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  • 关于线性电源和开关电源的不同点分析,你知道吗?

    关于线性电源和开关电源的不同点分析,你知道吗?

    在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的线性电源和开关电源吗? 线性电源的调节管在放大状态下工作,因此会产生大量热量并且效率低(约35%)。需要一个庞大的散热器,并且还需要一个大型工频变压器。当要产生多组电压输出时当变压器较大时。开关电源的稳压管在饱和和截止状态下工作,因此发热量小,效率高(超过75%),并且省去了大容量变压器。但是,开关电源的直流输出将叠加较大的纹波(典型值为50mVat5V输出),这可以通过在输出端并联一个齐纳二极管来改善。另外,由于开关管会产生较大的尖峰干扰,因此还需要将其连接在电路中。甚至磁珠也可以得到改善。相对而言,线性电源没有上述缺陷,并且其纹波可以非常小(低于5mV)。 开关电源相对于线性电源。线性电源利用功率半导体器件的线性工作区域来达到通过调节线性阻抗来调节输出的目的;而开关电源则利用功率半导体器件的饱和区来调节其导通时间或频率,以达到调节输出的目的。 最好在对功率效率和安装体积有要求的地方使用开关电源,而在需要电磁干扰和功率纯度(例如电容器泄漏检测)的地方则使用线性电源。此外,当需要隔离电路时,DC-DC现在主要用于为隔离的部分供电(就其工作原理而言,DC-DC是开关电源)。另外,在开关电源中使用的高频变压器可能会缠绕麻烦。 线性看起来很麻烦,并且功率完全取决于变压器和调节器。尽管效率低,但不会引入额外的干扰,这意味着电磁干扰很小,并且纹波系数非常低,可以忽略不计。对于监控而言,没有什么比这个优势更好的了。图像质量与电源有很大关系。特别是对于小幅度模拟信号(音频源和视频源等),电源要求很高,因此一些发烧友会使用变压器代替开关电源。 线性电源的优点是结构相对简单,输出纹波小和高频干扰小。简单的结构给我们带来的最大好处就是维护的便利。维修线性电源的难度通常比开关电源的难度低得多,并且维修线性电源的成功率也比开关电源的成功率高得多。纹波是叠加在直流稳定性上的交流分量。输出纹波越小,输出直流电源的纯度越高,这也是直流电源质量的重要指标。过高的纹波直流电会影响收发器的正常运行。目前,高端线性电源的纹波可以达到0.5mV的水平,普通产品可以达到5mV的水平。线性电源没有在高频条件下工作的组件,因此,如果输入滤波处理得当,几乎不会出现高频干扰/高频噪声。 由于通过调节功率半导体器件的导通时间或频率来调节功率半导体器件的导通时间或频率来实现对开关电源的电压控制,因此没有铁损和铜损,并且可以减少组件损耗。被忽略,这比变压器更有效。 由于它仅具有组件和电路板,因此体积小,重量轻。 由于逆变器电路中产生的高频电压,会对周围的设备造成一些干扰。需要良好的屏蔽和接地。可以对交流电进行整流以获得直流电。然而,由于交流电压和负载电流的变化,整流后获得的直流电压通常会引起20%至40%的电压变化。为了获得稳定的直流电压,必须使用稳压电路来实现电压稳定。 线性电源设备的电源处于线性状态,这意味着电源设备一经使用便始终处于工作状态,因此其工作效率很低,通常为50%到60%,而且体积大,体积大且体积大。效率低下。热量也很大。但是线性电源具有开关电源没有的优点:纹波小,调整率好,外部干扰小。适用于模拟电路,各种放大器等。 开关电源体积小、电流大、效率高,但是纹波大、干扰大。随着电子技术的不断发展,开关电源的设计也越来越科学,开关电源的缺点将慢慢被消除,所以开关电源将是以后应用的主流趋势,逐渐代替线性电源。以上就是线性电源和开关电源的一些值得大家学习的详细资料解析,希望在大家刚接触的过程中,能够给大家一定的帮助,如果有问题,也可以和小编一起探讨。

    时间:2021-03-04 关键词: 线性电源 开关电源 稳压二极管

  • 你知道线性电源和高频开关电源的PCB布局吗?

    你知道线性电源和高频开关电源的PCB布局吗?

    什么是线性电源和高频开关电源的PCB布局?对于一款不错的电子产品,它的电源电路是最核心的部分,电源电路的好坏直接影响产品的性能。电子产品最主流的就是线性电源和高频开关电源。说简单点,线性电源是用户需要多少电流,输入端就要提供多少电流;开关电源是用户需要多少功率,输入端就提供多少功率。 线性电源 线性电源功率器件工作在线性状态,如我们常用的稳压芯片LM7805、LM317、SPX1117等。下图一是LM7805稳压电源电路原理图。 图一 线性电源原理图 从图上可知,线性电源有整流、滤波、稳压、储能等功能元件组成,同时,一般用的线性电源为串联稳压电源,输出电流等于输入电流,I1=I2+I3,I3是参考端,电流很小,因此I1≈I3。我们为什么要讲电流,是因为PCB设计时,每条线的宽度不是随便设的,是要根据原理图里元件节点间的电流大小来确定的(请百度《PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表》)。电流大小、电流流向要搞清楚,做板才恰到好处。 PCB设计时,元件的布局要紧凑,要让所有的连线尽可能短,要按原理图元件功能关系去布局元件与走线。本电源图里就是先整流、再滤波、滤波后才是稳压、稳压后才是储能电容、流经电容后才给后面的电路用电。图二是上面原理图的PCB图,两个图相似。左图和右图就是走线有点不一样,左图的电源经整流后直接就到了稳压芯片的输入脚了,然后才是稳压电容,这里电容所起的滤波效果就差了很多,输出也有问题。右图就是比较好的图了。我们不仅要考虑正电源的流向问题,还必须考虑地回流问题,一般来说,正电源线和地回流线要尽可能同进同出,彼此离近点。 图二 线性电源PCB图 设计线性电源PCB时还应注意,线性电源的功率稳压芯片的散热问题,热量是怎么来的,若稳压芯片前端电压是10V,输出端是5V,输出电流为500mA,那在稳压芯片上就有5V的电压降,产生的热量就为2.5W;如果输入端电压是15V,电压降就是10V,产生的热量就为5W,因此,我们布板是要根据散热功率来留出足够的散热空间或合理的散热片。线性电源一般用在压差比较小,电流比较小的场合,否则,请改用开关电源电路。 高频开关电源 开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止,产生PWM波形,经过电感和续流二极管,利用电磁电转换的方式调压。开关电源功率大、效率高、发热小,我们一般用的电路有:LM2575、MC34063、SP6659等。开关电源理论上是电路两端功率相等,电压成反比,电流成反比。 开关电源PCB设计时,需要注意的地方是:反馈线的引入点、续流二极管是给谁续流。从图三可以看出,U1导通时,电流I2进入电感L1,电感的特性是电流在电感里流过时不能突然产生,也不能突然消失,电流在电感里的变化时有一个时间过程的。在脉冲电流I2流过电感的作用下,有部分电能转换成磁能,电流逐渐增大,到一定时候,控制电路U1关断了I2,由于电感的特性,电流不能突然消失,这时候二极管起作用了,它接替电流I2,所以叫续流二极管,可以看出,续流二极管是给电感用的,续流的电流I3是从C3的负端出发,经D1,L1后流入C3的正端,这里就相当于抽水机,利用电感的能量,把电容C3的电压提高了。 还有就是电压检测的反馈线引入点问题,应该是经过滤波后的地方反馈回去,不然会使输出的电压纹波更大。这两点是我们很多PCB设计人员经常忽视的地方,以为同一个网络,接在那儿不是一样,其实接的地方不一样,性能影响是很大的。图四是LM2575开关电源PCB图,大家看看错的那幅图是哪里错了。 我们为什么要详细讲原理图原理,因为原理图里包含了许多画PCB的信息,如元件引脚的接入点,节点网络的电流大小等,看清楚了原理图,PCB设计就不成问题了。LM7805和LM2575电路分别代表了线性电源和开关电源的典型布板电路,做PCB时,直接按这两种PCB图布局与布线就行,只是产品不同,电路板也不同,根据实际情况调整。 万变不离其宗,所有的电源电路的原理及布板方式都是如此,而每个电子产品都离不开电源及其电路,因此,学通了这两个电路,其它的也了然于胸了。以上就是线性电源和高频开关电源的PCB布局解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-21 关键词: PCB 高频开关电源 线性电源

  • 电源的分类到底有多少种?

    电源的分类到底有多少种?

    通常来说电源自“磁生电”原理,由水力、风力、海潮、水坝水压差、太阳能等可再生能源,及烧煤炭、油渣等产生电力,电源是将其它形式的能转换成电能的装置。常见的电源是干电池(直流电)与家用的 110V-220V 交流电源。 电源分类 (一)普通电源 普通电源可细分为:开关电源、逆变电源、交流稳压电源、直流稳压电源、DC/DC 电源、通信电源、模块电源、变频电源、UPS 电源、EPS 应急电源、净化电源、PC 电源、整流电源、定制电源、加热电源、焊接电源 / 电弧电源、电镀电源、网络电源、电力操作电源、适配器电源、线性电源、电源控制器 / 驱动器、功率电源、其他普通电源、逆变电源、参数电源、调压电源、变压器电源。 (二)特种电源 特种电源可细分为:岸电电源、安防电源、高压电源、医疗电源、军用电源、航空航天电源、激光电源、其他特种电源。 特种电源即特殊种类的电源。所谓特殊主要是由于衡量电源的技术指标要求不同于常用的电源,其主要是输出电压特别高,输出电流特别大,或者对稳定度、动态响应及纹波要求特别高,或者要求电源输出的电压或电流是脉冲或其它一些要求。这就使得在设计及生产此类电源时有比普通电源有更特殊甚至更严格的要求。特种电源一般是为特殊负载或场合要求而设计的,它的应用十分广泛。主要有:电镀电解、阳极氧化、感应加热、医疗设备、电力操作、电力试验、环保除尘、空气净化、食品灭菌、激光红外、光电显示等。而在国防及军事上,特种电源更有普通电源不可取代的用途,主要用于:雷达导航、高能物理、等离子体物理及核技术研究等。(感觉主要用于军事上) TI 特种电源 常见类型 电源交流稳压电源 能够提供一个稳定电压和频率的电源称交流稳定电源。国内多数厂家所做的工作是交流电压稳定。下面结合市场有的交流稳压电源简述其分类特点。 参数调整(谐振)型 这类稳压电源,稳压的基本原理是 LC 串联谐振,早期出现的磁饱和型稳压器就属于这一类。它的优点是结构简单,无众多的元器件,可靠性相当高稳压范围相当宽,抗干扰和抗过载能力强。缺点是能耗大、噪声大、笨重且造价高。 在磁饱和原理的基础上的发育进形成的参数稳压器和我国 50 年代已流行的“磁放大器调整型电子交流稳压器”(即 614 型)均属此类原理的交流稳压器。 自耦(变比)调整型 1、机械调压型,即以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的的绕组滑动面上移动,改变 Vo 对 Vi 的比值,以实现输出电压的调整和稳定。该种稳压器可以从几百瓦到几千瓦。它的特点是结构简单,造价低,输出波形失真小;但由于炭刷滑动接点易产生电火花,造成电刷损坏以至烧毁而失效;且电压调整速度慢。 2、改变抽头型,将自耦变压器做成多个固定抽头,通过继电器或可控硅(固态继电器)做为开关器 10 件,自动改变抽头位置,从而实现输出电压的稳定。 该种型稳压器优点是电路简单,稳压范围宽(130V-280V),效率高(≥95%),价格低。而缺点是稳压精度低(±8~10%)工作寿命短,它适用于家庭给空调器供电。 大功率补偿型——净化型稳压器(含精密型稳压器) 它用补偿环节实现输出电压的稳定,易实现微机控制。 它的优点是抗干扰性能好,稳压精度高(≤±1%)、响应快(40~60ms)、电路简单、工作可靠。缺点是:带计算机,程控交换机等非线性负载时有低频振荡现象;输入侧电流失真度大,源功率因数较低;输出电压对输入电压有相移。对抗干扰功能要求较高的单位,在城市里应用为宜,计算机供电时,必须选用计算机总功率的 2-3 倍左右稳压器来使用。因具有稳压、抗干扰,响应速度快、价格适中等优点,所以应用广泛。 开关型交流稳压电源 它应用于高频脉宽调制技术,与一般开关电源的区别是它的输出量必须是与输入侧同上频、同相的交流电压。它的输出电压波型有准方波、梯型波、正弦波等,市场上的不间断电源(UPS)抽掉其中的蓄电源和充电器,就是一台开关型交流稳压电源的稳压性好,控制功能强,易于实现智能化,是非常具有前途的交流稳压电源。但因其电路复杂,价格较高,所以推广较慢。 电源直流稳定电源 直流稳定电源按习惯可分为化学电源,线性稳定电源和开关型稳定电源,它们又分别具有各种不同类型: 化学电源 平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类,各有其优缺点。随着科学技术的发展,又产生了智能化电池;在充电电池材料方面,美国研制人员发现锰的一种碘化物,用它可以制造出便宜、小巧、放电时间长,多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。 线性稳定电源 线性稳定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。由于调整管静态损耗大,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)上,所以重量较大。 该类电源优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路,输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳定电源又有很多种,从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流(双稳)电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。 开关型直流稳压电源 与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源,它的电路型式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能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。 开关电源的优点是体积小,重量轻,稳定可靠;缺点相对于线性电源来说纹波较大(一般≤1%VO(P-P),好的可做到十几 mV(P-P)或更小)。它的功率可自几瓦-几千瓦均有产品。价位为 3 元-十几万元 / 瓦,下面就一般习惯分类介绍几种开关电源: 1、AC/DC 电源 该类电源也称一次电源——AC 是交流,DC 是直流,它自电网取得能量,经过高压整流滤波得到一个直流高压,供 DC/DC 变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压,功率从几瓦-几千瓦均有产品,用于不同场合。属此类产品的规格型号繁多,据用户需要而定通信电源中的一次电源(AC220 输入,DC48V 或 24V 输出)也属此类。 2、DC/DC 电源 在通信系统中也称二次电源,它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压,经 DC/DC 变换以后在输出端获一个或几个直流电压。 3、通信电源 通信电源其实质上就是 DC/DC 变换器式电源,只是它一般以直流-48V 或-24V 供电,并用后备电池作 DC 供电的备份,将 DC 的供电电压变换成电路的工作电压,一般它又分中央供电、分层供电和单板供电三种,以后者可靠性最高。 4、电台电源 电台电源输入 AC220V/110V,输出 DC13.8V,功率由所供电台功率而定,几安几百安均有产品。为防止 AC 电网断电影响电台工作,而需要有电池组作为备份,所以此类电源除输出一个 13.8V 直流电压外,还具有对电池充电自动转换功能。 5、模块电源 随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、容量 / 体积比要求越来越高,模块电源越来越显示其优越性,它工作频率高、体积小、可靠性高,便于安装和组合扩容,所以越来越被广泛采用。目前,目前国内虽有相应模块生产,但因生产工艺未能赶上国际水平,故障率较高。 DC/DC 模块电源目前虽然成本较高,但从产品的漫长的应用周期的整体成本来看,特别是因系统故障而导致的高昂的维修成本及商誉损失来看,选用该电源模块还是合算的,在此还值得一提的是罗氏变换器电路,它的突出优点是电路结构简单,效率高和输出电压、电流的纹波值接近于零。 6、特种电源 高电压小电流电源、大电流电源、400Hz 输入的 AC/DC 电源等,可归于此类,可根据特殊需要选用。开关电源的价位一般在 2-8 元 / 瓦特殊小功率和大功率电源价格稍高,可达 11-13 元 / 瓦。 使用领域 电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、工控设备、计算机和电脑、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。

    时间:2020-10-15 关键词: 电源 电源控制器 线性电源

  • 热拔插系统中的电源缓启动设计

    热拔插系统中的电源缓启动设计

    通常来说电路板上使用过多的大容量电容对于滤除高频干扰并没有什么帮助,特别是使用高频开关电源供电时。另一个问题是,大容量电容过多,增加了上电及热插拔电路板时对电源的冲击,容易引起如电源电压下跌、电路板接插件打火、电路板内电压上升慢等问题。 1、热拔插系统必须使用电源缓启动设计 热拔插系统在单板插入瞬间,单板上的电容开始充电。因为电容两端的电压不能突变,会导致整个系统的电压瞬间跌落。同时因为电源阻抗很低,充电电流会非常大,快速的充电会对系统中的电容产生冲击,易导致钽电容失效。如果系统中采用保险丝进行过流保护, 瞬态电流有可能导致保险丝熔断, 而选择大电流的保险丝会使得在系统电流异常时可能不熔断,起不到保护作用。所以,在热拔插系统中电源必须采用缓启动设计,限制启动电流,避免瞬态电流过大对系统工作和器件可靠性产生影响。 LDO 1、在压差较大或者电流较大的降压电源设计中,建议采用开关电源,避免使用 LDO 采用线性电源(包括 LDO)可以得到较低的噪声,而且因为使用简单,成本低,所以在单板上应用较多。FPGA 内核电源、某些电路板上射频时钟部分的电源等都使用线性电源从更高电压的电源上调整得到。LDO必须计算热耗并满足降额规范 2、LDO 输出端滤波电容选取时注意参照手册要求的最小电容、电容的 ESR/ESL 等要求确保电路稳定。推荐采用多个等值电容并联的方式,增加可靠性以及提高性能 LDO 输出电容为负载的变化提供瞬态电流,同时因为输出电容处于电压反馈调节回路之中,在部分 LDO 中,对该电容容量有要求以确保调节环路稳定。该电容容量不满足要求,LDO 可能发生振荡导致输出电压存在较大纹波。 多个电容并联,以及对大容量电解电容并联小容量的陶瓷电容,有利于减少 ESR 和 ESL,提高电路的高频性能,但是对于某些线性稳压电源,输出端电容的 ESR 太低,也可能会诱发环路稳定裕量下降甚至环路不稳定。 滤波电容 1、 电源滤波可采用 RC 、LC 、π 型滤波。电源滤波建议优选磁珠,然后才是电感。同时电阻、电感和磁珠必须考虑其电阻产生的压降 插:电感和磁珠比较 2、 大容量电容应并联小容量陶瓷贴片电容使用 大容量电容一般为电解电容,其体积较大,引脚较长,经常为卷绕式结构(钽电容为烧结的碳粉和二氧化锰) 。这些电容的等效串联电感较大,导致这些电容的高频特性较差,谐振频率大约在几百 KHz到几 MHz 之间(参见 Sanyo 公司 OSCON 器件手册和 AVX 公司钽电容器件手册) 。小容量的陶瓷贴片电容具有低的 ESL 和良好的频率特性,其谐振点一般能够到达数十至数百 MHz(参见参考文献《High-speed Digital Design》以及 AVX 等公司陶瓷电容器件手册) ,可以用于给高频信号提供低阻抗的回流路径,滤除信号上的高频干扰成分。因此,在应用大容量电容(电解电容)时,应在电容上并联小容量瓷片电容使用。 大容量电容一般为电解电容,其体积较大,引脚较长,经常为卷绕式结构(钽电容为烧结的碳粉和二氧化锰) 。这些电容的等效串联电感较大,导致这些电容的高频特性较差,谐振频率大约在几百 KHz到几 MHz 之间(参见 Sanyo 公司 OSCON 器件手册和 AVX 公司钽电容器件手册) 。小容量的陶瓷贴片电容具有低的 ESL 和良好的频率特性,其谐振点一般能够到达数十至数百 MHz(参见参考文献《High-speed Digital Design》以及 AVX 等公司陶瓷电容器件手册) ,可以用于给高频信号提供低阻抗的回流路径,滤除信号上的高频干扰成分。因此,在应用大容量电容(电解电容)时,应在电容上并联小容量瓷片电容使用。 尖峰电流的抑制方法: 1、在电路板布线上采取措施,使信号线的杂散电容降到最小; 2、 另一种方法是设法降低供电电源的内阻,使尖峰电流不至于引起过大的电源电压波动; 3、 通常的作法是使用去耦电容来滤波,一般是在电路板的电源入口处放 一个1uF~10uF的去耦电容,滤除低频噪声;在电路板内的每一个有源器件的电源和地之间放置一个0.01uF~0.1uF的去耦电容(高频滤波电容),用于滤除高频噪声。滤波的目的是要滤除叠加在电源上的交流干扰,但并不是使用的电容容量越大越好,因为实际的电容并不是理想电容,不具备理想电容的所有特性。 去耦电容的选取可按C=1/F计算,其中F为电路频率,即10MHz取0.1uF,100MHz取0.01uF。一般取0.1~0.01uF均可。 放置在有源器件傍的高频滤波电容的作用有两个,其一是滤除沿电源传导过来的高频干扰,其二是及时补充器件高速工作时所需的尖峰电流。所以电容的放置位置是需要考虑的。 实际的电容由于存在寄生参数,可等效为串联在电容上的电阻和电感,将其称为等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)。这样,实际的电容就是一个串联谐振电路,其谐振频率为: 实际的电容在低于Fr的频率呈现容性,而在高于Fr的频率上则呈现感性,所以电容更象是一个带阻滤波器。 10uF的电解电容由于其ESL较大,Fr小于1MHz,对于50Hz这样的低频噪声有较好的滤波效果,对上百兆的高频开关噪声则没有什么作用。 电容的ESR和ESL是由电容的结构和所用的介质决定的,而不是电容量。通过使用更大容量的电容并不能提高抑制高频干扰的能力,同类型的电容,在低于Fr的频率下,大容量的比小容量的阻抗小,但如果频率高于Fr,ESL决定了两者的阻抗不会有什么区别。 电路板上使用过多的大容量电容对于滤除高频干扰并没有什么帮助,特别是使用高频开关电源供电时。另一个问题是,大容量电容过多,增加了上电及热插拔电路板时对电源的冲击,容易引起如电源电压下跌、电路板接插件打火、电路板内电压上升慢等问题。 1.电感和磁珠的对比 电感和磁珠在外形和功能上有很多相似之处,而且在很多场合,磁珠和电感能相互替代,但是两者并不能完全等同。 两者的区别: (1)电感和磁珠虽然都可以滤波,但是机理是不一样的。电感滤波是将电能转换为磁能,磁能通过两种方式影响电路:一种方式是重新换回电能,表现为噪声;一种方式是向外辐射,表现为EMI(Electro-Magnetic Interference)电磁干扰。而磁珠是讲电能转换为热能,不会对电路产生二次干扰。 (2)电感在低频段滤波性能较好,但是在50MHz以上的滤波性能较差;磁珠利用其电阻能充分地吸收高频噪声,并将之转换为热能以达到彻底消除高频噪声的目的。 (3)从EMC(Electro Magnetic Compatibility)电磁兼容的层面说,由于磁珠能将高频噪声转换为热能,因此具有非常好的抗辐射功能,是常用的抗EMI器件,常应用于用户接口信号线滤波、单板上的高速时钟器件的电源滤波等。 (4)电感和电容构成低通滤波器时,由于电感和电容都是储能器件,因此两者的配合可能产生自激;磁珠是耗能器件,与电容协同工作时,不会产生自激。 (5)电源用电感的额定电流相对较大,因此,电感常用于需要大电流的 电源电路上,如用于电源模块滤波;而磁珠一般常用于芯片级电源滤波

    时间:2020-10-12 关键词: 电源滤波 热拔插系统 线性电源

  • 开关电源和线性电源的原理以及应用背景

    开关电源和线性电源的原理以及应用背景

    下面小编为大家整理了开关电源和线性电源的原理以及应用背景,请需要的小伙伴惠存! 一、线性电源的原理 线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。 线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,纹波也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。 它的缺点是需要庞大而笨重的变压器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,而且电压反馈电路是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,致使调整管的功耗太大,转换效率低,还要安装很大的散热片。这种电源不适合计算机等设备的需要,将逐步被开关电源所取代。 二、开关电源的原理: 开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。 开关电源是将交流电先整流成直流电,再将直流逆变成交流电,在整流输出成所需要的直流电压。这样开关电源省去下线性电源中的变压器,以及电压反馈电路。而开关电源中的逆变电路完全是数字调整,同样能达到非常高的调整精度。 开关电源的主要优点:体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20~30%)、效率高(一般为60~70%,而线性电源只有30~40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。 开关电源的主要缺点:由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。交流电经过整流,可以得到直流电。但是,由于交流电压及负载电流的变化,整流后得到的直流电压通常会造成20%到40%的电压变化。为了得到稳定的直流电压,必须采用稳压电路来实现稳压。按照实现方法的不同,稳压电源可分为三种:线性稳压电源、相控稳压电源、开关稳压电源。其中开关电源代表低碳环保和先进电源的发展趋势。 常用的低压直流开关电源就是将220V交流电经过EMI滤波器后直接整流成300V左右的直流电,通过电路控制开关管进行高速的导通与截止再转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压,而后再整流成所需要电压的直流电。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多,所以主变压器可以做的很小,且使用磁芯,它工作时也不是很热;另外,在高频下,贮存能量和滤波电容和电感要比50Hz 下小很多,成本很低。如果不将50Hz 变为高频那开关电源就没有意义!开关变压器也不神秘,就是一个普通的磁芯变压器!这就是开关电源。开关电源,是通过电子技术实现的,主要环节:整流成直流电——逆变成所需电压的交流电(主要来调整电压)——再经过整流成直流电压输出。 1.交流电源输入经整流滤波成直流; 2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)或者脉冲频率调制(PFM)控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; 4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的. 交流电源输入时一般要经过电感电容滤波器一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护, 否则可能会烧毁开关电源。 三、应用场景 其实现在已经有了集成度非常高的专用芯片,可以使外围电路非常简单,甚至做到免调试。例如TOP系列的开关电源芯片(或称模块),只要配合一些阻容元件,和一个开关变压器,就可以做成一个基本的开关电源。 开关电源&线性电源 普通半桥开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的开关管(频率高时开关管为VMOS)轮流导通,首先电流通过上桥开关管流入,利用电感线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,最后关闭上桥开关管,打开下桥的开关管,电感线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥开关管,再打开上桥让电流进入,就这样重复进行,因为要轮流开关两开关管,所以称为开关电源。而线性电源就不一样了,由于没有开关介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就会漏出来,这就是我们经常看到的某些线性电源的调整管发热量很大,用不完的电能,全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源的转换效率就非常低了,而且热量高的时候,元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果 。 开关电源和线性电源的区别主要是他们的工作方式。 线性电源的功率调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的。由于调整管上损耗较大的功率,所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器,发热严重,效率很低。一般在40%~60%,还得说他是很好的线性电源。线性电源的工作方式,使他从高压变低压必须有降压装置,一般的都是变压器,也有别的像KX电源,再经过整流输出直流电压。这样一来他的体积也就很大,比较笨重,效率低、发热量也大。他也有他的优点:纹波小,调整率好,对外干扰小。适合用于模拟电路,各类放大器等。开关电源。它的功率器件工作在开关状态,在电压调整时能量是通过电感线圈来临时贮存,这样他的损耗就小,效率也就高,对散热的要求低,但它对变压器和贮能电感也有了更高的要求,要用低损耗高磁导率的材料来做。它的变压器就是一个字小。总效率在 80%~98%,开关电源的效率高但体积小,但是和线性电源比他的纹波,电压电流调整率就有一定的折扣了 。 业余电台等无线电通信专用电源交流电源的特殊要求: 1、电台使用比较规范的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层不参与无线电收发时主要考虑电源的ESD和电源稳压部分的抗干扰能力。原因是发射时电源负载阻抗瞬时变化很大,如果处理不当会造成稳压系统取样和执行紊乱,因此须在稳压系统取样与输出间加装低通滤波器。 2、电台使用很随意的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层参与无线电收发。此时此刻还需要在220V输入端加装低通滤波器抑制干扰。 3、使用昂贵的电台,因维修费用高,须加装并联型限压电路以确保在任何时候电台得到的电压不超过额定电压25%。

    时间:2020-10-12 关键词: 整流滤波器 线性电源 开关电源

  • 史上最全线性电源和开关电源二者的区别锦集

    史上最全线性电源和开关电源二者的区别锦集

    通常我们都知道,在电源电路设计过程当中离不开开关电源和线性电源,那二者的区别是什么呐?开关电源是将交流电先整流成直流电,在将直流逆变成交流电,在整流输出成所需要的直流电压。这样开关电源省去下线性电源中的变压器,以及电压反馈电路。而开关电源中的逆变电路完全是数字调整,同样能达到非常高的调整精度。线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。 一、线性电源的原理 线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。 图1 线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,而且电压反馈电路是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,致使调整管的功耗太大,转换效率低,还要安装很大的散热片。这种电源不适合计算机等设备的需要,将逐步被开关电源所取代。 二、开关电源的原理: 开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。 图2 它们的功能是: 1.输入电网滤波器:消除来自电网,如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。 2.输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供直流电压。 3.逆变器:是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。 4.输出整流滤波器:将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压,同时还防止高频噪声对负载的干扰。 5.控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行放大。调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定。 6.保护电路:当开关电源发生过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。 开关电源的主要优点:体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20~30%)、效率高(一般为60~70%,而线性电源只有30~40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。 开关电源的主要缺点:由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。 交流电经过整流,可以得到直流电。但是,由于交流电压及负载电流的变化,整流后得到的直流电压通常会造成20%到40%的电压变化。为了得到稳定的直流电压,必须采用稳压电路来实现稳压。按照实现方法的不同,稳压电源可分为三种:线性稳压电源、相控稳压电源、开关稳压电源。其中开关电源代表低碳环保和先进电源的发展趋势。 常用的低压直流开关电源就是将220V交流电经过EMI滤波器后直接整流成300V左右的直流电,通过电路控制开关管进行高速的道通与截止再转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压,而后再整流成所需要电压的直流电。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多,所以主变压器可以做的很小,且使用磁芯,它工作时也不是很热;另外,在高频下,贮存能量和滤波电容和电感要比50Hz 下小很多,成本很低。如果不将50Hz 变为高频那开关电源就没有意义!开关变压器也不神秘,就是一个普通的磁芯变压器!这就是开关电源。 开关电源,是通过电子技术实现的,主要环节:整流成直流电——逆变成所需电压的交流电(主要来调整电压)——再经过整流成直流电压输出。 开关电源的结构中由于中间没有笨重的变压器和散热片,因而体积非常小。同时,开关电源内部都是电子元件,效率高、发热小。虽然,具有电磁干扰大等缺点,但现在欧美日本土销售和中国制造但没有偷工减料的开关电源抗电磁干扰滤波器和屏蔽技术已经非常到位。 开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。 简单地说,开关电源的工作原理是: 1.交流电源输入经整流滤波成直流; 2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)或者脉冲频率调制(PFM)控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; 4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的. 交流电源输入时一般要经过电感电容滤波器一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护, 否则可能会烧毁开关电源。 以上说的就是开关电源的大致工作原理。 其实现在已经有了集成度非常高的专用芯片,可以使外围电路非常简单,甚至做到免调试。 例如TOP系列的开关电源芯片(或称模块),只要配合一些阻容元件,和一个开关变压器,就可以做成一个基本的开关电源。 开关电源&线性电源 普通半桥开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的开关管(频率高时开关管为VMOS)轮流导通,首先电流通过上桥开关管流入,利用电感线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,最后关闭上桥开关管,打开下桥的开关管,电感线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥开关管,再打开上桥让电流进入,就这样重复进行,因为要轮流开关两开关管,所以称为开关电源。 而线性电源就不一样了,由于没有开关介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就会漏出来,这就是我们经常看到的某些线性电源的调整管发热量很大,用不完的电能,全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源的转换效率就非常低了,而且热量高的时候,元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果 。 开关电源和线性电源的区别主要是他们的工作方式。 线性电源的功率调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的。由于调整管上损耗较大的功率,所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器,发热严重,效率很低。一般在40%~60%,还得说他是很好的线性电源。线性电源的工作方式,使他从高压变低压必须有将压装置,一般的都是变压器,也有别的像KX电源,再经过整流输出直流电压。这样一来他的体积也就很大,比较笨重,效率低、发热量也大。他也有他的优点:纹波小,调整率好,对外干扰小。适合用与模拟电路,各类放大器等。 开关电源。它的功率器件工作在开关状态,在电压调整时能量是通过电感线圈来临时贮存,这样他的损耗就小,效率也就高,对散热的要求低,但它对变压器和贮能电感也有了更高的要求,要用低损耗高磁导率的材料来做。它的变压器就是一个字小。总效率在 80%~98%,开关电源的效率高但体积小,但是和线性电源比他的纹波,电压电流调整率就有一定的折扣了 。 业余电台等无线电通信专用电源交流电源的特殊要求: 1、电台使用比较规范的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层不参与无线电收发时主要考虑电源的ESD和电源稳压部分的抗干扰能力。原因是发射时电源负载阻抗瞬时变化很大,如果处理不当会造成稳压系统取样和执行紊乱,因此须在稳压系统取样与输出间加装低通滤波器。 2、电台使用很随意的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层参与无线电收发。此时此刻还需要在220V输入端加装低通滤波器抑制干扰。 3、使用昂贵的电台,因维修费用高,须加装并联型限压电路以确保在任何时候电台得到的电压不超过额定电压25%。 开关电源设计的各项指标概念和定义 一. 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式 1. 绝对稳压系数 A.绝对稳压系数:表示负载不变时,稳压电源输出直流变化量△U0 与输入电网变化量△Ui 之比。即:K= U0/ Ui 。 B.相对稳压系数:表示负载不变时,稳压器输出直流电压 Uo 的相对变化量△Uo 与输出电网 Ui 的相对变化量△Ui之比。即:S= Uo/Uo / Ui/Ui 2. 电网调整率 它表示输入电网电压由额定值变化±10%时,稳压电源输出电压的相对变化量,有时也以绝对值表示。 3. 电压稳定度 负载电流保持为额定范围内的任何值,输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo(百分值),称为稳压器的电压稳定度。 二. 负载对输出电压影响的几种指标形式 1. 负载调整率(也称电流调整率) 在额定电网电压下,负载电流从零变化到最大时,输出电压的最大相对变化量,常用百分数表示,有时也用绝对变化量表示。 2. 输出电阻(也称等效内阻或内阻) 在额定电网电压下,由于负载电流变化△IL 引起输出电压变化△Uo,则输出电阻为Ro=| Uo/ IL| 欧。 三. 纹波电压的几个指标形式 1. 最大纹波电压 在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。 2. 纹波系数 Y(%) 在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比,即:y=Umrs/Uo x100% 3. 纹波电压抑制比 在规定的纹波频率(例如 50HZ)下,输出电压中的纹波电压 Ui~与输出电压中的纹波电压 Uo~之比,即:纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。 这里声明一下:噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的 0.5%以下;噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的 1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的 2%以下。 四. 冲击电流 冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时,输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。一般是 20A~30A。 五. 过流保护 是一种电源负载保护功能,以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。过流的给定值一般是额定电流的 110%~130%。 六. 过压保护 是一种对端子间过大电压进行负载保护的功能。一般规定为输出电压的 130%~150%。 七. 输出欠压保护 当输出电压在标准值以下时,检测输出电压下降或为保护负载及防止误操作而停止电源并发出报警信号,多为输出电压的 80%~30%左右。 八. 过热保护 在电源内部发生异常或因使用不当而使电源温升超标时停止电源的工作并发出报警信号。 九. 温度漂移和温度系数 温度漂移:环境温度的变化影响元器件的参数的变化,从而引起稳压器输出电压变化。常用温度系数表示温度漂移的大小。绝对温度系数:温度变化1℃引起输出电压值的变化△UoT,单位是 V/℃或毫伏每摄氏度。相对温度系数:温度变化1℃引起输出电压相对变化△UoT/Uo,单位是 V/℃。 十. 漂移 稳压器在输入电压、负载电流和环境温度保持一定的情况下,元件参数的稳定性也会造成输出电压的变化,慢变化叫漂移,快变化叫噪声,介于两者之间叫起伏。 表示漂移的方法有两种: 1. 在指定的时间内输出电压值的变化△Uot。 2. 在指定时间内输出电压的相对变化△Uot/Uo。 考察漂移的时间可以定为 1 分钟、10 分钟、1 小时、8 小时或更长。只在精度较高的稳压器中,才有温度系数和温漂两项指标。 十一. 响应时间 是指负载电流突然变化时,稳压器的输出电压从开始变化到达新的稳定值的一段调整时间。在直流稳压器中,则是用在矩形波负载电流时的输出电压波形来表示这个特性,称为过度特性。 十二. 失真 这是交流稳压器特有的。是指输出波形不是正 波形,产生波形畸变,称为畸变。 十三. 噪声 按 30HZ~18kHZ 的可听频率规定,这对开关电源的转换频率不成问题,但对带风扇的电源要根据需要加以规定。 十四.输入噪声 为使开关电源工作保持正常状态,要根据额定输入条件,按由允许输入外并叠加于工业用频率的脉冲状电压(0~peak)制定输入噪声指标。一般外加脉冲宽度为 100~800us,外加电压 1000V。 十五. 浪涌 这是在输入电压,以 1 分钟以上的间隔按规定次数加一种浪涌电压,以避免发生绝缘破坏、闪络、电弧等异常现象。通信设备等规定的数值为数千伏,一般为 1200V。 十六. 静电噪声 指在额定输入条件下,外加到电源框体的任意部分时,全输出电路能保持正常工作状态的一种重复脉冲状的静电。一般保证 5~10KV 以内。 十七. 稳定度 允许使用条件下,输出电压最大相对变化△Uo/Uo 。 十八. 电气安全要求(GB 4943-90) 1. 电源结构的安全要求 1) 空间要求。UL、CSA、VDE 安全规范强调了在带电部分之间和带电部分与非带电金属部分之间的表面、空间的距离要求。UL、CSA 要求:极间电压大于等于 250VAC 的高压导体之间,以及高压导体与非带电金属部分之间(这里不包括导线间),无论在表面间还是在空间,均应有 0.1 英寸的距离;VDE 要求交流线之间有 3mm 的徐变或2mm 的净空隙;IEC 要求:交流线间有 3mm 的净空间隙及在交流线与接地导体间的 4mm 的净空间隙。另外,VDE、IEC 要求在电源的输出和输入之间,至少有 8mm 的空间间距。 2) 电介质实验测试方法(打高压:输入与输出、输入和地、输入 AC 两级之间)。 3) 漏电流测量。漏电流是流经输入侧地线的电流,在开关电源中主要是通过静噪滤波器的旁路电容器泄露电流。UL、CSA 均要求暴露的不带电的金属部分均应与大地相接,漏电流测量是通过将这些部分与大地之间接一个 1.5K欧的电阻,其漏电流应该不大于 5 毫安。VDE 允许:用 1.5K 欧的电阻与 150nP 电容并接。并施加 1.06 倍额定使用电压,对数据处理设备,漏电流应不大于 3.5 毫安。一般是 1 毫安左右。 4) 绝缘电阻测试。 VDE 要求:输入和低电压输出电路之间应有 7M 欧的电阻,在可接触到的金属部分和输入之间,应有 2M 欧的电阻或加 500V 直流电压持续 1 分钟。 5) 印制电路板要求。要求是 UL 认证的 94V-2 材料或比此更好的材料。 2. 对电源变压器结构的安全要求 1) 变压器的绝缘。变压器的绕组使用的铜线应为漆包线,其他金属部分应涂有瓷、漆等绝缘物质。 2) 变压器的介电强度。在实验中不应出现绝缘层破裂和飞弧现象。 3) 变压器的绝缘电阻。变压器绕组间的绝缘电阻至少为 10M 欧,在绕组与磁心、骨架、屏蔽层间施加 500 伏直流电压,持续 1 分钟,不应出现击穿、飞弧现象。 4) 变压器湿度电阻。变压器必须在放置于潮湿的环境之后,立即进行绝缘电阻和介电强度实验,并满足要求。潮湿环境一般是:相对湿度为 92%(公差为 2%),温度稳定在 20 到 30 摄氏度之间,误差允许 1%,需在内放置至少48 小时之后,立即进行上述实验。此时变压器的本身温度不应该较进入潮湿环境之前测试高出 4 摄氏度。 5) VDE 关于变压器温度特性的要求。 6) UL、CSA 关于变压器温度特性的要求。 3. 功率因数校正要求 为减少开关电源对电网的污染,国际电工委员会和一些国家与地区推出了IEC1000-3-2和EN61000-3-2等标准,对电流谐波作出了限量规定。为满足输入电流谐波限制要求,最有效的技术手段就有源功率因数校正(有源PFC)。

    时间:2020-10-08 关键词: 电源 线性电源 开关电源

  • 关于电源电路的设计一些论述

    关于电源电路的设计一些论述

    通常情况下,电源电路主要分为线性电源和开关电源,线性电源主要应用在小压降、小电流的降压稳压电路中,因其低成本、电路简单而被广泛应用,开关电源的转换效率较高,但是纹波相对于线性电源较大。 电源的设计结构又分为:集中式电源架构、分布式电源架构。相对集中式电源架构来说,分布式电源架构在系统成本和PCB布局面积上略有优势。 (1)、在电源设计前需要核实所用元器件的电压、电流和功率等参数,进而计算评估电路的功耗,从而选择合适的DC-DC或LDO电源电路。 (2)、电源电路的设计过程中还要着重考虑芯片散热处理、滤波电容位置、布线的载流能力、输入/输出过孔处理等因素。 (3)、开关电源IC和电感下方不能布任何信号线,也不能敷GND铜皮。DC/DC开关电源都有Sense路径,该Sense路径要远离干扰源和大电流平面,且不要将Sense走线直接接在开关电源的输出引脚上,一般采用线连接在输出滤波电容的后面。

    时间:2020-10-07 关键词: 电源设计 线性电源 开关电源

  • 线性电源,可控硅电源,开关电源那个更佳适合?

    线性电源,可控硅电源,开关电源那个更佳适合?

    对于较为复杂的电源电路来说,究竟是运用线性电源,可控硅电源还是开关电源,要看具体场合,合理采用。这三种电路,国际国内都大量使用,各有各的特点。可控硅电源,以其强大的输出功率,使线性电源和开关电源无法取代。线性电源以其精度高,性能优越而被广泛应用。开关电源因省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少,减轻,也被广泛地应用在许多输出电压、输出电流较为稳定的场合。 一、可控硅电源的电路结构如下: 通俗的说,可控硅是一个控制电压的器件,由于可控硅的导通角是可以用电路来控制的,固此随着输出电压Uo的大小变化,可控硅的导通角也随着变化。加在主变压器初级的电压Ui也随之变化。 也就是~220V市电经可控硅控制后只有一部分加在主变压器的初级。当输出电压Uo较高时,可控硅导通角较大,大部分市电电压被可控硅“放过来了”(如上图所示),因而加在变压器初级的电压,即Ui较高,这当然经整流滤波后输出电压也就比较高了。而当输出电压Uo很低时,可控硅导通角很小,绝大部分市电电压被可控硅“卡断了”(如下图所示),只让很低的电压加在变压器初级,即Ui很低,这当然经整流滤波后输出电压也就很低了。 二.线性电源的主电路如下: 线性电源实际上是在可控硅电源的输出端再串一只大功率三极管(实际是多只并联),控制电路只要输出一个小电流到三极管的基极就能控制三极管的输出大电流,使得电源系统在可控硅电源的基础上又稳压一次,因而这种线性稳压电源的稳压性能要优于开关电源或可控硅电源1-3个数量级。但功率三极管(亦称调整管)上一般要占用10伏电压,每输出1安培电流就要在电源内部多消耗10瓦功率,例如500V 5A电源在功率管上的损耗为50瓦,占输出总功率的2%,因而线性电源的效率要比可控硅电源稍低。 三、开关电源的主电路如下: 由电路可以看出,市电经整流滤波后变为311V高压,经K1~K4功率开关管有序工作后,变为脉冲信号加至高频变压器的初级,脉冲的高度始终为311V。当K1,K4开通时,311V高压电流经K1正向流入主变压器初级,经K4流出,在变压器初级形成一个正向脉冲,同理,当K2,K3开通时,311V高压电流经K3反向流入主变压器初级,经K2流出,在变压器初级形成一个反向脉冲。这样,在变压器次级就形成一系列正反向脉冲,经整流滤波后形成直流电压。当输出电压Uo较高时,脉冲宽度就宽,当输出电压Uo较低时,脉冲宽度就窄,因此开关管实际上是一个控制脉冲宽窄的装置。 我公司在没有特别体积要求的情况下,一般向用户提供线性电源,这主要是: 1、线性电源精度好(优于开关电源或可控硅电源1—3个数量级),适用多种场合,一般用户不会提出性能、精度、技术指标方面的问 题。 2、便于维修,因为多数用户都有熟悉线性电源的维修人员,也有这方面的备件。维修工具,有一只万用表即可基本解决问题,较为 细心的电工亦可动手。 3、维修后一般不留后遗症,故障能彻底排除,性能可完全恢复,只要正确使用,及时维修,一台电源使用10年是完全不成问题的。

    时间:2020-09-21 关键词: 可控硅电源 线性电源 开关电源

  • 噪音问题解析

    噪音问题解析

    很多人都听过电源的一些噪音,那么它是怎么一回事呢?噪音”不是问题,我们探讨关于开关电源做音响的电源有“噪音”,对于工程师这个问题是比较头疼的,该如何避免或者需要注意哪些因素呢? 开关电源(包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块)与线性电源相比较,最突出的优点是转换效率高,一般可达80%~85%,高的可达90%~97%;其次,开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器,不仅重量减轻,体积也减小了,越来越多的作为音响视听设备的供电电源。但由于其开关管工作于高频开关状态,输出的纹波和噪声电压较大,一般为输出电压的1%左右(低的为输出电压的0.5%左右),最好产品的纹波和噪声电压也有几十毫伏(mV)。尽管开关电源的工作频率远超过人类的听力范围,但它们在特定的负载条件下仍会产生音频噪声。由此带来的电流声偏大一直是很多工程人员在设计过程中颇为头疼的难题。 开关电源噪音来源于PCB设计/电路振荡/磁元件三方面: 1)电路振荡,电源输出有很大的低频稳波。多是电路稳定余度不够引起。理论上可以用系统控制理论中的频域法/时域法或劳斯判据做理论分析。现在;可以用计算机仿真方法方便的验证电路稳定性,以避免自激振荡发生,有多款软件可以用。对于已经做好的电路,可以增加输出滤波电容或电感/改变信号反馈位置/增加PI调节的积分电容/减少开环放大倍数等方法改善。 2)PCB设计 A)主要是EMI噪音引起,射频噪音调整PI调节器,使输出误差信号中包含扰动。主要查看高频电容是否离开关元件太远,是否有大的C形环绕布线等等... B)控制电路的PCB线至少有两点以上和功率电路共用。PCB覆铜线并非理想导体,它总是可以等效成电感或电阻体,当功率电流流过了和控制回路共用的PCB线,在PCB上产生电压降落,控制电路各节点分散在不同位置时,功率电流引起的电压降对控制网络家入了扰动,使电路发出噪音。这显现多发生在功率地线上,注意单点接地可以改善。 3)磁元件 磁材有磁至应变的特点,漆包线也会在泄露磁场中受到电动力的左右,这些因素的共同作用下,局部会发生泛音或1/N频率的共振。改变开关频率和磁元件浸漆可以改善。 在产品应用过程中关于这方面的心得和大家分享一下。 问题分析: 扬声器在开关电源供电,无信号输入情况下,输出端可以听到明显的电流声,而当使用直流稳压电源或电池供电时,则电流声极小,耳朵贴近扬声器都很难感觉得到。经过测试分析,电流声与供电电源有很大的关系:开关电源的纹波造成的。 解决方案: 在音频功放IC电源前端加一个LC滤波电路(如下图所示) 开关电源噪音解决方法 经过验证,在功放IC电源前端增加该LC滤波电路后,使用开关电源供电时,从扬声器听到的电流噪声极小,有非常大的改善。 注:我们使用的电感是绕线电感,电容是1000uF/16V电解电容(体积较小),若L和C中的任意一个数值增大,电流声都会得到更多改善。 为什么开关电源做音响的电源有噪音? 开关电源要比变压器-整流器-稳压电路好的多,其振荡频率在1000KHZ以上,人耳没有可能听到,谐波频率更高,但它有一个最大间题就是开关电源代负载能力的间题,大功率的开关电源到现在为止还是一个研究课题.以我看音响的电源有噪音的原因如下一,由于开关电源代负载能力不够,使功放输出级OCL电路产生了交越失真 二,由于开关电源代负载能力不够,过载使电源本身处于要停振的状态,振荡频率下降到10-100KHZ时产生的干扰,同时输出电压下降很大,对功放的各部分电路都有影响建议你在做功放输出级OCL电路时用小功率的对管试一试。以上就是电源噪音的一些讲解,希望对设计者有参考作用。

    时间:2020-03-25 关键词: 供电电源 线性电源 开关电源

  • LED驱动电源匹配方法

    LED驱动电源匹配方法

    随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。众所周知,决定LED驱动电源品质有两点最重要: 一:要认准电容的品牌;其中红宝石(Rubycom日本)特别知名,恒英(HY国产)万裕(SAMXON)比较常见,当然价格要比其他不是品牌电容要贵几毛钱; 二:IC控制芯片;因为IC控制芯片具有止短路,过压,过载,过温等保护功能。 市面上现在使用较多的有以下三种驱动方式,简单做个比方: 一、开关电源 成品的开关电源走高端有:明纬(台湾)、茂硕(深圳),低端杂牌的就太多了;但是总体来说开关电源价格比较贵。这部分的高端品牌定位是“茂业百货式”的消费。 二、线性电源 线性电源其实很多,也是未来市场的一个趋势,方案有线性ic驱动,包括分段式,恒流二极管等。 1.线性ic(进口和国产)。 进口品牌,主要是美国mikpower线性电源,单颗IC电流做得大,目前处于线性技术领先水平。比起国产线性ic或者恒流二极管,品质卓越,稳定性好,比起开关电源,价格合理,定位为“沃尔玛式”的高性价比; 国产品牌宣传做很多的可能是MW和其他一些杂牌,MW牌子大,什么都做,但线性驱动专业性方面有待考究。而且产品刚登陆市场,技术不成熟,目前上市公司大部分还是青睐于进口品牌。 2.恒流二极管 主要是华晶等品牌,也能起到一定的恒流的作用,劣势是存在电网波动容易高压爆管,耐压耐冲击能力差,寿命达不到,发热量大,恒流精度不高等问题。 3.分段式 优点是效率高,不过在线性方案中,成本是最高的,同时有个弊端,电网变压变化时,会使每一段的电流不一样,就会造成不同段的亮度不一样,灯珠死的概率也不一样,简单说就是亮度不一。分段式还有一点就是管脚多,SOP封装的线距又小,会给设计上带来麻烦,使用起来比较局限。 三、阻容方案 笔者在这里说,除了便宜,没啥优点。在一些小电机使用的环境下会很容易死灯,即电网波动时,对LED影响很大,不恒流,也就是目前LED市场没有标准的时候浑水摸鱼一下而已,这种方式来做低端市场,只会路越来越窄,就不做多余介绍了。相信在未来的科学技术更加发达的时候,LED会以更加多种类的方式为我们的生活带来更大的方便,这就需要我们的科研人员更加努力学习知识,这样才能为科技的发展贡献自己的力量。

    时间:2019-10-22 关键词: 电源技术解析 led驱动电源 线性电源 开关电源

  • 常用的LED驱动电源详解

    常用的LED驱动电源详解

     1、开关恒流源 采用变压器将高压变为低压,并进行整流滤波,以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源,隔离是指输出高低电压隔离,安全性非常高,所以对外壳绝缘性要求不高。非隔离安全性稍差,但成本也相对低,传统节能灯就是采用非隔离电源,采用绝缘塑料外壳防护。开关电源的安全性相对较高(一般是输出低压),性能稳定,缺点是电路复杂、价格较高。开关电源技术成熟,性能稳定,是目前LED照明的主流电源。 2、线性IC电源? 采用一个IC或多个IC来分配电压,电子元器件种类少,功率因数、电源效率非常高,不需要电解电容,寿命长,成本低。缺点是输出高压非隔离,有频闪,要求外壳做好防触电隔离保护。市面上宣称无(去)电解电容,超长寿命的,均是采用线性IC电源。IC驱电源具有高可靠性,高效率低成本优势,是未来理想的LED驱动电源。 3、阻容降压电源? 采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流,电路简单,成本低,但性能差,稳定性差,在电网电压波动时及容易烧坏LED,同时输出高压非隔离,要求绝缘防护外壳。功率因数低,寿命短,一般只适于经济型小功率产品(5W以内)。功率高的产品,输出电流大,电容不能提供大电流,否则容易烧坏,另外国家对高功率灯具的功率因数有要求,即7W以上的功率因数要求大于0.7,但是阻容降压电源远远达不到(一般在0.2-0.3之间),所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。市场上,要求不高的低端型的产品,几乎全部是采用阻容降压电源,另外,一些高功率的便宜的低端产品,也是采用阻容降压电源。 4、电源成本性能比较? 以3W小球泡和16W日光灯管为例,各种电源成本比较: 可见,不同类别的电源,其成本差异是非常大的,其中过认证的开关隔离源最贵,阻容降压电源最便宜。 在中高端市场,开关恒流非隔离电源仍是市场的主流电源,厂家一般会在结构设计上进行防高压隔离。而在低端市场,大部份厂家是采用阻容降压电源,也有部分厂家采用线性IC电源(要求厂家有一定的设计能力)。? 采用不同的电源,产品的性能及价格是不一样的,我们应该根据不同的市场选用不同的产品。 led开关电源与驱动电源有什么区别 概括地说,LED驱动也是开关电源的一种,只是它有几点特殊性,也是这类开关电源的共性,所以习惯上把它分类称为LED驱动了。这几点特殊性是: 1、它的电压输出是3.2的倍数,就是说电压输出的形式为3.2V、6.4V.9.6V、12.8V.。。.。,但最多一般不超过25.6V,因为超过这个数后,在开启LED的时候,会因产品的一至性不好而发生瞬间烧掉最后导通的那只LED的可能性。而这个电压也不是恒定的,而是随负载的变化而变化,以达到恒流的目的。 2、它的输出电流是恒定的,理想的电路是无论LED的特性曲线怎么变化,驱动电源的电流保持不变。但限于元件精度,还是会有少量的变化的,而这个变化也是判断驱动电路是否优秀的重要参数,LED的导通与电压的函数是一个非线性的“三段”关系,所以保持恒流非常重要。 3、它的启动是软启动。由于LED的一致性非常差,并且在导通时内部PN结的活性发生瞬间变化,所以LED的驱动一般设计为软启动,来避开这个缺陷。 4、它的电路要求最简单,因为很多时候,要求电路装在一个很小的空间里,以配合LED照明的方便性,所以电路应尽可能的简单,这样也能节约成本、减少能耗。 5、它一般不要求隔离,因为很多产品是类似于普通照明灯一样的结构,安全方面可与照明灯相仿就是,但这第5条是一个“选读项”,大家在了解的时候不要有误解,因为有的驱动还是需要隔离的,这个特点只适用于我们目前流行的电路,而不一定适合以后的电路发展需要。 综上所述,可以认为:软启动、恒流、阶跃电压、电路简单是它的特点。 这里再指出一点:很从人偏面的强调恒流,但却闭口不提电压,是不对的,因为恒流的概念与电压无关,比如一个电源,如果仅仅是30V输出的恒流,那么当你开路的时候,它的电压就是30V了,这时你如果接上LED,那么这个直接用PN结工作的元件,会在最精确电路的反应之前烧掉的, 因为任何电路都需要有反应时间,而电路里的工作器件就是半导体,众之的PN结在电源给出取样信号后才能反应过来,而LED的PN结直接就开始工作了,所以它的“反应”比电路中“众多的PN结配合”来得快,提前烧掉!当然也有特殊场合下用这种驱动的,但这种LED的驱动不允许输出端开路的,

    时间:2019-07-23 关键词: 电源技术解析 降压电源 线性电源

  • 有关线性电源的技术特性

    有关线性电源的技术特性

     线性电源是指用于电压调整的管子工作在线性区。与之对应的还有开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的线性电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电压。从主要性能上看,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。电压反馈电路是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,调整管的功耗太大,转换效率低。 线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器,此电压放大器的输出作为电压调整管的输入,用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化,从而调整其输出电压。但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即占空比来改变输出电压的! 线性电源用于电压调整的管子工作在线性区。与之对应的还有开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的。 线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器,此电压放大器的输出作为电压调整管的输入,用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化,从而调整其输出电压。但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即占空比来改变输出电压的!

    时间:2019-07-23 关键词: 电源技术解析 调整管 线性电源

  • 电源的一些特性

    电源的一些特性

    线性稳压器种类巨多,很适合在液晶中使用,成本的,体积小。如下所示。 线性电源 超低的输出电压噪声是线性稳压器最大的优势。输出电压的纹波不到35μV(RMS),又有极高的信噪抑制比,非常适合用做对噪声敏感的小信号处理电路供电。同时,由于没有开关时大的电流变化所引发的电磁干扰(EMI),所以便于设计。 但线性稳压器的缺点是效率不高,且只能用于降压的场合。线性稳压器的效率取决于输出电压与输入电压之比η=Vo:Vio例如,对于普通线性稳压器,在输入电压为5V的情况下,输出电压为2.5V时,效率只有50%,也就是约有50%的电能被转化成热量流失掉了,这也是普通线性稳压器工作时易发热的主要原因:对于LDO,由于是低压差,因此效率要高得多。例如,在输入电压为3.3V的情况下,输出电压为2.5V时,效率可达76%。所以,在液晶显示器中,为了提高电能的利用率,较少采用普通线性稳压器,而多采用LDO。 线性稳压电源优缺点 每种线性稳压器都有各自的优缺点,最终得由设计师根据压差、接地电流和稳定性补偿方法等要求,确定某种类型稳压器是否适合设备使用。 电压差和接地电流值主要由线性稳压器的旁路元件(pass element)确定,电压差和接地电流值定了后就可确定稳压器适用的设备类型。目前使用的五大主流线性稳压器每个都具有不同的旁路元件(pass element)和独特性能,分别适合不同的设备使用。 标准NPN稳压器的优点是具有约等于PNP晶体管基极电流的稳定接地电流,即使没有输出电容也相当稳定。这种稳压器比较适合电压差较高的设备使用,但较高的压差使得这种稳压器不适合许多嵌入式设备使用。 对于嵌入式应用而言,NPN旁路晶体管稳压器是一种不错的选择,因为它的压差小,而且非常容易使用。不过这种稳压器仍不适合具有很低压差要求的电池供电设备使用,因为它的压差不够低。它的高增益NPN旁路管可使接地电流稳定在几个毫安,而且它的公共发射极结构具有很低的输出阻抗 PNP旁路晶体管是一种低压差稳压器,其中的旁路元件就是PNP晶体管。它的输入输出压差一般在0.3到0.7V之间。因为压差低,因此这种PNP旁路晶体管稳压器非常适合电池供电的嵌入式设备使用。不过它的大接地电流会缩短电池的寿命。另外,PNP晶体管增益较低,会形成数毫安的不稳定接地电流。由于采用公共发射极结构,因此它的输出阻抗比较高,这意味着需要外接特定范围容量和等效串联电阻(ESR)的电容才能够稳定工作。 由于P沟道FET稳压器具有较低的压差和接地电流,因此目前被广泛用于许多电池供电的设备。该类型稳压器将P沟道FET用作它的旁路元件。这种稳压器的电压差可以很低,因为很容易通过调整FET尺寸将漏-源阻抗调整到较低值。另一个有用的特性是低的接地电流,因为P沟道FET的“栅极电流”很低。然而,由于P沟道FET具有相对大的栅极电容,因此它需要外接具有特定范围容量与ESR的电容才能稳定工作。 相比较与P沟道,N沟道FET稳压器就很符合低压差、低接地电流和高负载电流的设备使用。用于旁路管采用的是N沟道FET,它的压差小,接地得电流小,N沟道FET稳压器需要充电泵来建立栅极偏置电压,因此电路相对复杂一些,对于设计者要求更高。

    时间:2019-07-19 关键词: 稳压器 电源技术解析 稳压 线性电源

  • 稳压电源参数选择

    稳压电源参数选择

     对于模拟以及数字电路中的常见问题的处理能力,这是电子系统设计中很重要的,这样才能更好设计稳压电源,也需要专业知识雄厚。 线性稳压电源 线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声。 线性稳压电源通常从市电取电,把220V、50Hz的单相交流电先降压,变成所需的交流电,然后再整流。根据桥式整流电路和电容滤波电路的输出与输入电压的比例关系,从输出电压的最大值37V倒推,可以算出所使用的降压变压器的副边电压有效值应为29V左右。 它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式,又具备输出电压可调的特点。此外,还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。lm317是可调节3端正电压稳压器,在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流,此稳压器非常易于使用。 特性:可调整输出电压低到1.2V。保证1.5A 输出电流。典型线性调整率0.01%。典型负载调整率0.1%。80dB纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。调整管安全工作区保护。标准三端晶体管封装。 如果像提高设计线性稳压电源的能力,在需要雄厚知识储备的同时,也要加强实际,对数据以及参数还有手册的使用都很重要。

    时间:2019-07-19 关键词: 电流 电源技术解析 稳压 线性电源

  • 电源的简单介绍

    电源的简单介绍

    先经过降低电压,再通过电路整流,得到脉冲,最后经过滤波,这样的装置就是线性电源,如下图所示。 线性电源 线性电源工作原理: 线性电源实际上是在变压器输出端再串一只大功率三极管,控制电路只要输出一个小电流到三极管的基极就能控制三极管的输出大电流,使得电源系统在变压器的基础上又稳压一次,因而这种线性稳压电源的稳压性能要优于开关电源或变压器1-3个数量级。但功率三极管(亦称调整管)上一般要占用10伏电压,每输出1安培电流就要在电源内部多消耗10瓦功率,例如500V 5A电源在功率管上的损耗为50瓦,占输出总功率的2%,因而线性电源的效率要比变压器稍低。 线性电源的优点:性能稳定,没有高频纹波等干扰。线性电源的缺点:发热、能源利用率低。没有超大功率的电源供选择 线性电源的电压反馈电路是工作在线性(放大)状态,开关电源的电压是电压调整的管子工作在饱和和截止区,即开关状态的。线性电源是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器,此电压放大器的输出作为电压调整管的输入,用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化,从而调整其输出电压,但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即改变占空比来改变输出电压的。从其主要特点上看:线性电源技术虽然成熟,但制作成本也不不低,在价格上已经与开关电源相比已经失去了太大的优势,但线性电源可以达到很高的稳定度,波纹较小,自身的干扰和噪声都比较小,但因为工作在工频(50Hz),变压器的体积比较大,效率偏低,整体体积较大,显得较笨重.且输入电压范围要求高。 一般来说开关电源体积小,便于携带,工作再高频状态,而且成本低,在很多场合都替代了线性电源。

    时间:2019-07-19 关键词: 电压 电源技术解析 线性电源 开关电源

  • 线性电源,可控硅电源,开关电源电路的简单比较

    线性电源,可控硅电源,开关电源电路的简单比较

    关于电路结构,究竟是线性电源,可控硅电源还是开关电源,要看具体场合,合理采用。这三种电路,国际国内都大量使用,各有各的特点。可控硅电源,以其强大的输出功率,使线性电源和开关电源无法取代。线性电源以其精度高,性能优越而被广泛应用。开关电源因省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少,减轻,也被广泛地应用在许多输出电压、输出电流较为稳定的场合。 一、可控硅电源的电路结构如下: 通俗的说,可控硅是一个控制电压的器件,由于可控硅的导通角是可以用电路来控制的,固此随着输出电压Uo的大小变化,可控硅的导通角也随着变化。加在主变压器初级的电压Ui也随之变化。 也就是~220V市电经可控硅控制后只有一部分加在主变压器的初级。当输出电压Uo较高时,可控硅导通角较大,大部分市电电压被可控硅“放过来了”(如上图所示),因而加在变压器初级的电压,即Ui较高,这当然经整流滤波后输出电压也就比较高了。而当输出电压Uo很低时,可控硅导通角很小,绝大部分市电电压被可控硅“卡断了”(如下图所示),只让很低的电压加在变压器初级,即Ui很低,这当然经整流滤波后输出电压也就很低了。 二.线性电源的主电路如下: 线性电源实际上是在可控硅电源的输出端再串一只大功率三极管(实际是多只并联),控制电路只要输出一个小电流到三极管的基极就能控制三极管的输出大电流,使得电源系统在可控硅电源的基础上又稳压一次,因而这种线性稳压电源的稳压性能要优于开关电源或可控硅电源1-3个数量级。但功率三极管(亦称调整管)上一般要占用10伏电压,每输出1安培电流就要在电源内部多消耗10瓦功率,例如500V 5A电源在功率管上的损耗为50瓦,占输出总功率的2%,因而线性电源的效率要比可控硅电源稍低。 三、开关电源的主电路如下: 由电路可以看出,市电经整流滤波后变为311V高压,经K1~K4功率开关管有序工作后,变为脉冲信号加至高频变压器的初级,脉冲的高度始终为311V。当K1,K4开通时,311V高压电流经K1正向流入主变压器初级,经K4流出,在变压器初级形成一个正向脉冲,同理,当K2,K3开通时,311V高压电流经K3反向流入主变压器初级,经K2流出,在变压器初级形成一个反向脉冲。这样,在变压器次级就形成一系列正反向脉冲,经整流滤波后形成直流电压。当输出电压Uo较高时,脉冲宽度就宽,当输出电压Uo较低时,脉冲宽度就窄,因此开关管实际上是一个控制脉冲宽窄的装置。 我公司在没有特别体积要求的情况下,一般向用户提供线性电源,这主要是: 1、线性电源精度好(优于开关电源或可控硅电源1—3个数量级),适用多种场合,一般用户不会提出性能、精度、技术指标方面的问 题。 2、便于维修,因为多数用户都有熟悉线性电源的维修人员,也有这方面的备件。维修工具,有一只万用表即可基本解决问题,较为 细心的电工亦可动手。 3、维修后一般不留后遗症,故障能彻底排除,性能可完全恢复,只要正确使用,及时维修,一台电源使用10年是完全不成问题的。

    时间:2018-11-30 关键词: 电路 电源技术解析 可控硅电源 线性电源 开关电源

  • 引起电源模块发热的四大原因

    引起电源模块发热的四大原因

    一摸电源模块的表面,热乎乎的,模块坏了?且慢,有一点发热,仅仅只是因为它正努力地工作着。但高温对电源模块的可靠性影响极其大!基于电源模块热设计的知识,这一次,我们扒一扒引起电源模块发热的原因。 电源模块在电压转换过程中有能量损耗,产生热能导致模块发热,降低电源的转换效率,影响电源模块正常工作,并且可能会影响周围其他器件的性能,这种情况需要马上排查。但什么情况下会造成电源模块发热严重呢?具体原因如下所示: 一、使用的是线性电源 线性电源工作原理如下图1,通过调节调整管RW改变输出电压的大小。由于调整管相当于一个电阻,电流经过电阻时会发热,导致效率不高。     图1 线性电源原理图 为了防止电源模块发热严重,可采取以下措施:加大散热片、实行风冷、导热材料解决(导热硅脂、导热灌封胶)、改用开关电源 二、负载太小 电源轻载,即电源电路负载阻抗比较大,这时电源对负载的输出电流比较小。有些电源电路中不允许电源的轻载,否则会使电源电路输出的直流工作电压升高很多,造成对电源电路的损坏。一般电源模块有最小的负载限制,各厂家有所不同,普遍为10%左右。 如果输出负载太轻,建议在输出端并联一个假负载电阻,如图2所示。该假负载电阻功率加上实际负载功率之和>10%负载。     图2 负载太小,并联假负载 三、负载过流 电源过载,与电源轻载情况恰好相反,就是电源电路的负载电路存在短路,使电源电路输出很大的电流,且超出了电源所能承受的范围。 对于无过流保护的电源模块,输出需要稳压、过压及过流保护的最简单方法就是在输入端外接一带过流保护的线性稳压器,如图3所示。     图3 负载过流,增加线性稳压器 四、环境温度过高或散热不良 使用模块电源前,务必考虑电源模块的温度等级和实际需要的工作温度范围。根据负载功率和实际的环境温度进行降额设计。 如ZLG致远电子的P_FLS-1W,标出的降额曲线如下图4所示,从图中可明确知道,工作温度范围是-40~105℃,在高温85℃以上后,需降功率使用,在105℃时,最大的允许输出功率为0.8W。     图4 P_FLS-1W的温度降额曲线 致远电子基于近二十年的电源设计经验积累,自主研发设计自主电源IC。以致远电子P系列全工况优选定压电源为例,在解决模块电源发热的问题上,从方案选择、元器件选择到PCB设计突破众多的技术瓶颈,图5是我司P系列电源模块在25℃、湿度40%~75%,输入标称电压和输出纯阻模式下测得的温度。     图5 P系列电源模块外壳温度 在灌封类电源模块中,灌封胶由于良好的导热性模块温度进一步降低。那怎么才能测试准确地测试内部元件的温升呢?请查阅《ZLG是如何测试电源模块内部的温升的!》。电源模块在设计之初如何考虑电源的热设计(元器件选择、PCB设计)《再扒一扒电源模块发热那点事儿》。

    时间:2018-11-28 关键词: 电源技术解析 电源模块 电源模块发热严重 线性电源

  • 艾德克斯使用一台电源完成多种测试的案例分析

    传统意义上的电源功率为电压和电流的乘积,而根据市场调查,发现工程师往往需要频繁更换使用不同规格的电源以测试多种规格的产品,整个过程非常繁琐,也使设备成本居高不下。如何在实验室利用一台电源完成多种规格产品的测试,并且使控制方式更加灵活多样,是广大研发和设计验证人员所非常关心的问题。ITECH推出的IT6900A系列直流电源,完全针对传统电源的不足而设计,一台电源能够替代多台不同型号的传统电源使用,覆盖了各个不同行业不同规格产品的测试需求,同时可在测试中提供与线性电源相媲美的高精度。一台电源完成多种测试的解决方案1. 宽范围输出现有两个待测的电源产品,第一个待测电源的规格为50V/2A;第二个待测电源的规格为25V/4A,这样可能需要两台不同规格的100W电源或者一台成本更高的50V/4A/200W以上的电源进行测试,虽然成本很高,但仍然不便于工程师对试验状态随机调整,也不利于实验室仪器的灵活配置。艾德克斯提供的测试方案,是利用IT6900A系列直流电源的宽范围设计来解决这一难题。其中功率为100W的型号,其规格为60V/5A。首先,设置IT6900A电源的电压为50V,在这种情况下,电流将自动设置为2A,完成第一个待测电源的测试;接着,设置IT6900A电源的电压为25V,电流同样自动设置为4A,就可完成第二个待测电源的测试。这个方案在最大限度的节省实验时间和设备成本的同时,也保证了测试数据的高可靠性。2. 智能化可编程在汽车电子领域产品的测试中,测试的步骤相对较为复杂,例如:针对一款汽车喇叭的测试中,工程师需要一台可编程电源来测试喇叭的特性,比如测试过程如下:连续10分钟供电13V之后,检测喇叭的音质等性能,和启动试验 1S 13V on,4S off,循环1000次之后检测喇叭的性能。如果要完成这个测试,艾德克斯的电源可提供最简单、最快捷的方法。客户可利用艾德克斯的IT6900A系列宽范围直流电源的可编程特性,配套功能强大的软件,组成最佳的测试方案。在实验开始之前,先按照实验需求对IT6900A系列电源进行编程,编程的方式也可根据实际情况进行多样的选择,如在电源的面板上编程,或利用内置的标准RS232/USB/GPIB接口进行远程通讯,在计算机上进行编程的操作。电源快速收到工程师编好的程序指令,汽车喇叭的测试即可按照预定的程序自动进行,软件就会实时记录这一时刻的电压、电流数据,并显示、记录在计算机的软件监控界面上。与此同时,由于IT6900A系列直流电源具有丰富的SCPI指令,可以方便的组建智能切换化测试平台,这对于有二次开发需求的测试显得尤为重要。3. 超低纹波对于DC-DC的开关电源等设备,工程师在测试时会担心测试仪器产生的纹波会与待测设备本身的纹波叠加,从而测试结果与实际情况有较大偏差。在这种情况下,同样可使用艾德克斯IT6900A系列的直流电源来进行测试。因为该电源的电压和电流的纹波系数分别为≤5mVp-p和≤5mArms,所以工程师在测试时不用担心纹波叠加而影响待测设备的纹波特性。4. 抑制突波电流和OCP功能LED是一个特殊的电子元器件,作为恒流源的LED产品对于电流有很高的敏感度。而大部分的电源供应器在启动瞬间都会有一个突波电流产生,有可能会损坏待测物,尤其是像LED这样对电流高度敏感的产品。故不适合用于这类产品的测试。艾德克斯IT6900A系列直流电源,启动瞬间有抑制突波电流的功能,所以可完美应用于LED相关产品的可靠性测试。艾德克斯IT6900A系列直流电源有效抑制突波电流的功能,下图可具体说明:上图左边为选取的一般电源供应器测试LED产品,通过示波器获得的电流波形,有明显的突波电流;右边为艾德克斯IT6900A系列直流电源测试该LED产品获得的电流波形,电流平滑,在启动瞬间无突波电流产生,故用于LED产品的可靠性测试,可保护电流敏感度极高的待测产品。在老化测试方面,IT6900A系列直流电源的OCP保护功能,能够在长时间的老化过程中保护正在进行测试的LED产品,以防其被老化期间不可避免的异常电流烧坏。一旦电流异常变大,电源就会进入OCP保护状态,并停止输出。5. 同功率体积超小随着电子产品的不断发展和升级,在实验室测试时使用到的设备和仪器也在增多,很多工程师因为在测试中使用太多设备而对测试仪器的尺寸要求越来越高。艾德克斯的所有电源和电子负载产品均为标准尺寸,方便桌面使用和上架安装,在尺寸体积上面可最大程度的满足工程师们的需求。以艾德克斯IT6900A系列直流电源为例,在市场上同功率的同类产品中,它具有超小的体积。如IT6952A 、IT6953A这两个型号产品,仅2U的超小体积就具有600W的功率,使得测试应用更具灵活性。总结以上几个案例是艾德克斯IT6900A系列直流电源的几个应用实例,在与此相关的其他行业测试中,此电源还有更多的测试方案。IT6900A系列直流电源,除了可以一台电源完成多种测试,它还保留了诸多硬件及功能设计方面的优势,如功能键内发光方便较暗环境下操作、标准化尺寸可轻松上机柜安装等。艾德克斯IT6900A系列系列电源的设计理念,是让各个行业的工程师不论进行何种测试,它都能带来最完美的测试方案。

    时间:2018-10-17 关键词: 电源技术解析 DC-DC 艾德克斯 智能化可编程 线性电源

  • 一文教你了解线性电源

    一文教你了解线性电源

    目前主要包括两种电源类型:线性电源(linear)和开关电源(switching)。下面就随电源管理小编一起来了解一下相关内容吧。 线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电,比如说12V,而且经过转换后的低压依然是AC交流电;然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流,并将低压AC交流电转化为脉动电压(配图1和2中的“3”);下一步需要对脉动电压进行滤波,通过电容完成,然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电(配图1和2中的“4”);此时得到的低压直流电依然不够纯净,会有一定的波动(这种电压波动就是我们常说的纹波),所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后,我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了(配图1和2中的“5”)   配图1:标准的线性电源设计图   配图2:线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电,比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等,但是对于高功耗设备而言,线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言,其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比:也即说如果输入市电的频率越低时,线性电源就需要越大的电容和变压器,反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz(有些国家是50Hz)频率的AC市电,这是一个相对较低的频率,所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外,AC市电的浪涌越大,线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见,对于个人PC领域而言,制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动,因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。

    时间:2017-12-14 关键词: 电源电路 一文 线性电源

  • 电源模块PCB设计

    电源电路是一个电子产品的重要组成部分,电源电路设计的好坏,直接牵连产品性能的好坏。我们电子产品的电源电路主要有线性电源和高频开关电源。从理论上讲,线性电源是用户需要多少电流,输入端就要提供多少电流;开关电源是用户需要多少功率,输入端就提供多少功率。   线性电源 线性电源功率器件工作在线性状态,如我们常用的稳压芯片LM7805、LM317、SPX1117等。下图一是LM7805稳压电源电路原理图。 图一 线性电源原理图 从图上可知,线性电源有整流、滤波、稳压、储能等功能元件组成,同时,一般用的线性电源为串联稳压电源,输出电流等于输入电流,I1=I2+I3,I3是参考端,电流很小,因此I1≈I3。我们为什么要讲电流,是因为PCB设计时,每条线的宽度不是随便设的,是要根据原理图里元件节点间的电流大小来确定的(请查《PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表》)。电流大小、电流流向要搞清楚,做板才恰到好处。 PCB设计时,元件的布局要紧凑,要让所有的连线尽可能短,要按原理图元件功能关系去布局元件与走线。本电源图里就是先整流、再滤波、滤波后才是稳压、稳压后才是储能电容、流经电容后才给后面的电路用电。图二是上面原理图的PCB图,两个图相似。左图和右图就是走线有点不一样,左图的电源经整流后直接就到了稳压芯片的输入脚了,然后才是稳压电容,这里电容所起的滤波效果就差了很多,输出也有问题。右图就是比较好的图了。我们不仅要考虑正电源的流向问题,还必须考虑地回流问题,一般来说,正电源线和地回流线要尽可能同进同出,彼此离近点。 图二 线性电源PCB图 设计线性电源PCB时还应注意,线性电源的功率稳压芯片的散热问题,热量是怎么来的,若稳压芯片前端电压是10V,输出端是5V,输出电流为500mA,那在稳压芯片上就有5V的电压降,产生的热量就为2.5W;如果输入端电压是15V,电压降就是10V,产生的热量就为5W,因此,我们布板是要根据散热功率来留出足够的散热空间或合理的散热片。线性电源一般用在压差比较小,电流比较小的场合,否则,请改用开关电源电路。 高频开关电源 开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止,产生PWM波形,经过电感和续流二极管,利用电磁电转换的方式调压。开关电源功率大、效率高、发热小,我们一般用的电路有:LM2575、MC34063、SP6659等。开关电源理论上是电路两端功率相等,电压成反比,电流成反比。 图三 LM2575开关电源电路原理图 开关电源PCB设计时,需要注意的地方是:反馈线的引入点、续流二极管是给谁续流。从图三可以看出,U1导通时,电流I2进入电感L1,电感的特性是电流在电感里流过时不能突然产生,也不能突然消失,电流在电感里的变化时有一个时间过程的。在脉冲电流I2流过电感的作用下,有部分电能转换成磁能,电流逐渐增大,到一定时候,控制电路U1关断了I2,由于电感的特性,电流不能突然消失,这时候二极管起作用了,它接替电流I2,所以叫续流二极管,可以看出,续流二极管是给电感用的,续流的电流I3是从C3的负端出发,经D1,L1后流入C3的正端,这里就相当于抽水机,利用电感的能量,把电容C3的电压提高了。还有就是电压检测的反馈线引入点问题,应该是经过滤波后的地方反馈回去,不然会使输出的电压纹波更大。这两点是我们很多PCB设计人员经常忽视的地方,以为同一个网络,接在那儿不是一样,其实接的地方不一样,性能影响是很大的。图四是LM2575开关电源PCB图,大家看看错的那幅图是哪里错了。 图四 LM2575开关电源PCB图 我们为什么要详细讲原理图原理,因为原理图里包含了许多画PCB的信息,如元件引脚的接入点,节点网络的电流大小等,看清楚了原理图,PCB设计就不成问题了。LM7805和LM2575电路分别代表了线性电源和开关电源的典型布板电路,做PCB时,直接按这两种PCB图布局与布线就行,只是产品不同,电路板也不同,根据实际情况调整。 万变不离其宗,所以的电源电路的原理及布板方式都是如此,而每个电子产品都离不开电源及其电路,因此,学通了这两个电路,其它的也了然于胸了。

    时间:2017-08-07 关键词: 电源电路 pcb设计 高频开关电源 线性电源

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