Peamine erinevus - SMPS vs lineaarne toiteallikas
Enamik elektroonilisi ja elektrilisi seadmeid vajavad toimimiseks alalispinget. Need seadmed, eriti integreeritud vooluahelatega elektroonilised seadmed, peaksid olema varustatud usaldusväärse, moonutusteta alalisvoolupingega, et need saaksid töötada ilma tõrgeteta või põlemata. Alalisvooluallika eesmärk on anda nendele seadmetele puhas alalispinge. Alalisvoolu toiteallikad on jaotatud lineaarseks ja lülitatavaks režiimiks, mis on topoloogiad, mis muudavad vahelduvvooluvõrgu sujuvaks alalisvooluks. Lineaarne toiteallikas kasutab vahelduvvooluvõrgu pinge alandamiseks soovitud tasemele trafot, samal ajal kui SMPS muudab vahelduvvoolu alalisvooluks lülitusseadme abil, mis aitab saada soovitud pingetaseme keskmise väärtuse. See on peamine erinevus SMPS-i ja lineaarse toiteallika vahel.
SISU
1. Ülevaade ja peamine erinevus
2. Mis on lineaarne toiteallikas
3. Mis on SMPS
4. Võrdlus kõrvuti - SMPS vs lineaarne toide tabelina
5. Kokkuvõte
Mis on lineaarne toiteallikas?
Lineaarses toiteallikas muundatakse võrgu vahelduvvoolu pinge madalamale pingele otse astmelise trafo abil. See trafo peab hakkama saama suure võimsusega, kuna see töötab vahelduvvoolu sagedusel 50 / 60Hz. Seetõttu on see trafo mahukas ja suur, muutes toiteallika raskeks ja suureks.
Seejärel vähendatakse alandatud pinget ja filtreeritakse, et saada väljundiks vajalik alalispinge. Kuna selle taseme pinge varieerub sõltuvalt sisendpinge moonutustest, tehakse enne väljundit pinge reguleerimine. Lineaarse toiteallika pingeregulaator on lineaarne regulaator, mis on tavaliselt pooljuhtseade, mis toimib muutuva takistina. Väljundtakistuse väärtus muutub koos väljundvõimsuse nõudega, muutes väljundpinge konstantseks. Seega töötab pinge regulaator võimsust hajutava seadmena. Enamasti hajutab see üleliigse jõu pinge muutmiseks konstantseks. Seetõttu peaksid pinge regulaatoril olema suured jahutusradiaatorid. Selle tulemusel muutuvad lineaarsed toiteallikad palju raskemaks. Veelgi enam, pinge regulaatori soojusenergia hajumise tagajärjellineaarse toiteallika efektiivsus langeb koguni umbes 60%.
Lineaarsed toiteallikad ei tekita siiski väljundpingele elektrilist müra. See tagab trafo tõttu eralduse väljundi ja sisendi vahel. Seetõttu kasutatakse lineaarseid toiteallikaid kõrgsageduslike rakenduste jaoks, näiteks raadiosagedusseadmed, helirakendused, laboratoorsed katsed, mis nõuavad müravaba toiteallikat, signaalitöötlus ja võimendid.
Joonis 01: Lineaarpinge regulaatoriga toiteallikas
Mis on SMPS?
SMPS (lülitiga režiimiga toiteallikas) töötab lülitustransistorseadmel. Alguses muundatakse vahelduvvoolu sisend alaldi abil alalispingeks, vähendamata pinget, erinevalt lineaarsest toiteallikast. Siis alalispinge läbib kõrgsageduslülituse, tavaliselt MOSFET-transistori abil. See tähendab, et MOSFET-i kaudu pinge lülitatakse sisse ja välja MOSFET Gate-signaali abil, tavaliselt impulsi laiuse moduleeritud signaaliga umbes 50 kHz (hakkija / inverterplokk). Pärast seda tükeldamist saab lainekujust pulseeritud alalisvoolu signaali. Pärast seda kasutatakse astmelist trafot, et vähendada kõrgsagedusliku pulseeritud alalisvoolusignaali pinget soovitud tasemele. Lõpuks kasutatakse väljundi alaldit ja filtrit väljundi alalispinge tagastamiseks.
Joonis 02: SMPS-i plokkskeem
Pinge reguleerimine SMPS-is toimub tagasisideahela kaudu, mis jälgib väljundpinget. Kui koormuse võimsuse vajadus on suur, kipub väljundpinge suurenema. Selle juurdekasvu tuvastab regulaatori tagasiside ahel ja seda kasutatakse PWM-signaali sisse-välja suhe reguleerimiseks. Seega keskmine signaalpinge muutub. Selle tulemusena kontrollitakse väljundpinge püsimist konstantsena.
SMPS-is kasutatav astmelülitrafo töötab kõrgsagedusel; seega on trafo maht ja kaal palju väiksemad kui lineaarse toiteallika omad. Sellest saab peamine põhjus, miks SMPS on palju väiksem ja kergem kui lineaarse tüübi analoog. Pealegi toimub pinge reguleerimine ilma üleliigse võimsuse hajutamiseta oomi kadu või soojust. SMPS-i efektiivsus tõuseb koguni 85–90%.
Samal ajal tekitab SMPS MOSFET-i lülitamise tõttu kõrgsageduslikku müra. See müra võib kajastuda väljundpinges; mõnedes arenenud ja kallites mudelites on see väljundmüra siiski mõnevõrra maandatud. Lisaks tekitab lülitamine ka elektromagnetilisi ja raadiosageduslikke häireid. Seega tuleb SMPS-ides kasutada RF-varjestust ja EMI-filtreid. Seetõttu ei ole SMPS sobivad heli- ja raadiosagedusrakendused. SMPS-idega saab kasutada vähem müratundlikke seadmeid, näiteks mobiiltelefoni laadijaid, alalisvoolumootoreid, suure võimsusega rakendusi jne. See on kergem ja väiksem disain muudab selle mugavaks kasutamiseks ka kaasaskantavate seadmetena.
Mis vahe on SMPS-il ja lineaarsel toiteallikal?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
SMPS vs lineaarne toiteallikas |
|
| SMPS alaldab võrgu vahelduvvoolu otse pinget vähendamata. Seejärel lülitatakse teisendatud alalisvool väiksema trafo jaoks kõrgsagedusesse, et viia see soovitud pingetasemeni. Lõpuks viiakse kõrgsageduslik vahelduvvoolu signaal alalisvoolu väljundpingele. | Lineaarne toiteallikas vähendab suurema trafo abil pinget alguses soovitud väärtuseni. Pärast seda vahelduvvool alaldatakse ja filtreeritakse, et saada väljundpinge. |
| Pinge reguleerimine | |
| Pinge reguleerimine toimub lülitussageduse juhtimisega. Väljundpinget jälgitakse tagasiside ahelaga ja sageduse juhtimiseks kasutatakse pinge muutumist. | Alaldatud ja filtreeritud alalispinge allutatakse väljundpinge saamiseks pingejaguri väljundtakistusele. Seda takistust saab kontrollida tagasisideahelaga, mis jälgib väljundpinge muutusi. |
| Tõhusus | |
| Soojuse genereerimine SMPS-is on suhteliselt madal, kuna lülitustransistor töötab katkestus- ja näljapiirkondades. Väljundtrafo väike suurus muudab soojuskadu ka väikeseks. Seetõttu on efektiivsus suurem (85–90%). | Liigne võimsus hajutatakse soojusena, et muuta pinge lineaarses toiteallikas konstantseks. Pealegi on sisendtrafo palju mahukam; seega on trafo kaod suuremad. Seetõttu on lineaarse toiteallika efektiivsus nii madal kui 60%. |
| Ehitamine | |
| SMPS-i trafo suurus ei pea olema suur, kuna see töötab kõrgsagedusega. Seetõttu on ka trafo kaal väiksem. Seetõttu on SMPS-i suurus ja kaal palju väiksem kui lineaarne toiteallikas. | Lineaarsed toiteallikad on palju mahukamad, kuna sisendtrafo peab töötava madala sageduse tõttu olema suur. Kuna pingeregulaatoris tekib rohkem soojust, tuleks kasutada ka jahutusradiaatoreid. |
| Müra ja pinge moonutused | |
| SMPS tekitab lülitamise tõttu kõrgsageduslikku müra. See läheb nii väljundpingesse kui ka sisendvõrku. Võrguallikate harmooniline moonutamine võib olla võimalik ka SMPS-de puhul. | Lineaarsed toiteallikad ei tekita väljundpinges müra. Harmoonilised moonutused on palju väiksemad kui SMPS-idel. |
| Rakendused | |
| SMPS-i saab väikese ehituse tõttu kasutada kaasaskantavate seadmetena. Kuid kuna see tekitab kõrgsageduslikku müra, ei saa SMPS-e kasutada müratundlike rakenduste jaoks, näiteks RF- ja helirakenduste jaoks. | Lineaarsed toiteallikad on palju suuremad ja neid ei saa kasutada kaasaskantavate seadmete jaoks. Kuna need ei tekita müra ja väljundpinge on samuti puhas, kasutatakse neid laborites enamiku elektriliste ja elektrooniliste katsete jaoks. |
Kokkuvõte - SMPS vs lineaarne toiteallikas
SMPS ja Linear toiteallikad on kahte tüüpi alalisvoolu toiteallikad. Peamine erinevus SMPS-i ja lineaarse toiteallika vahel on pinge reguleerimiseks ja pinge vähendamiseks kasutatavad topoloogiad. Kui lineaarne toiteallikas muundab alguses vahelduvvoolu madalaks pingeks, siis SMPS kõigepealt parandab ja filtreerib võrgu vahelduvvoolu ning seejärel lülitub enne tagasiminekut kõrgsageduslikule vahelduvvoolule. Kuna trafo kaal ja suurus töösageduse vähenemisega suurenevad, on lineaarsete toiteallikate sisendtrafo erinevalt SMPS-ist palju raskem ja suurem. Lisaks, kuna pinge reguleerimine toimub soojuse hajutamise kaudu takistuste kaudu, peaksid lineaarsetes toiteallikates olema jahutusradiaatorid, mis muudavad need veelgi raskemaks. SMPS-de regulaator kontrollib väljundpinge juhtimiseks lülitussagedust. SeetõttuSMPS on väiksema suurusega ja kergema kaaluga. Kuna SMPS-is on soojuse tootmine väiksem, on ka nende efektiivsus suurem.
Laadige alla SMPS-i ja lineaarse toiteallika PDF-versioon
Selle artikli PDF-versiooni saate alla laadida ja kasutada võrguühenduseta eesmärkidel, nagu viidatud märkustele. Laadige siit alla PDF-versioon. Erinevus SMPS-i ja lineaarse toiteallika vahel.
