CUPRINS
1. Prezentare generală și diferență cheie
2. Ce este alimentarea liniară de alimentare
3. Ce este SMPS
4. Comparație de la o parte la alta - SMPS vs. alimentare liniară în formă tabulară
5. rezumat
Ce este o sursă de alimentare liniară??
Într-o sursă de alimentare liniară, tensiunea de rețea AC este convertită la o tensiune mai scăzută direct printr-un transformator pas cu pas. Acest transformator trebuie să se ocupe de o putere mare, deoarece funcționează la frecvența de rețea AC 50/60 Hz. Prin urmare, acest transformator este voluminos și mare, ceea ce face ca alimentarea cu energie să fie grea și mare.
Tensiunea descendentă este apoi rectificată și filtrată pentru a obține tensiunea de curent continuu necesară pentru ieșire. Deoarece tensiunea la acest nivel este supusă variației în funcție de distorsiunile tensiunii de intrare, se face o reglare a tensiunii înainte de ieșire. Regulatorul de tensiune într-o sursă de alimentare liniară este un regulator liniar, care este de obicei un dispozitiv semiconductor care acționează ca un rezistor variabil. Valoarea rezistenței la ieșire se modifică cu cerința de putere de ieșire, ceea ce face ca tensiunea de ieșire să fie constantă. Astfel, regulatorul de tensiune funcționează ca un dispozitiv de disipare a puterii. De cele mai multe ori, se disipează puterea excesivă pentru a face tensiunea constantă. Prin urmare, regulatorul de tensiune ar trebui să aibă chiuvete mari. Ca urmare, alimentarea liniară de energie devine mult mai mare. Mai mult, ca rezultat al disipării puterii de către regulatorul de tensiune ca și căldură, eficiența unei alimentări liniare scade cu aproximativ 60%.
Cu toate acestea, sursele de alimentare liniare nu produc zgomot electric la tensiunea de ieșire. Acesta asigură izolarea între ieșire și intrare din cauza transformatorului. Prin urmare, sursele de alimentare liniară sunt utilizate pentru aplicații de înaltă frecvență, cum ar fi dispozitive de radiofrecvență, aplicații audio, teste de laborator care necesită alimentare fără zgomot, procesarea semnalelor și amplificatoare.
Figura 01: Alimentare cu un regulator de tensiune liniară
Ce este SMPS?
SMPS (comutare de alimentare) funcționează pe un dispozitiv tranzitoriu de comutare. La început, intrarea AC este transformată în tensiune DC printr-un redresor, fără a reduce tensiunea, spre deosebire de o sursă de alimentare liniară. Apoi tensiunea DC trece printr-o comutare de înaltă frecvență, de obicei printr-un tranzistor MOSFET. Adică, tensiunea prin MOSFET este pornită și oprită de semnalul MOSFET Gate, de obicei un semnal modulat în lățimea impulsului de aproximativ 50 kHz (elicopter / bloc invertor). După această operație de tăiere, forma de undă devine un semnal pulsat-cc. După aceea, se folosește un transformator descendent pentru a reduce tensiunea semnalului DC pulsat de înaltă frecvență la nivelul dorit. În cele din urmă, un redresor de ieșire și un filtru sunt utilizate pentru a face înapoi tensiunea de ieșire DC.
Figura 02: Diagrama bloc a unui SMPS
Reglarea tensiunii în SMPS se face printr-un circuit de feedback care monitorizează tensiunea de ieșire. Dacă cerința de putere a sarcinii este ridicată, tensiunea de ieșire tinde să crească. Această creștere este detectată de circuitul de feedback al regulatorului și este utilizată pentru a controla raportul "on-to-off" al semnalului PWM. Astfel, tensiunea medie a semnalului se modifică. Ca urmare, tensiunea de ieșire este controlată pentru a menține constantă.
Transformatorul pas cu pas utilizat în SMPS operează la o frecvență înaltă; astfel, volumul și greutatea transformatorului sunt mult mai mici decât volumul de alimentare liniar. Acesta devine un motiv major pentru ca SMPS să fie mult mai mic și mai ușor decât omologul său de tip liniar. Mai mult decât atât, reglarea tensiunii se face fără a disipa puterea excesivă ca pierdere ohmică sau căldură. Eficiența SMPS ajunge la 85-90%.
În același timp, un SMPS generează zgomot de înaltă frecvență datorită funcționării de comutare a MOSFET-ului. Acest zgomot poate fi reflectat în tensiunea de ieșire; cu toate acestea, în unele modele avansate și costisitoare, acest zgomot de ieșire este atenuat într-o oarecare măsură. În plus, comutatorul creează și interferențe electromagnetice și de radiofrecvență. Prin urmare, este necesar să se utilizeze filtre RF și filtre EMI în SMPS-uri. Prin urmare, SMPS nu sunt potrivite pentru aplicații audio și radio. Mai puțin echipamentul sensibil la zgomot, cum ar fi încărcătoarele pentru telefoane mobile, motoarele de curent continuu, aplicațiile de mare putere etc. pot fi utilizate cu SMPS-uri. Este mai ușor și designul mai mic face convenabil să fie folosit și ca dispozitive portabile.
Care este diferența dintre SMPS și alimentarea liniară de alimentare?
SMPS vs alimentarea liniară de alimentare | |
| SMPS direct rectifică AC de la rețea fără a reduce tensiunea. Apoi DC-ul convertit este comutat în frecvență înaltă pentru un transformator mai mic pentru a-l reduce la tensiunea dorită. În cele din urmă, semnalul AC de înaltă frecvență este rectificat la tensiunea de ieșire DC. | Alimentarea liniară reduce tensiunea la valoarea dorită la început printr-un transformator mai mare. După aceasta, AC este rectificat și filtrat pentru a face tensiunea de ieșire DC. |
| Reglarea tensiunii | |
| Reglarea tensiunii se face prin controlul frecvenței de comutare. Tensiunea de ieșire este monitorizată de circuitul de feedback și variația tensiunii este utilizată pentru controlul frecvenței. | Tensiunea de curent continuu rectificat și filtrat este supusă unei rezistențe de ieșire a unui divizor de tensiune pentru a face tensiunea de ieșire. Această rezistență este controlată de un circuit de feedback care monitorizează variația tensiunii de ieșire. |
| Eficienţă | |
| Generarea de căldură în SMPS este relativ scăzută, deoarece tranzistorul de comutare funcționează în regiunile de întrerupere și de foame. Dimensiunea mică a transformatorului de ieșire face de asemenea că pierderea de căldură este mică. Prin urmare, eficiența este mai mare (85-90%). | Puterea excesivă este disipată ca căldură pentru a face tensiunea constantă într-o sursă de alimentare liniară. Mai mult decât atât, transformatorul de intrare este mult mai voluminos; astfel, pierderile de transformatoare sunt mai mari. Prin urmare, eficiența unei surse de alimentare liniară este de până la 60%. |
| Construi | |
| Dimensiunea transformatorului unui SMPS nu trebuie să fie mare, deoarece funcționează la frecvențe înalte. De aceea, greutatea transformatorului va fi, de asemenea, mai mică. Ca urmare, dimensiunea, precum și greutatea unui SMPS sunt mult mai mici decât o sursă de alimentare liniară. | Condițiile de alimentare liniară sunt mult mai mari, deoarece transformatorul de intrare trebuie să fie mare datorită frecvenței joase pe care o acționează. Pe măsură ce se produce mai multă căldură într-un regulator de tensiune, ar trebui să se utilizeze și chiuvetele de căldură. |
| Zgomote și distorsiuni de tensiune | |
| SMPS generează un zgomot de înaltă frecvență datorită comutării. Aceasta trece în tensiunea de ieșire, precum și la rețeaua de alimentare, uneori. Distorsiunea armonică în alimentarea cu energie electrică ar putea fi posibilă și în SMPS. | Condițiile de alimentare liniară nu produc zgomot în tensiunea de ieșire. Distorsiunea armonică este mult mai mică decât cea a SMPS. |
| Aplicații | |
| SMPS poate fi folosit ca dispozitive portabile datorită construcției mici. Dar, deoarece generează un zgomot de înaltă frecvență, SMPS-urile nu pot fi utilizate pentru aplicații sensibile la zgomot, cum ar fi aplicațiile RF și audio. | Condițiile de alimentare liniare sunt mult mai mari și nu pot fi utilizate pentru dispozitivele portabile. Deoarece nu generează zgomot și tensiunea de ieșire este de asemenea curată, acestea sunt utilizate pentru majoritatea testelor electrice și electronice din laboratoare. |
Rezumat - SMPS vs Linear Power Supply
Sursele de alimentare SMPS și Linear sunt două tipuri de surse de alimentare de curent continuu în uz. Diferența principală dintre sursa SMPS și alimentarea liniară este topologia utilizată pentru reglarea tensiunii și tensiunea în jos. În timp ce sursa de alimentare liniară convertește AC la tensiune joasă la început, SMPS mai întâi rectifică și filtrează rețeaua de curent alternativ și apoi trece la un AC de înaltă frecvență înainte de a ieși. Deoarece greutatea și mărimea transformatorului se măresc pe măsură ce frecvența de funcționare scade, transformatorul de intrare al liniilor de alimentare liniară este mult mai greu și mai mare spre deosebire de SMPS. În plus, deoarece reglarea tensiunii se face cu disiparea căldurii prin rezistențe, alimentările liniare de energie ar trebui să aibă chiuvete de căldură care le fac și mai grele. Regulatorul SMPS controlează frecvența de comutare pentru a controla tensiunea de ieșire. Prin urmare, SMPS sunt mai mici și au o greutate mai mică. Deoarece generarea de căldură în SMPS este mai mică, eficiența lor este, de asemenea, mai mare.
Descărcați versiunea PDF a SMPS versus alimentarea liniară
Puteți descărca versiunea PDF a acestui articol și o puteți utiliza în scopuri offline ca pe note de citare. Descărcați PDF versiunea aici Diferența dintre SMPS și alimentarea liniară de alimentare.
Referinţă:
1. "Aprovizionarea liniară de alimentare și autoritățile de reglementare". N.p., n.d. Web. Disponibil aici. 14 iunie 2017.
2. "Comandă de alimentare". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 17 mai 2017. Web. Disponibil aici. 14 iunie 2017.
Datorită fotografiei:
1. "Sursă de alimentare cu regulator de tensiune liniar" prin CLI - Activitate proprie, domeniu public) prin Commons Wikimedia
2. "Diagramă bloc SMPS" de IE la Wikipedia în engleză - Transferat de la en.wikipedia la Commons de Dcirovic., Public Domain) prin Commons Wikimedia
