Kulcskülönbség - SMPS vs lineáris tápegység
A legtöbb elektronikus és elektromos eszköz működéséhez egyenfeszültségre van szükség. Ezeket az eszközöket, különösen az integrált áramkörökkel rendelkező elektronikus eszközöket megbízható, torzításmentes egyenfeszültséggel kell ellátni, hogy meghibásodás vagy égés nélkül működhessenek. Az egyenáramú tápegység célja, hogy tiszta DC feszültséget tápláljon ezekhez az eszközökhöz. Az egyenáramú tápegységeket lineáris és kapcsolt üzemmódba sorolják, amelyek a topológiák a váltakozó áramú hálózat egyenletes egyenárammá alakításához. A lineáris tápegység egy transzformátor segítségével közvetlenül lecsökkenti a váltóáramú hálózati feszültséget a kívánt szintre, míg az SMPS váltakozó áramot DC-vé alakítja egy kapcsolóeszköz segítségével, amely segít elérni a kívánt feszültségszint átlagértékét. Ez a legfontosabb különbség az SMPS és a lineáris tápegység között.
TARTALOM
1. Áttekintés és a legfontosabb különbség
2. Mi a lineáris tápegység
3. Mi az SMPS
4. Egymás melletti összehasonlítás - SMPS és lineáris tápegység táblázatos formában
5. Összefoglalás
Mi az a lineáris tápegység?
Lineáris tápegységben a hálózati váltóáramú feszültséget alacsonyabb feszültséggé alakítják közvetlenül egy lépcsőzetes transzformátorral. Ennek a transzformátornak nagy energiát kell kezelnie, mivel 50 / 60Hz váltóáramú hálózati frekvencián működik. Ezért ez a transzformátor terjedelmes és nagy, így az áramellátás nehéz és nagy.
Ezután a csökkentett feszültséget kijavítják és kiszűrik, hogy megkapják a kimenethez szükséges egyenfeszültséget. Mivel ezen a szinten a feszültség a bemeneti feszültség torzulásaitól függően változik, a kimenet előtt feszültségszabályozás történik. A lineáris tápegység feszültségszabályozója egy lineáris szabályozó, amely általában félvezető eszköz, amely változó ellenállásként működik. A kimeneti ellenállás értéke a kimenő teljesítményigénnyel változik, állandóvá téve a kimeneti feszültséget. Így a feszültségszabályozó teljesítményelvezető eszközként működik. Legtöbbször eloszlatja a felesleges energiát, hogy állandó legyen a feszültség. Ezért a feszültségszabályozónak nagy hűtőbordákkal kell rendelkeznie. Ennek eredményeként a lineáris tápegységek sokkal nehezebbé válnak. Továbbá, a feszültségszabályozó által hőként történő elvezetés eredményekénta lineáris tápegység hatékonysága akár 60% -kal is csökken.
A lineáris tápegységek azonban nem okoznak elektromos zajt a kimeneti feszültségen. Szigetelést biztosít a kimenet és a bemenet között a transzformátor miatt. Ezért lineáris tápegységeket használnak nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz, például rádiófrekvenciás eszközökhöz, audio alkalmazásokhoz, zajmentes tápellátást igénylő laboratóriumi vizsgálatokhoz, jelfeldolgozáshoz és erősítőkhöz.
01. ábra: Tápellátás lineáris feszültségszabályozóval
Mi az SMPS?
Az SMPS (kapcsolt üzemmódú tápegység) egy kapcsoló tranzisztoros eszközön működik. Eleinte a váltakozó áramú bemenetet egy egyenirányító alakítja egyenfeszültséggé, a feszültség csökkentése nélkül, ellentétben a lineáris tápegységgel. Ezután az egyenfeszültség nagyfrekvenciás kapcsoláson megy keresztül, általában egy MOSFET tranzisztor segítségével. Vagyis a MOSFET-en keresztüli feszültséget a MOSFET Gate jel kapcsolja be és ki, általában impulzusszélesség-modulált, körülbelül 50 kHz-es jel (szaggató / inverter blokk). A vágási művelet után a hullámforma pulzált DC jellé válik. Ezt követően egy lépcsőzetes transzformátorral csökkentik a nagyfrekvenciás pulzált DC jel feszültségét a kívánt szintre. Végül egy kimeneti egyenirányítót és egy szűrőt használunk a kimeneti egyenfeszültség visszaállítására.
02. ábra: SMPS blokkdiagramja
Az SMPS-ben a feszültségszabályozás egy visszacsatoló áramkörön keresztül történik, amely figyeli a kimeneti feszültséget. Ha a terhelés teljesítményigénye magas, a kimeneti feszültség növekszik. Ezt a növekményt a szabályozó visszacsatoló áramköre érzékeli, és a PWM jel be-kikapcsolási arányának szabályozására szolgál. Így az átlagos jelfeszültség változik. Ennek eredményeként a kimeneti feszültséget állandóan szabályozzák.
Az SMPS-ben használt fokozatmentes transzformátor magas frekvencián működik; így a transzformátor térfogata és tömege sokkal kisebb, mint a lineáris tápegységé. Ez az egyik fő oka annak, hogy az SMPS sokkal kisebb és könnyebb legyen, mint lineáris típusa. Ezenkívül a feszültségszabályozás úgy történik, hogy a túlzott energiát Ohm-veszteségként vagy hőként nem oszlatja el. Az SMPS hatékonysága akár 85-90% -ot is elér.
Ugyanakkor az SMPS nagyfrekvenciás zajt generál a MOSFET kapcsolási működése miatt. Ez a zaj tükröződhet a kimeneti feszültségben; néhány fejlett és drága modellben azonban ez a kimeneti zaj bizonyos mértékben enyhül. Ezenkívül a kapcsolás elektromágneses és rádiófrekvenciás interferenciákat is létrehoz. Ezért az SMPS-ekben RF árnyékolást és EMI szűrőket kell használni. Ezért az SMPS nem megfelelő audio- és rádiófrekvenciás alkalmazás. Kevésbé zajérzékeny berendezések, például mobiltelefon-töltők, egyenáramú motorok, nagy teljesítményű alkalmazások stb. Használhatók az SMPS-ekkel. Könnyebb és kisebb kivitelű, így hordozható eszközként is kényelmesen használható.
Mi a különbség az SMPS és a lineáris tápegység között?
Különböző cikk a táblázat előtt
SMPS vs lineáris tápegység |
|
| Az SMPS a feszültség csökkentése nélkül közvetlenül kijavítja a hálózati váltakozó áramot. Ezután az átalakított egyenáramot nagy frekvenciában kapcsolják egy kisebb transzformátor számára, hogy a kívánt feszültségszintre csökkenjen. Végül a nagyfrekvenciás váltakozó jelet egyenirányítják az egyenáramú kimeneti feszültségre. | A lineáris tápegység egy nagyobb transzformátorral az elején csökkenti a feszültséget a kívánt értékre. Ezt követően a váltakozó áramot egyenirányítják és leszűrik, hogy a kimeneti egyenfeszültség létrejöhessen. |
| Feszültségszabályozás | |
| A feszültségszabályozás a kapcsolási frekvencia vezérlésével történik. A kimeneti feszültséget a visszacsatoló áramkör figyeli, és a feszültség változását használják a frekvenciaszabályozáshoz. | Az egyenirányított és leszűrt egyenfeszültséget egy feszültségosztó kimeneti ellenállásának vetik alá, hogy a kimeneti feszültség létrejöhessen. Ezt az ellenállást egy visszacsatoló áramkör szabályozhatja, amely figyeli a kimeneti feszültség változását. |
| Hatékonyság | |
| Az SMPS hőtermelése viszonylag alacsony, mivel a kapcsoló tranzisztor a levágási és az éhezési területeken működik. A kimeneti transzformátor kis mérete miatt a hőveszteség is kicsi. Ezért a hatásfok magasabb (85-90%). | A felesleges teljesítmény hőként oszlik el, hogy a feszültség állandóvá váljon egy lineáris tápegységben. Sőt, a bemeneti transzformátor sokkal nagyobb; így a transzformátor veszteségei nagyobbak. Ezért a lineáris tápegység hatékonysága olyan alacsony, mint 60%. |
| Épít | |
| Az SMPS transzformátor méretének nem kell nagynak lennie, mivel nagy frekvencián működik. Ezért a transzformátor súlya is kisebb lesz. Ennek eredményeként az SMPS mérete és súlya sokkal alacsonyabb, mint a lineáris tápegység. | A lineáris tápegységek sokkal nagyobbak, mivel a bemeneti transzformátornak nagynak kell lennie, mivel az alacsony frekvencián működik. Mivel a feszültségszabályozóban több hő keletkezik, hűtőbordákat is kell használni. |
| Zaj és feszültség torzulások | |
| Az SMPS nagyfrekvenciás zajt generál a kapcsolás miatt. Ez átmegy a kimeneti feszültségbe, valamint néha a bemeneti hálózatba. A hálózati áram harmonikus torzítása az SMPS-ekben is lehetséges lehet. | A lineáris tápegységek nem okoznak zajt a kimeneti feszültségben. A harmonikus torzítás sokkal kisebb, mint az SMPS-eké. |
| Alkalmazások | |
| Az SMPS a kis felépítés miatt hordozható eszközként használható. De mivel nagyfrekvenciás zajt generál, az SMPS-ek nem használhatók zajérzékeny alkalmazásokhoz, például RF és audio alkalmazásokhoz. | A lineáris tápegységek sokkal nagyobbak, és nem használhatók hordozható eszközökhöz. Mivel nem generálnak zajt és a kimeneti feszültség is tiszta, ezért a laboratóriumi elektromos és elektronikus vizsgálatok nagy részében használják őket. |
Összegzés - SMPS vs lineáris tápegység
Az SMPS és a Lineáris tápegységek kétféle DC tápegységet használnak. Az SMPS és a lineáris tápegység közötti legfontosabb különbség a feszültségszabályozáshoz és a feszültséglépéshez használt topológiák. Míg a lineáris tápegység kezdetben kisfeszültséggé alakítja az AC-t, az SMPS először egyenirányítja és kiszűri a hálózati váltakozó áramot, majd átvált magasfrekvenciás váltakozó áramra, mielőtt lelép. Mivel a transzformátor súlya és mérete növekszik az üzemi frekvencia csökkenésével, a lineáris tápegységek bemeneti transzformátora sokkal nehezebb és nagyobb, ellentétben az SMPS-szel. Ezen túlmenően, mivel a feszültségszabályozás az ellenállásokon keresztüli hőelvezetéssel történik, a lineáris tápegységeknek olyan hűtőbordákkal kell rendelkezniük, amelyek még nehezebbé teszik őket. Az SMPS-ek szabályozója vezérli a kapcsolási frekvenciát a kimeneti feszültség szabályozására. Ezért,Az SMPS-ek kisebbek és könnyebbek. Mivel az SMPS-ben alacsonyabb a hőtermelés, nagyobb a hatékonyságuk is.
Az SMPS vs lineáris tápegység PDF-verziójának letöltése
A cikk PDF-verzióját letöltheti, és offline célokra használhatja, az idézőjegyzetek szerint. Kérjük, töltse le itt a PDF verziót. Különbség az SMPS és a lineáris tápegység között.
