開關電源(smps)和線性電源(linear power supply)的區別

關鍵區別–**ps與線性電源

大多數電子和電氣設備需要直流電壓才能工作。這些設備，特別是集成電路的電子設備，應提供可靠的、無失真的直流電壓，以使其工作時不會出現故障或燒燬。直流電源的目的是為這些設備提供乾淨的直流電壓。直流電源分為線性模式和開關模式，它們是將交流電源轉換為平滑直流的拓撲結構。線性電源使用變壓器將交流電源電壓直接降壓至所需電平，而開關電源則使用開關器件將交流電壓轉換為直流電，從而獲得所需電壓電平的平均值。這是開關電源和線性電源的主要區別。

什麼是線性電源(a linear power supply)？

在線性電源中，電網交流電壓通過降壓變壓器直接轉換為較低的電壓。這臺變壓器必須處理大功率，因為它工作在交流電源頻率50/60Hz。因此，這種變壓器體積龐大，供電量大而重。

然後對降壓電壓進行整流和濾波，以獲得輸出所需的直流電壓。由於該電平的電壓會隨輸入電壓的畸變而變化，因此在輸出之前進行電壓調節。線性電源中的電壓調節器是線性調節器，通常是一種半導體器件，起可變電阻器的作用。輸出電阻值隨輸出功率要求而變化，使輸出電壓恆定。因此，電壓調節器作為功率耗散裝置工作。大多數時候，它會消散多餘的功率，使電壓保持恆定。因此，電壓調節器應該有大的散熱片。因此，線性電源變得更重。此外，由於電壓調節器作為熱耗散功率，線性電源的效率下降了約60%。

然而，線性電源不會對輸出電壓產生電噪聲。它提供了輸出和輸入之間的隔離，因為變壓器。因此，線性電源用於高頻應用，如射頻設備、音頻應用、實驗室測試，這些測試需要無噪聲電源、信號處理和放大器。

圖01：帶線性調壓器的電源

什麼是開關電源(**ps)？

開關電源（開關電源）在開關晶體管裝置上工作。首先，交流輸入通過整流器轉換為直流電壓，而不降低電壓，這與線性電源不同。然後直流電壓經過高頻開關，通常由一個MOSFET晶體管。也就是說，通過MOSFET的電壓由MOSFET柵極信號（通常是大約50khz的脈寬調製信號）來打開和關閉（斬波器/逆變器塊）。在這個斬波操作之後，波形變成一個脈衝直流信號。之後，使用降壓變壓器將高頻脈衝直流信號的電壓降低到所需的水平。最後，使用輸出整流器和濾波器來恢復輸出直流電壓。

圖02:SMPS的框圖

SMPS中的電壓調節通過監控輸出電壓的反饋電路來完成。如果負載的功率要求較高，輸出電壓會增大。該增量由調節器反饋電路檢測，用於控制PWM信號的開/關比。因此，平均信號電壓發生變化。因此，輸出電壓被控制為保持恆定。

開關電源中使用的降壓變壓器以高頻工作；因此，變壓器的體積和重量遠小於線性電源的體積和重量。這就成為了開關電源比線性型開關電源更小、更輕的一個主要原因。此外，電壓調節是在沒有消耗多餘的功率作為歐姆損失或熱量。開關電源的效率高達85-90%。

同時，由於MOSFET的開關操作，SMPS產生高頻噪聲。這種噪聲可以反映在輸出電壓上；但是，在一些高級和昂貴的型號中，這種輸出噪聲在一定程度上得到了緩解。此外，開關也會產生電磁和射頻干擾。因此，需要在開關電源中使用射頻屏蔽和電磁干擾濾波器。因此，SMPS不適合音頻和射頻應用。噪聲敏感度較低的設備，如移動電話充電器、直流電機、大功率應用等，可與開關電源一起使用。它更輕更小的設計使得它也可以作為便攜設備使用。

開關電源(**ps)和線性電源(linear power supply)的區別

SMPS與線性電源
SMPS直接整流電源交流，而不降低電壓。然後，將轉換後的直流電高頻切換到較小的變壓器，以將其降低到所需的電壓水平。最後，將高頻交流信號整流到直流輸出電壓。	線性電源將電壓降低到期望值，首先由一個較大的變壓器。然後，對交流進行整流和濾波，使輸出直流電壓。
電壓調節
電壓調節是通過控制開關頻率來實現的。輸出電壓由反饋電路監控，電壓變化用於頻率控制。	整流和濾波的直流電壓受分壓器的輸出電阻的影響，從而產生輸出電壓。該電阻由一個反饋電路控制，該反饋電路監控輸出電壓變化。
效率
開關晶體管在截止和飢餓區工作，因此開關管的熱產生相對較低。輸出變壓器的體積小，熱損失小。因此，該方法的效率較高（85-90%）。	多餘的功率被作為熱量消散，使線性電源中的電壓恆定。而且，輸入變壓器體積大，因此變壓器損耗較大。因此，線性電源的效率低達60%。
建造
SMPS的變壓器尺寸不需要很大，因為它在高頻運行。因此，變壓器的重量也會更小。因此，SMPS的大小和重量都遠低於線性電源。	由於輸入變壓器的工作頻率很低，所以線性電源體積大得多。由於電壓調節器中產生的熱量更多，也應使用散熱器。
噪聲和電壓畸變
開關電源由於開關產生高頻噪聲。這會進入輸出電壓，有時也會輸入電源。在開關電源中，電源中的諧波失真也可能發生。	線性電源不會在輸出電壓中產生噪聲。諧波失真遠小於開關電源。
應用
由於小型化，SMPS可作為便攜式設備使用。但是由於它產生高頻噪聲，SMPSs不能用於諸如射頻和音頻應用等噪聲敏感應用。	線性電源大得多，不能用於便攜式設備。由於它們不會產生噪音，輸出電壓也很乾淨，所以它們被用於實驗室的大多數電氣和電子測試。

總結 - 開關電源(**ps) vs. 線性電源(linear power supply)

開關電源和線性電源是兩種正在使用的直流電源。開關電源和線性電源的主要區別在於用於電壓調節和降壓的拓撲結構。當線性電源在開始時將交流轉換為低壓，開關電源首先整流和過濾電源交流電，然後在降壓之前切換到高頻交流電。由於變壓器的重量和尺寸隨著工作頻率的降低而增加，因此線性電源的輸入變壓器比開關電源更重更大。此外，由於電壓調節是通過電阻散熱來完成的，所以線性電源應該有散熱片，使它們更重。開關電源的調節器通過控制開關頻率來控制輸出電壓。因此，SMPS體積更小，重量更輕。由於開關電源的發熱量較低，其效率也較高。

下載**ps vs線性電源的pdf版本

你可以下載這篇文章的PDF版本，並根據引文註釋離線使用。請在這裡下載PDF版本的開關電源和線性電源的區別。

引用

1“線性電源和調節器”，電子維修和技術新聞。N、 p.，N.d.網絡。這裡有。2017年6月14日。“開關電源”，維基百科。維基媒體基金會，2017年5月17日。網狀物。這裡有。2017年6月14日。
2“開關電源”，維基百科。維基媒體基金會，2017年5月17日。網狀物。