Forskjellen Mellom SMPS Og Lineær Strømforsyning

2024 Forfatter: Mildred Bawerman | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 08:41

Hovedforskjell - SMPS vs Lineær strømforsyning

De fleste elektroniske og elektriske enheter krever likestrøm for å fungere. Disse enhetene, spesielt elektroniske enheter med integrerte kretser, bør leveres med en pålitelig, forvrengningsfri likestrøm for at de skal fungere uten å fungere eller brenne. Hensikten med en DC-strømforsyning er å levere ren DC-spenning til disse enhetene. DC-strømforsyninger er kategorisert i lineær og koblet modus, som er topologiene involvert for å gjøre AC-strømforsyningen til jevn DC. Lineær strømforsyning bruker en transformator for å trappe ned vekselstrømspenningen direkte til et ønsket nivå mens SMPS konverterer vekselstrøm til likestrøm ved hjelp av en bryteranordning som hjelper til med å oppnå en gjennomsnittsverdi av ønsket spenningsnivå. Dette er nøkkelforskjellen mellom SMPS og lineær strømforsyning.

INNHOLD

1. Oversikt og nøkkelforskjell

2. Hva er lineær strømforsyning

3. Hva er SMPS

4. Sammenligning side om side - SMPS vs lineær strømforsyning i tabellform

5. Sammendrag

Hva er en lineær strømforsyning?

I en lineær strømforsyning konverteres vekselstrømspenningen til en lavere spenning direkte av en nedtransformator. Denne transformatoren må håndtere en stor effekt siden den fungerer på AC-frekvensen 50 / 60Hz. Derfor er denne transformatoren stor og stor, noe som gjør strømforsyningen tung og stor.

Nedstengt spenning blir deretter rettet og filtrert for å få likestrømspenningen som kreves for utgangen. Siden spenningen på dette nivået er utsatt for å variere avhengig av forvrengningene i inngangsspenningen, gjøres en spenningsregulering før utgangen. Spenningsregulatoren i en lineær strømforsyning er en lineær regulator, som vanligvis er en halvlederanordning som fungerer som en variabel motstand. Utgangsmotstandsverdien endres med utgangseffektbehovet, noe som gjør utgangsspenningen konstant. Dermed fungerer spenningsregulatoren som en kraftavledende enhet. Det meste av tiden forsvinner den overflødig kraft for å gjøre spenningen konstant. Derfor bør spenningsregulatoren ha store varmeavleder. Som et resultat blir de lineære strømforsyningene mye tyngre. Videre, som et resultat av spredning av spenningsregulatoren som varme,effektiviteten til en lineær strømforsyning synker så mye som omtrent 60%.

Linjære strømforsyninger produserer imidlertid ikke elektrisk støy på utgangsspenningen. Det gir isolasjon mellom utgang og inngang på grunn av transformatoren. Derfor brukes lineære strømforsyninger til høyfrekvente applikasjoner, for eksempel radiofrekvente enheter, lydapplikasjoner, laboratorietester som krever støyfri forsyning, signalbehandling og forsterkere.

Figur 01: Strømforsyning med en lineær spenningsregulator

Hva er SMPS?

SMPS (byttet strømforsyning) fungerer på en transistorenhet. Først konverteres AC-inngangen til DC-spenning av en likeretter, uten å redusere spenningen, i motsetning til i en lineær strømforsyning. Deretter gjennomgår DC-spenningen en høyfrekvent svitsjing, vanligvis av en MOSFET-transistor. Det vil si at spenningen gjennom MOSFET slås på og av av MOSFET Gate-signal, vanligvis et pulsbreddemodulert signal på omtrent 50 kHz (chopper / inverter block). Etter denne hakkeoperasjonen blir bølgeformen til et pulserende DC-signal. Etter det brukes en nedtrappingstransformator for å redusere spenningen til det høyfrekvente pulserte DC-signalet til ønsket nivå. Til slutt brukes en utgangsretter og et filter for å gjøre tilbake DC-spenningen.

Figur 02: Blokkdiagram over en SMPS

Spenningsreguleringen i SMPS gjøres via en tilbakekoblingskrets som overvåker utgangsspenningen. Hvis effektbehovet til lasten er høyt, har utgangsspenningen en tendens til å øke. Denne økningen oppdages av tilbakemeldingskretsen til regulatoren og brukes til å kontrollere på / av-forholdet til PWM-signalet. Dermed endres den gjennomsnittlige signalspenningen. Som et resultat blir utgangsspenningen kontrollert for å holde seg konstant.

Den nedtrappende transformatoren som brukes i SMPS, opererer med høy frekvens; således er volumet og vekten til transformatoren mye mindre enn volumene til en lineær strømforsyning. Dette blir en hovedårsak til at en SMPS er mye mindre og lettere enn den lineære typen. Videre gjøres spenningsreguleringen uten å spre overflødig kraft som Ohmisk tap eller varme. Effektiviteten til SMPS blir så høy som 85-90%.

Samtidig genererer en SMPS høyfrekvent støy på grunn av bytteoperasjonen til MOSFET. Denne støyen kan reflekteres i utgangsspenningen; imidlertid i noen avanserte og dyre modeller, reduseres denne utgangsstøyen til en viss grad. Videre skaper koblingen også elektromagnetisk og radiofrekvensinterferens. Derfor er det nødvendig å bruke RF-skjerming og EMI-filtre i SMPS. Derfor er SMPS ikke egnet lyd- og radiofrekvensapplikasjoner. Mindre støysensitivt utstyr som mobiltelefonladere, DC-motorer, applikasjoner med høy effekt osv. Kan brukes med SMPS. Det er lettere og mindre design gjør det også praktisk å bruke som bærbare enheter.

Hva er forskjellen mellom SMPS og lineær strømforsyning?

Diff Article Middle before Table

SMPS vs Lineær strømforsyning
SMPS utbedrer strømnettet direkte uten å redusere spenningen. Deretter blir den konverterte DC slått i høyfrekvens for en mindre transformator for å redusere den til ønsket spenningsnivå. Til slutt rettes høyfrekvent vekselstrømssignal til likestrømsutgangsspenningen.	Lineær strømforsyning reduserer spenningen til ønsket verdi i begynnelsen av en større transformator. Etter det blir vekselstrømmen rettet og filtrert for å få utgangsspenningen.
Spenningsregulering
Spenningsregulering gjøres ved å kontrollere bryterfrekvensen. Utgangsspenningen overvåkes av tilbakekoblingskretsen og spenningsvariasjonen brukes til frekvensstyringen.	Den rektifiserte og filtrerte DC-spenningen utsettes for en utgangsmotstand fra en spenningsdeler for å lage utgangsspenningen. Denne motstanden kan kontrolleres av en tilbakekoblingskrets som overvåker utgangsspenningsvariasjonen.
Effektivitet
Varmegenerering i SMPS er relativt lav siden byttetransistoren opererer i avskjærings- og sultregionene. Den lille størrelsen på utgangstransformatoren gjør også varmetapet lite. Derfor er effektiviteten høyere (85-90%).	Overskuddseffekten blir spredt som varme for å gjøre spenningen konstant i en lineær strømforsyning. Videre er inngangstransformatoren mye større; dermed er transformertapet høyere. Derfor er effektiviteten til en lineær strømforsyning så lav som 60%.
Bygge
Transformatorstørrelsen til en SMPS trenger ikke å være stor da den opererer i høyfrekvens. Derfor vil vekten til transformatoren også være mindre. Som et resultat er størrelsen, så vel som vekten til en SMPS, mye lavere enn en lineær strømforsyning.	Lineære strømforsyninger er mye større siden inngangstransformatoren må være stor på grunn av den lave frekvensen den opererer på. Ettersom mer varme genereres i en spenningsregulator, bør det også brukes varmeavleder.
Støy og spenningsforvrengning
SMPS genererer høyfrekvent støy på grunn av bytte. Dette går inn i utgangsspenningen, så vel som til inngangsnettet noen ganger. Harmonisk forvrengning av strømnettet kan også være mulig i SMPS.	Lineære strømforsyninger produserer ikke støy i utgangsspenningen. Harmonisk forvrengning er mye mindre enn for SMPS.
applikasjoner
SMPS kan brukes som bærbare enheter på grunn av den lille bygningen. Men da det genererer høyfrekvent støy, kan ikke SMPS-er brukes til støysensitive applikasjoner som RF- og lydapplikasjoner.	Lineære strømforsyninger er mye større og kan ikke brukes til bærbare enheter. Siden de ikke genererer støy og utgangsspenningen også er ren, brukes de til de fleste elektriske og elektroniske tester i laboratorier.

Sammendrag - SMPS vs Lineær strømforsyning

SMPS og lineær strømforsyning er to typer DC-strømforsyninger i bruk. Hovedforskjellen mellom SMPS og lineær strømforsyning er topologiene som brukes til spenningsregulering og spenning. Mens den lineære strømforsyningen konverterer vekselstrøm til lav spenning i begynnelsen, retter SMPS først ut og filtrerer strømnettet, og bytter deretter til en høyfrekvent vekselstrøm før du går av. Siden transformatorens vekt og størrelse øker når driftsfrekvensen synker, er den lineære strømforsyningens inngangstransformator mye tyngre og større i motsetning til i SMPS. I tillegg, ettersom spenningsreguleringen er gjort med varmespredning gjennom motstander, bør lineære strømforsyninger ha varmeavleder som gjør dem enda tyngre. Regulatoren for SMPS styrer byttefrekvensen for å kontrollere utgangsspenningen. Derfor,SMPS er mindre i størrelse og lettere i vekt. Ettersom varmeproduksjonen i SMPS er lavere, er effektiviteten også høyere.

Last ned PDF-versjon av SMPS vs Lineær strømforsyning

Du kan laste ned PDF-versjonen av denne artikkelen og bruke den til frakoblede formål i henhold til sitater. Last ned PDF-versjon her Forskjellen mellom SMPS og lineær strømforsyning.