試說明線性電源、相控電源、開關電源
有什么不同？開關電源有何優點？
都是直流電 按要求不同使用不同
線性電源好
他輸出的是線性直流電
可以
用在要求高的場合
開關電源次之
他是由很高的開關速度的變壓器和開關管
特
點是重量小
容量大
輸出質量高
相控電原用在要求不高
電流特大的場合
線性電源，開關電源區別
線性電源的調整管工作在放大狀態，因而發熱量大，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，
當要制作多組
電壓輸出時變壓器會更龐大。
開關電源的調整管工作在飽和和截至狀態，因而發熱量小，效率高（
75
％以上）
而且省掉了大體積的變壓器。但開關電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波
（
50mV at 5V output typical
），在輸出端并接穩壓二極管可以改善，另外由
于開關管工作是會產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）。
對于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關電源為佳，
對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）
多選用線性電源。
另外當電路中需要作
隔離的時候現在多數用
DC
－
DC
來做對隔離部分供電（
DC-DC
從其工作原理上來
說就是開關電源）
。
還有，
開關電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來比較麻煩
開關電源和線性電源在內部結構上是不一樣的，
開關電源顧名思義有開關動
作，
它利用變占空比或變頻的方法實現不同的電壓，
實現較為復雜，
大的優點
是高效率，一般在
90
％以上，缺點是文波和開關噪聲較大，適用于對文波和噪
聲要求不高的場合；
而線性電源沒有開關動作，
屬于連續模擬控制，
內部結構相對簡單，芯片面積也較小，成本較低，優點是成本低，文波噪聲小，大的缺點
是效率低。它們各有有缺點在應用上互補共存！
一、線性電源的原理：
線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路等。
線
性電源是先將交流電經過變壓器變壓，
再經過整流電路整流濾波得到未穩定的直
流電壓，
要達到高精度的直流電壓，
必須經過電壓反饋調整輸出電壓，
這種電源
技術很成熟，
可以達到很高的穩定度，
波紋也很小，
而且沒有開關電源具有的干
擾與噪音。
但是它的缺點是需要龐大而笨重的變壓器，
所需的濾波電容的體積和
重量也相當大，
而且電壓反饋電路是工作在線性狀態，
調整管上有一定的電壓降，
在輸出較大工作電流時，
致使調整管的功耗太大，
轉換效率低，
還要安裝很大的
散熱片。這種電源不適合計算機等設備的需要，將逐步被開關電源所取代。
二、開關電源的原理：
開關電源主要包括輸入電網濾波器、
輸入整流濾波器、
逆變器、
輸出整流濾波器、
控制電路、保護電路。它們的功能是：
1
、輸入電網濾波器：消除來自電網，如電動機的啟動、電器的開關、雷擊等產
生的干擾，同時也防止開關電源產生的高頻噪聲向電網擴散。
2
、輸入整流濾波器：將電網輸入電壓進行整流濾波，為變換器提供直流電壓。
3
、逆變器：是開關電源的關鍵部分。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，同時還防止高頻噪聲對負載的干擾。
5
、控制電路：檢測輸出直流電壓，并將其與基準電壓比較，進行放大。調制振
蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩定。
6
、保護電路：當開關電源發生過電壓、過電流短路時，保護電路使開關電源停
止工作以保護負載和電源本身。
開關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。
而開關電源中的逆變電路是數字調整，同樣能達到非常高的調整精度。
開關電源的主要優點：
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、輸出電壓范圍寬、模塊化。
開關電源的主要缺點：
由于逆變電路中會產生高頻電壓，
對周圍設備有一定的干擾。
需要良好的屏蔽及
接地
開關電源就是用通過電路控制開關管進行高速的道通與截止．
將直流電轉化為高
頻率的交流電提供給變壓器進行變壓，
從而產生所需要的一組或多組電壓！
轉華
為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比
50Hz
高很
多．所以開關變壓器可以做的很小，而且工作時不是很熱！！成本很低．如果不
將
50Hz
變為高頻那開關電源就沒有意義！！開關變壓器也不神秘．就是一個普
通的變壓器！這就是開關電源。
開關電源，是通過電子技術實現的，主要環節：整流成直流電——逆變成
所需電壓的交流電（主要來調整電壓）——再經過整流成直流電壓輸出。
開關電源的結構中由于中間沒有變壓器和散熱片，
因而體積非常小。
同時，
開關電源內部都是電子元件，效率高、發熱小。雖然，具有電磁干擾等缺點，但
現在的屏蔽技術已經非常到位。
開關電源大體可以分為隔離和非隔離兩種
隔離型的必定有開關變壓器
而
非隔離的未必一定有。
簡單地說
開關電源的工作原理是
:
1.
交流電源輸入經整流濾波成直流
;
2.
通過高頻
PWM(
脈沖寬度調制
)
信號控制開關管
將那個直流加到開關變壓器初
級上
;
3.
開關變壓器次級感應出高頻電壓
經整流濾波供給負載
;
4.
輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路
控制
PWM
占空比
以達到穩定輸出
的目的
.
交流電源輸入時一般要經過厄流圈一類的東西
過濾掉電網上的干擾
同時
也過濾掉電源對電網的干擾
;
在功率相同時
開關頻率越高
開關變壓器的體積就
越小
但對開關管的要求就越高
;
開關變壓器的次級可以有多個繞組或一個繞組
有多個抽頭
以得到需要的輸出
;
一般還應該增加一些保護電路
比如空載、短路
等保護
否則可能會燒毀開關電源。
以上說的就是開關電源的大致工作原理。
其實現在已經有了集成度非常高的芯片
可以使外圍電路非常簡單
甚
至做到免調試。
例如
TOP
系列的開關電源芯片
(
或稱模塊
)
只要配合一些阻容元件
和一個開關
變壓器
就可以做成一個基本的開關電源。
開關電源
&
線性電源
開關電源的主要工作原理就是上橋和下橋的
Mos
管輪流導通，
首先電流通過上
橋
Mos
管流入，利用線圈的存儲功能，將電能集聚在線圈中，后關閉上橋
Mos
管，打開下橋的
Mos
管，線圈和電容持續給外部供電。然后又關閉下橋
Mos
管，
再打開上橋讓電流進入，
就這樣重復進行，
因為要輪流開關
Mos
管，
所以稱為開
關電源。
而線性電源就不一樣了，由于沒有開關介入，使得上水管一直在放水，如
果有多的，
就會漏出來，
這就是我們經常看到的某些線性電源的
Mos
管發熱量很
大，
用不完的電能，
全部轉換成了熱能。
從這個角度來看，
線性電源的轉換效率
就非常低了，
而且熱量高的時候，
元件的壽命勢必要下降，
影響終的使用效果
。
開關電源和線性電源的區別主要是他們的工作方式。
線性電源功率器件工作在線性狀態，
也就是說他一用起來功率器件就是一直在工
作，所以也就導致他的工作效率低，一般在
50%~60%
，還得說他是很好的線性電
源。
線性電源的工作方式，
使他從高壓變低壓必須有將壓裝置，
一般的都是變壓
器，也有別的像
KX
電源，再經過整流輸出直流電壓。這樣一來他的體積也就很
大，笨重，效率低、發熱量也大。他也有他的優點：紋波小，調整率好，對外干
擾小。適合用與模擬電路，各類放大器等。
開關電源。他的功率器件工作在開關狀態，（一開一關，一開一關，頻率
非常快，
一般的平板開關電源頻率在
100~200KHz
，
模塊電源在
300
～
500KHZ
）
．
這
樣他的損耗就小，效率也就高，對變壓器也有了要求，要用高磁導率的材料來
做．有點墨跡了，他的變壓器就是一個字小．效率
80
％～
90
％吧．據說美國
好的
VICOR
模塊高達
99
％．開關電源的效率高體積小，但是和線性電源比他的
紋波，電壓電流調整率就有折扣了
