甲类电源与线性电源的区别

一、什么是甲类电源和线性电源?

甲类电源是一种开关式电源，它通过快速开关来控制电压，使输出电压保持恒定。甲类电源的输出电流波形接近直流，能够提供高效率和高功率输出。线性电源则采用变压器和整流器等传统电路设计，输出电压平稳，能够提供低噪音和低纹波功效。

二、甲类电源和线性电源的区别

1. 工作原理不同

甲类电源的工作原理是在高频开关器上通过快速地将输入电压切换成高频脉冲信号，再经过变压器和滤波器，将输出电压保持在恒定值。而线性电源则主要依靠变压器和整流器等传统电路设计，将输入电压转换成稳定的输出电压。

2. 应用场合不同

甲类电源通常适用于需要高效率和高功率输出的场合，如高要求的放大器、电子不干扰系统等。线性电源则适用于对信号质量要求高的场合，如音频、视频等领域。

3. 性能指标不同

甲类电源具有高效率(可达70%以上)和效能(即输出的功率与输入的功率的比值高)，但其纹波较大。线性电源则具有低噪音、低纹波等优点，但是效率相对较低。

4. 维修费用不同

甲类电源通常采用芯片集成电路和表面封装技术，故维修费用较高。而线性电源的电路设计通常较为简单，故维修费用相对较低。

电源的基础知识

电源如人体的心脏，是所有电子设备的动力。一般电力(如市电)都要经过转换才能提供给用电设备使用，如交流转换为直流(AC-DC)，高压转换为低压等等，根据转换的主要方式可分为线性电源和开关电源。这次主要讲一下线性电源的一些基础知识。

(1)串联稳压与并联稳压

串联稳压(常用)：

调整器件与负载串联，电源电流与负载相等，静态损耗小，电压差决定效率。

并联稳压(不常用)：

调压器件与负载并联，要按照最大负载电流考虑限流环节，静态损耗大!但优点是负载瞬态特性不反应到电源输入端。

(2)串联稳压的原理

基于负反馈调节

根据负反馈原理(虚短路)，电阻R2的电压等于Uref基准源电压。同时，R2的电压又等于R1、R2对Uo的分压比。

所以可得：Uref=Uo*R2/(R1+R2)

即：Uo=Uref*(1+R1/R2)

【1】基准源Uref：提供稳定不变的电压

【2】采样电阻：对输出电压采样分压

【3】误差放大：根据采样值与实际值的差异，给出调节信号

【4】调整管调整：根据调节信号调节输出电压

(3)线性电源的实际应用

老式小功率电器电源

外表

内部

【1】工频变压器(50/60Hz)：将220V交流电网电压通过变压器降至合适的交流低压

【2】整流桥：对交流低压进行全波整流

【3】输入滤波：对全波整流后的电压进行预滤波

【4】三端稳压器：根据型号不同，可产生固定输出电压，与可调节输出电压

【5】输出滤波：对输出电压进行滤波，进一步减小纹波

音频功放用电源

在一些音频电路功放中(主要是甲类、甲乙类)，为了减少电源带来的噪声干扰，最终输出最纯正的音质，其电源常采用线性电源。

实验、仪器、测试用线性稳压电源

在对于一些对噪声敏感的场合中，比如在一些实验或者使用一些高精度仪器的过程中，会使用线性电源而不是开关电源，这些场合不会去追求效率，而主要是避免噪声带来的实验与测量误差。

(4)线性电源与开关电源的区别

线性电源：

线性直流稳压电源是通过工频(频率为50Hz的交流电)变压器将电压变至所需要的值，再经过整流、滤波、稳压等电路，输出为稳定直流电。

这类电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管的损耗根据压差决定，通常损耗会很大，所以会需要安装一个很大的散热器给它散热。而且由于变压器工作在工频(50Hz/60Hz),所以重量较大。

开关电源：

开关型直流稳压电源是让交流电直接经过整流电路，经电容滤波后变为高压直流电，高压直流电经过开关后，加到开关变压器上。控制开关的“闭合”和“断开”的速度，就可在通过开关变压器形成不同频率的交流电，开关速度越快，频率就越高。这样在开关变压器的次级相应地感应出高频电压，最后经过整流、滤波、稳压等电路得到稳定的直流电。

开关电源工作频率在几十KHz到几MHz。功率管不是工作在饱和就是截止区即开关状态;开关电源因此而得名。

(5)线性电源的优缺点(对比开关电源)

线性电源的主要优点：

1.电路简单可靠

2.电气噪声低

3.对电网污染小等

线性电源主要缺点：

1. 灵活度差

2.笨重、体积大

3.效率较低

开关电源的主要优点：

1.体积小、重量轻

2.效率高

3.应用灵活

开关电源的主要缺点：

1.电路复杂

2.电磁干扰大

02线性电源常用元器件介绍

三端可调稳压器LM317的应用

可调稳压源

Uf=R1*If

Uo=(R2+R1)*If

Uo=(R2+R1)*Uf/R1

Uo=Uref(1+R2/R1)=1.25*(1+R2/R1)

Uf=R1*If

IL=If

IL=Uref/R1=1.25/R1

低压差线性稳压源(LDO)

LDO原理

(1)调整管由运放下拉驱动，输出电压不会受到运放输出摆幅限制

(2)压差仅受调整管的饱和压降/导通电阻限制

LDO器件——TL1963A介绍

TL1963A是低压差(LDO)稳压器，针对快速瞬态响应进行了优化。该器件可提供1.5 A的输出电流，压差为340 mV。工作静态电流为1 mA，关断时降至1μA以下。除快速瞬态响应外，TL1963A稳压器还具有极低的输出噪声，因此非常适合敏感的RF电源应用。输出电压范围为1.21 V至20 V。TL1963A的输出电容低至10μF。可以使用小型陶瓷电容器，而无需像其他调节器那样添加ESR。内部保护电路包括反向输入保护，限流，热限制和反向电流保护。此器件可提供1.5 V，1.8 V，2.5 V，3.3 V的固定输出电压，以及具有1.21 V基准电压的可调器件。