Különbség az SMPS és a lineáris tápegység között
Share
Fő különbség - SMPS vs Lineáris tápegység
A legtöbb elektronikus és elektromos készülék DC feszültséget igényel a működéshez. Ezeknek az eszközöknek, különösen az integrált áramkörökkel rendelkező elektronikus eszközöknek megbízható, torzításmentes DC feszültséget kell biztosítani, hogy hibás működés vagy égés nélkül működhessenek. Az egyenáramú tápegység célja tiszta DC feszültség ellátása ezeknek az eszközöknek. Az egyenáramú tápegységeket lineáris és kapcsolt üzemmódba sorolják, amelyek azok a topológiák, amelyek során a hálózati tápegységet egyenletes egyenáramúvá kell tenni. A lineáris tápegység egy transzformátort használ az AC hálózati feszültség közvetlen csökkentésére a kívánt szintre míg Az SMPS egy váltóberendezéssel átalakítja az AC-ből DC-t, amely elősegíti a kívánt feszültségszint átlagos értékének elérését. Ez a legfontosabb különbség az SMPS és a lineáris tápegység között.
TARTALOMJEGYZÉK
1. Áttekintés és a legfontosabb különbség
2. Mi a lineáris tápegység?
3. Mi az SMPS?
4. Side by side összehasonlítás - SMPS vs Lineáris tápegység táblázatos formában
5. Összegzés
Mi az a lineáris tápegység??
Lineáris tápegység esetén a hálózati hálózati feszültséget közvetlenül alacsonyabb feszültségre alakítják át közvetlenül egy lépcsőzetes transzformátorral. Ennek a transzformátornak nagy energiát kell kezelnie, mivel 50 / 60Hz váltakozó hálózati frekvencián működik. Ezért ez a transzformátor terjedelmes és nagy, ezért a tápegység nehéz és nagy.
A lecsökkent feszültséget ezután helyesbítik és szűrik, hogy megkapják a kimenethez szükséges DC feszültséget. Mivel ezen a szinten a feszültséget a bemeneti feszültség torzulásaitól függően változtatják, a kimenet előtt feszültségszabályozást kell végezni. A feszültségszabályozó egy lineáris tápegységben egy lineáris szabályozó, amely általában egy félvezető eszköz, amely változó ellenállásként működik. A kimeneti ellenállás értéke megváltozik a kimeneti teljesítmény igényével, így a kimeneti feszültség állandó. Így a feszültségszabályozó energiaelosztó eszközként működik. A legtöbb idő alatt a felesleges energiát eloszlatja, hogy a feszültség állandó legyen. Ezért a feszültségszabályozónak nagy hűtőbordákkal kell rendelkeznie. Ennek eredményeként a lineáris tápegységek sokkal nehezebbé válnak. Ezenkívül a feszültség-szabályozó által hőként eloszlatott energia eredményeként a lineáris tápegység hatékonysága kb. 60% -ra esik.
A lineáris tápegységek azonban nem keltenek elektromos zajt a kimeneti feszültségre. A transzformátor miatt elválasztja a kimenetet és a bemenetet. Ezért a lineáris tápegységeket magas frekvenciájú alkalmazásokhoz használják, például rádiófrekvenciás eszközökre, audio alkalmazásokra, zajmentes táplálást igénylő laboratóriumi vizsgálatokra, jelfeldolgozásra és erősítőkre.
01. ábra: Tápegység lineáris feszültségszabályozóval
Mi az SMPS??
SMPS (kapcsolt üzemű tápegység) kapcsolótranzisztor eszközön működik. Először az AC bemenetet egyenirányító egyenáramúvá alakítja át a feszültség csökkentése nélkül, ellentétben a lineáris tápegységgel. Ezután az egyenfeszültség nagyfrekvenciás kapcsoláson megy keresztül, általában egy MOSFET tranzisztor által. Vagyis a MOSFET-en keresztüli feszültséget a MOSFET Gate-jel be- és kikapcsolja, általában körülbelül 50 kHz-es impulzusszélesség-modulált jel (chopper / inverter blokk). Ez a vágási művelet után a hullámforma pulzált DC jelké válik. Ezt követően egy leépíthető transzformátort használunk a nagyfrekvenciás pulzált DC jel feszültségének a kívánt szintre csökkentésére. Végül egy kimeneti egyenirányítót és egy szűrőt használnak a kimeneti DC feszültség visszatérítésére.
02 ábra: Az SMPS blokkdiagramja
Az SMPS feszültségszabályozása egy visszacsatoló áramkörön keresztül történik, amely figyeli a kimeneti feszültséget. Ha a terhelés energiaigénye magas, a kimeneti feszültség hajlamos növekedni. Ezt a növekedést a szabályozó visszacsatoló áramkör érzékeli, és a PWM jel be- és kikapcsolási arányának szabályozására szolgál. Így az átlagos jelfeszültség megváltozik. Ennek eredményeként a kimeneti feszültséget állandóan tartják.
Az SMPS-ben használt transzformátor magas frekvencián működik; így a transzformátor térfogata és tömege sokkal kisebb, mint egy lineáris tápegységé. Ez fő oka annak, hogy az SMPS sokkal kisebb és könnyebb legyen, mint a lineáris típusa. Ezenkívül a feszültségszabályozás anélkül történik, hogy a felesleges energiát eloszlatják Ohm veszteség vagy hőként. Az SMPS hatékonysága eléri a 85-90% -ot.
Ugyanakkor egy SMPS nagyfrekvenciás zajt generál a MOSFET kapcsoló működése miatt. Ez a zaj tükröződik a kimeneti feszültségben; néhány fejlett és drága modell esetében azonban ezt a kimeneti zajt bizonyos mértékben enyhíteni kell. Ezenkívül a kapcsolás elektromágneses és rádiófrekvenciás interferenciákat is okoz. Ezért szükséges az RF árnyékolás és az EMI szűrők használata az SMPS-ekben. Ezért az SMPS nem megfelelő audio- és rádiófrekvenciás alkalmazás. Az SMPS-kkel kevésbé zajérzékeny berendezések, például mobiltelefon-töltők, DC-motorok, nagy teljesítményű alkalmazások stb. Használhatók. Könnyebb és kisebb kialakítású, így hordozható eszközökként is kényelmesen használható.
Mi a különbség az SMPS és a lineáris tápegység között??
SMPS vs Lineáris tápegység | |
| Az SMPS közvetlenül korrigálja a hálózati váltóáramot a feszültség csökkentése nélkül. Ezután az átalakított DC-t nagy frekvencián kapcsolják be egy kisebb transzformátor számára, hogy azt a kívánt feszültség szintre csökkentsék. Végül a nagyfrekvenciás AC jelet egyenáramúvá kell tenni a DC kimeneti feszültségig. | A lineáris tápegység egy nagyobb transzformátor elején csökkenti a feszültséget a kívánt értékre. Ezután a váltóáramot egyenirányítják és szűrik, hogy a kimeneti DC feszültséget biztosítsák. |
| Feszültségszabályozás | |
| A feszültségszabályozást a kapcsolási frekvencia szabályozásával hajtják végre. A kimeneti feszültséget a visszacsatoló áramkör figyeli, és a feszültség változását használja a frekvencia vezérléséhez. | Az egyenirányított és szűrt DC feszültséget egy feszültségválasztó kimeneti ellenállása alá helyezzük, hogy a kimeneti feszültséget megkapjuk. Ezt az ellenállást egy visszacsatoló áramkör vezérelheti, amely figyeli a kimeneti feszültség változását. |
| Hatékonyság | |
| Az SMPS-ben a hőtermelés viszonylag alacsony, mivel a kapcsolótranzisztor a küszöb- és éhezési régiókban működik. A kimeneti transzformátor kis mérete a hőveszteséget is csökkenti. Ezért a hatékonyság magasabb (85-90%). | A felesleges teljesítmény hőként eloszlik, hogy a feszültség állandóvá váljon a lineáris tápegységben. Sőt, a bemeneti transzformátor sokkal nagyobb méretű; így a transzformátor vesztesége nagyobb. Ezért a lineáris tápegység hatékonysága mindössze 60%. |
| Épít | |
| Az SMPS transzformátorának nem kell nagynak lennie, mivel magas frekvencián működik. Ezért a transzformátor súlya is kisebb lesz. Ennek eredményeként az SMPS mérete és súlya sokkal alacsonyabb, mint egy lineáris tápegység. | A lineáris tápegységek sokkal terjedelmesebbek, mivel a bemeneti transzformátornak nagynak kell lennie, mivel alacsony frekvencián működik. Mivel több hőt termelnek a feszültségszabályozóban, ezért hűtőbordákat is használni kell. |
| Zaj és feszültség torzulások | |
| Az SMPS magas frekvenciájú zajt generál a váltás miatt. Ez bejut a kimeneti feszültségbe, valamint a hálózati bemeneti hálózatba. Az áramellátás harmonikus torzulása szintén lehetséges az SMPS-kben. | A lineáris tápegységek nem okoznak zajt a kimeneti feszültségben. A harmonikus torzítás sokkal kevesebb, mint az SMPS-nél. |
| Alkalmazások | |
| Az SMPS a kis felépítés miatt hordozható eszközökként használható. Mivel azonban magas frekvenciájú zajt generál, az SMPS-eket nem lehet használni 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 szintén tiszta, a laboratóriumokban használt legtöbb elektromos és elektronikus vizsgálathoz használják őket. |
Összegzés - SMPS vs Lineáris tápegység
Az SMPS és a Lineáris tápegységek kétféle DC tápegység használatban vannak. Az SMPS és a lineáris tápegység közötti legfontosabb különbség a feszültségszabályozáshoz és a feszültségcsökkentéshez használt topológiák. Miközben a lineáris tápegység eleinte alacsony feszültséggé alakítja a váltakozó áramot, az SMPS először egyenirányítja és kiszűri a hálózati váltóáramot, majd váltás előtt nagyfrekvenciás váltakozó áramra vált. Mivel a transzformátor súlya és mérete növekszik az üzemi frekvencia csökkenésével, a lineáris tápegységek bemeneti transzformátora sokkal nehezebb és nagyobb, mint az SMPS-nél. Ezen túlmenően, mivel a feszültségszabályozást hőeloszlás útján kell elvégezni az ellenállásokon keresztül, a lineáris tápegységeknek hőelnyelővel kell rendelkezniük, ami még nehezebbé teszi őket. Az SMPS szabályozója szabályozza a kapcsolási frekvenciát a kimeneti feszültség szabályozására. Ezért az SMPS méretük kisebb és súlya könnyebb. Mivel az SMPS-ben a hőtermelés alacsonyabb, ezek hatékonysága is nagyobb.
Töltse le az SMPS vs Lineáris tápegység PDF változatát
Letöltheti a cikk PDF verzióját, és offline célokra felhasználhatja, az idézethez fűzött megjegyzések szerint. Töltse le itt a PDF verziót. Különbség az SMPS és a lineáris tápegység között.
Referencia:
1. „Lineáris tápegységek és szabályozók”. Elektronikai javítás és technológiai hírek. N.p., n.d. Web. Itt érhető el. 2017. június 14.
2. „Kapcsolt üzemű tápegység.” Wikipedia. Wikimedia Alapítvány, 2017. május 17. Web. Itt érhető el. 2017. június 14.
Kép jóvoltából:
1. „Tápegység lineáris feszültségszabályozóval” a CLI által - Saját munka, Public Domain) a Commons Wikimedia segítségével
2. „SMPS blokkdiagram”, amelyet az IE készített az angol Wikipedia-ban - az en.wikipedia-ból a Commons-ba Dcirovic., Public Domain) - a Commons Wikimedia-on
