Razlika između SMPS i linearnog napajanja
Share
Ključna razlika - SMPS vs linearno napajanje
Većina elektroničkih i električnih uređaja za funkcioniranje treba jednosmerni napon. Ovi uređaji, posebno elektronički uređaji s integriranim krugovima, trebaju im osigurati pouzdan istosmjerni napon bez izobličenja kako bi mogli raditi bez neispravnosti ili gorenja. Svrha istosmjernog napajanja je opskrba ovih uređaja čistim istosmjernim naponom. DC napajanja kategorizirana su u linearni i sklopni način rada, koji su uključeni da bi napajanje izmjeničnog napajanja postalo nesmetano. Linearno napajanje koristi transformator za izravno smanjivanje mrežnog napona na željeni nivo dok SMPS pretvara izmjeničnu struju u istosmjerni uređaj pomoću sklopnog uređaja koji pomaže dobiti prosječnu vrijednost željene razine napona. To je ključna razlika između SMPS i linearnog napajanja.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključne razlike
2. Što je linearno napajanje
3. Što je SMPS
4. Usporedna usporedba - SMPS vs linearno napajanje u tabličnom obliku
5. Sažetak
Što je linearno napajanje?
U linearnom napajanju, naponski mrežni napon pretvara se u niži napon izravno pomoću transformatora. Ovaj transformator mora podnijeti veliku snagu jer radi na mrežnoj frekvenciji izmjenične struje 50 / 60Hz. Stoga je ovaj transformator glomazan i velik, zbog čega je napajanje veliko i veliko.
Postepeni napon se zatim ispravlja i filtrira kako bi se dobio jednosmerni napon potreban za izlaz. Budući da se napon na ovoj razini podvrgava variranju ovisno o izobličenjima ulaznog napona, prije izlaza vrši se regulacija napona. Regulator napona u linearnom napajanju je linearni regulator, koji je obično poluvodički uređaj koji djeluje kao varijabilni otpornik. Vrijednost izlaznog otpora mijenja se s potrebom izlazne snage, čineći izlazni napon konstantnim. Dakle, regulator napona djeluje kao uređaj za rasipanje snage. Većinu vremena troši višak snage da bi napon bio konstantan. Stoga bi regulator napona trebao imati velike hladnjake. Kao rezultat toga, linearni izvori napajanja postaju mnogo teži. Nadalje, kao rezultat raspršivanja snage regulatora napona kao topline, učinkovitost linearnog napajanja pada čak oko 60%.
Međutim, linearni izvori napajanja ne proizvode električnu buku na izlaznom naponu. Omogućuje izolaciju između izlaza i ulaza zbog transformatora. Stoga se linearno napajanje koristi za visokofrekventne aplikacije poput radiofrekvencijskih uređaja, audio aplikacija, laboratorijskih ispitivanja koja zahtijevaju napajanje bez buke, obradu signala i pojačala.
Slika 01: Napajanje s linearnim regulatorom napona
Što je SMPS?
SMPS (sklopljeno napajanje) djeluje na komutacijski tranzistorski uređaj. Isprva ispravljač pretvara izmjenični ulaz u istosmjerni napon bez smanjenja napona, za razliku od linearnog napajanja. Tada se jednosmerni napon podvrgava visokoj frekvencijskoj komutaciji, obično putem MOSFET tranzistora. Odnosno, napon kroz MOSFET se uključuje i isključuje signalom MOSFET Gate, obično signalom moduliranim širinom impulsa od oko 50 kHz (sjeckalica / pretvarač blok). Nakon ove operacije sječenja, valni oblik postaje pulsirani-istosmjerni signal. Nakon toga koristi se padajući transformator za smanjenje napona visokofrekventnog pulsiranog istosmjernog signala na željenu razinu. Na kraju se koriste izlazni ispravljač i filtar za vraćanje izlaznog istosmjernog napona.
Slika 02: Blok-dijagram SMPS-a
Regulacija napona u SMPS vrši se putem povratnog kruga koji nadzire izlazni napon. Ako je potrebna snaga opterećenja velika, izlazni napon ima tendenciju porasta. Taj porast detektira krug povratne informacije regulatora i koristi se za kontrolu odnosa uključenosti i isključenja PWM signala. Tako se mijenja napon prosječnog signala. Kao rezultat, izlazni napon se kontrolira kako bi održavao konstantan.
Otpadni transformator koji se koristi u SMPS djeluje na visokoj frekvenciji; stoga su volumen i težina transformatora mnogo manji od voluminora linearnog napajanja. Ovo postaje glavni razlog za SMPS da bude mnogo manji i lakši od kolege linearnog tipa. Nadalje, regulacija napona vrši se bez rasipanja viška snage kao ohmičkog gubitka ili topline. Učinkovitost SMPS-a doseže čak 85-90%.
Istodobno, SMPS stvara visoku frekvenciju buke zbog rada komutacije MOSFET. Taj se šum može odraziti na izlaznom naponu; međutim, kod nekih naprednih i skupih modela ovaj se izlazni šum do neke mjere ublažava. Nadalje, prebacivanje stvara i elektromagnetske i radiofrekvencijske smetnje. Stoga je potrebno koristiti RF zaštitne i EMI filtre u SMPS-ovima. Zbog toga SMPS nisu prikladni audio i radio frekvencijski programi. S SMPS-ovima se može koristiti oprema koja nije osjetljiva na buku, poput punjača za mobilne telefone, istosmjernih motora, itd. Laganiji i manji dizajn čini ga prikladnim za korištenje kao prijenosni uređaji.
Koja je razlika između SMPS-a i linearnog napajanja?
SMPS vs linearno napajanje | |
| SMPS izravno ispravlja mrežnu struju bez smanjenja napona. Zatim se pretvoreni istosmjerni tok prebacuje u visoku frekvenciju za manji transformator kako bi se smanjio na željenu razinu napona. Napokon, visokofrekventni izmjenični signal ispravlja se na istosmjerni izlazni napon. | Linearno napajanje s velikim transformatorom smanjuje napon na željenu vrijednost u početku. Nakon toga, izmjenični napon se ispravlja i filtrira kako bi se napravio izlazni jednosmerni napon. |
| Regulacija napona | |
| Regulacija napona vrši se upravljanjem frekvencije komutacije. Izlazni napon nadgleda se povratnim krugom, a varijacija napona koristi se za regulaciju frekvencije. | Ispravljeni i filtrirani istosmjerni napon podvrgava se izlaznom otporu razdjelnika napona kako bi se napravio izlazni napon. Taj se otpor može kontrolirati povratnim krugom koji nadzire promjene izlaznog napona. |
| efikasnost | |
| Stvaranje topline u SMPS je razmjerno malo jer prekidački tranzistor djeluje u područjima isključivanja i gladi. Mala veličina izlaznog transformatora također čini gubitak topline malim. Stoga je učinkovitost veća (85-90%). | Višak snage se rasipa kao toplina radi postizanja napona konstantnim u linearnom napajanju. Štoviše, ulazni transformator je puno obimniji; prema tome, gubici transformatora su veći. Stoga je učinkovitost linearnog napajanja čak 60%. |
| Izgraditi | |
| Veličina transformatora SMPS-a ne treba biti velika jer djeluje na visokoj frekvenciji. Stoga će i težina transformatora biti manja. Kao rezultat, veličina, kao i težina SMPS-a, mnogo su niža od linearnog napajanja. | Linearni izvori napajanja su znatno glomazniji jer ulazni transformator mora biti velik zbog niske frekvencije na kojoj radi. Kako se u regulatoru napona stvara više topline, također se trebaju koristiti i hladnjaci. |
| Pokrivanja buke i napona | |
| SMPS generira visokofrekventni šum zbog prebacivanja. To prelazi u izlazni napon, kao i u ulazni mrežni kabel ponekad. Harmonično iskrivljenje u napajanju od mreže može biti moguće i kod SMPS-a. | Linearni izvori napajanja ne stvaraju šum u izlaznom naponu. Harmonsko izobličenje je mnogo manje nego kod SMPS-a. |
| Prijave | |
| SMPS se može koristiti kao prijenosni uređaj zbog male gradnje. No, budući da stvara visokofrekventni šum, SMPS se ne mogu koristiti za aplikacije osjetljive na buku, poput RF i audio aplikacija. | Linearni izvori napajanja su mnogo veći i ne mogu se koristiti za prijenosne uređaje. Budući da ne stvaraju buku, a izlazni napon je i čist, koriste se za većinu električnih i elektroničkih ispitivanja u laboratorijima. |
Sažetak - SMPS vs linearno napajanje
SMPS i linearno napajanje su dvije vrste istosmjernih napajanja koja se koriste. Ključna razlika između SMPS i linearnog napajanja su topologije koje se koriste za regulaciju napona i smanjenje napona. Dok linearno napajanje pretvara AC u niski napon na početku, SMPS prvo ispravlja i filtrira mrežnu struju, a zatim prelazi na izmjenjivač visoke frekvencije prije nego što odstupi. Kako se težina i veličina transformatora povećava kako se radna frekvencija smanjuje, ulazni transformator linearnog napajanja je mnogo teži i veći za razliku od SMPS-a. Pored toga, kako se regulacija napona vrši uz rasipanje topline kroz otpornike, linearni izvori napajanja trebaju imati toplotne odvode koji ih čine još težim. Regulator SMPS-a kontrolira frekvenciju komutacije radi kontrole izlaznog napona. Stoga su SMPS manje veličine i lakše težine. Što je proizvodnja topline u SMPS manja, to je i njihova učinkovitost.
Preuzmite PDF verziju SMPS vs linearno napajanje
Možete preuzeti PDF verziju ovog članka i koristiti je za izvanmrežne svrhe, prema navodima citata. Molimo preuzmite PDF verziju ovdje. Razlika između SMPS i linearnog napajanja.
Referenca:
1. "Linearni izvori napajanja i regulatori." Vijesti za popravak elektronike i tehnologije. N.p., n.d. Mreža. Dostupno ovdje. 14. lipnja 2017.
2. "Napajanje u prekidačkom načinu." Wikipedia. Zaklada Wikimedia, 17. svibnja 2017. Web. Dostupno ovdje. 14. lipnja 2017.
Ljubaznošću slike:
1. "Napajanje s linearnim regulatorom napona" Autor CLI - Vlastiti rad, Public Domain) putem Commons Wikimedia
2. "SMPS blok dijagram", IE, na engleskoj Wikipediji - Prebačen iz en.wikipedia u Commons Dcirovic., Javno područje) putem Commons Wikimedia
