Forskjellen mellom SMPS og lineær strømforsyning
Share
Nøkkelforskjell - SMPS vs Lineær strømforsyning
De fleste elektroniske og elektriske enheter krever likespenning for å fungere. Disse enhetene, spesielt elektroniske enheter med integrerte kretser, skal forsynes med en pålitelig, forvrengningsfri likespenning for at de skal fungere uten funksjonsfeil eller forbrenning. Formålet med en likestrømforsyning er å levere ren likespenning til disse enhetene. DC-strømforsyninger er kategorisert i lineær og bytt modus, som er de viktigste teknologiene for å gjøre vekselstrømforsyningen til jevn DC. Linjær strømforsyning bruker en transformator til direkte å sette ned netspenningen til et ønsket nivå samtidig som SMPS konverterer vekselstrøm til likestrøm med en bryter som bidrar til å oppnå en gjennomsnittsverdi av ønsket spenningsnivå. Dette er nøkkelen forskjellen mellom SMPS og lineær strømforsyning.
INNHOLD
1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er Linear Power Supply
3. Hva er SMPS
4. Side ved side sammenligning - SMPS vs Lineær strømforsyning i tabellform
5. Sammendrag
Hva er en lineær strømforsyning?
I en lineær strømforsyning omformes nettstrømsspenningen til en lavere spenning direkte av en transformator. Denne transformatoren må håndtere en stor kraft siden den fungerer ved vekselstrømnettet 50 / 60Hz. Derfor er denne transformatoren stor og stor, noe som gjør strømforsyningen tung og stor.
Strammet spenning blir deretter utbedret og filtrert for å få likspenningen nødvendig for utgangen. Siden spenningen på dette nivået blir utsatt for å variere avhengig av forvrengningene til inngangsspenningen, utføres en spenningsregulering før utgangen. Spenningsregulatoren i en lineær strømforsyning er en lineær regulator, som vanligvis er en halvlederanordning som fungerer som en variabel motstand. Utgangsbestandighetsverdien endres med utgangseffektbehovet, noe som gjør utgangsspenningen konstant. Dermed fungerer spenningsregulatoren som en strømavledningsanordning. Mesteparten av tiden overfører det overskytende kraft for å gjøre spenningen konstant. Derfor bør spenningsregulatoren ha store varmekummer. Som et resultat blir de lineære kraftforsyningene mye tyngre. Videre faller effekten av en lineær strømforsyning som en følge av spenningsregulatorens strømfordeling som en temperatur som opptil 60%.
Imidlertid produserer lineære strømforsyninger ikke elektrisk støy på utgangsspenningen. Det gir isolasjon mellom utgang og inngang på grunn av transformatoren. Derfor brukes lineære strømforsyninger til høyfrekvente applikasjoner som radiofrekvensenheter, lydapplikasjoner, laboratorietester som krever støyfri tilførsel, signalbehandling og forsterkere.
Figur 01: Strømforsyning med en lineær spenningsregulator
Hva er SMPS?
SMPS (vekselstrømforsyning) opererer på en bryter transistor enhet. I begynnelsen konverteres vekselstrøminngangen til likespenning med en likeretter, uten å redusere spenningen, i motsetning til en lineær strømforsyning. Deretter gjennomgår DC-spenningen en høyfrekvente omkobling, typisk av en MOSFET-transistor. Dvs. spenningen gjennom MOSFET slås av og på av MOSFET Gate-signal, vanligvis et pulsbredde-modulert signal på ca. 50 kHz (chopper / inverter blokk). Etter denne hakkoperasjonen blir bølgeformen et pulserende-DC-signal. Deretter brukes en trinnvis transformator til å redusere spenningen til det høyfrekvente pulserte likestrømssignalet til ønsket nivå. Til slutt brukes en utgangs likeretter og et filter for å lagre utgangsspenningen.
Figur 02: Blokkdiagram over en SMPS
Spenningsreguleringen i SMPS gjøres via en tilbakekoblingskrets som overvåker utgangsspenningen. Hvis strømkraven til lasten er høy, har utgangsspenningen en tendens til å øke. Denne økningen detekteres av regulator tilbakekoblingskretsen og brukes til å kontrollere forholdet mellom PWM-signalet og avstanden. Dermed endres gjennomsnittssignalspenningen. Som et resultat kontrolleres utgangsspenningen for å holde konstant.
Trinn-ned transformatoren som brukes i SMPS opererer på en høyfrekvente; Derfor er volumet og vekten av transformatoren mye lavere enn for en lineær strømforsyning. Dette blir en viktig grunn til at en SMPS blir mye mindre og lettere enn den lineære typen motparten. Videre er spenningsreguleringen utført 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 av MOSFET. Denne støyen kan reflekteres i utgangsspenningen; I noen avanserte og dyre modeller reduseres imidlertid denne utgangsstøyen til en viss grad. Videre skaper bryteren også elektromagnetisk og radiofrekvensinterferens. Derfor er det nødvendig å bruke RF skjerming og EMI filtre i SMPSer. Derfor er SMPS ikke egnede lyd- og radiofrekvensapplikasjoner. Mindre lydfølsomt utstyr som mobiltelefonladere, likestrømsmotorer, høyeffektapplikasjoner etc. kan brukes med SMPSer. Det er lettere og mindre design gjør det praktisk å bli brukt som bærbare enheter også.
Hva er forskjellen mellom SMPS og Linear Power Supply?
SMPS vs Lineær strømforsyning | |
| SMPS korrigerer nettstrømmen direkte uten å redusere spenningen. Deretter kobles den konverterte DC til høyfrekvensen for en mindre transformator for å redusere den til ønsket spenningsnivå. Til slutt blir høyfrekvens-AC-signalet rettet til DC-utgangsspenningen. | Lineær strømforsyning reduserer spenningen til ønsket verdi i begynnelsen av en større transformator. Etter det blir AC korrigert og filtrert for å gi utgangsspenningen. |
| Spenningsregulering | |
| Spenningsregulering gjøres ved å kontrollere omkoblingsfrekvensen. Utgangsspenningen overvåkes av tilbakekoblingskretsen, og spenningsvariasjonen brukes til frekvenskontrollen. | Den rettede og filtrerte DC-spenningen blir utsatt for en utgangsmotstand for en spenningsdeler for å gjøre utgangsspenningen. Denne motstanden kan styres av en tilbakekoblingskrets som overvåker utgangsspenningsvariasjonen. |
| Effektivitet | |
| Varmegenerasjonen i SMPS er forholdsvis lav siden koblingstransistoren opererer i avskjærings- og sultregionene. Den lille størrelsen på utgangstransformatoren gjør også varmetapet lite. Derfor er effektiviteten høyere (85-90%). | Den overskytende effekten blir spaltet som varme for å gjøre spenningen konstant i en lineær strømforsyning. Videre er inngangstransformatoren mye bulkere; Dermed er transformator-tapene høyere. Derfor er effektiviteten av en lineær strømforsyning så lav som 60%. |
| Bygge | |
| Transformatorstørrelsen på en SMPS trenger ikke å være stor da den opererer i høyfrekvente. Derfor vil vekten av transformatoren også være mindre. Som et resultat er størrelsen, så vel som vekten av en SMPS, mye lavere enn en lineær strømforsyning. | Lineære strømforsyninger er mye bulkere siden inngangstransformatoren må være stor på grunn av den lave frekvensen den opererer på. Ettersom mer varme genereres i en spenningsregulator, bør også varme dyser brukes. |
| Støy og spenningsforvrengninger | |
| SMPS genererer en høyfrekvent støy på grunn av bytte. Dette går inn i utgangsspenningen, så vel som å skrive inn strømnettet noen ganger. Harmonisk forvrengning i strømnettet kan også være mulig i SMPSer. | Lineære strømforsyninger produserer ikke støy i utgangsspenningen. Harmonisk forvrengning er mye mindre enn den for SMPSer. |
| applikasjoner | |
| SMPS kan brukes som bærbare enheter på grunn av den lille bygningen. Men da det genererer en høyfrekvent støy, kan SMPS ikke brukes til støyfølsomme 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 likestrømforsyninger i bruk. Hovedforskjellen mellom SMPS og lineær strømforsyning er de topologiene som brukes til spenningsregulering og spenningsforbedring. Mens den lineære strømforsyningen konverterer vekselstrøm til lav spenning i begynnelsen, retter SMPS først opp og filtrerer strømnettet, og deretter bytter du til en høyfrekvent vekselstrøm før du går ned. Siden transformatorens vekt og størrelse øker ettersom driftsfrekvensen reduseres, er den lineære strømforsyningens inngangstransformator mye tyngre og større i motsetning til SMPS. I tillegg, da spenningsreguleringen er utført med varmespredning gjennom motstander, bør lineære kraftforsyninger ha varmeavledninger som gjør dem enda tyngre. Regulatoren av SMPS kontrollerer byttefrekvensen for å kontrollere utgangsspenningen. Derfor er SMPS mindre i størrelse og lettere i vekt. Da varmenerasjonen 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 offline-formål som i sitatnotater. Vennligst last ned PDF-versjon her Forskjellen mellom SMPS og Linear Power Supply.
Henvisning:
1. "Lineære strømforsyninger og regulatorer." Elektronikk reparasjon og teknologi nyheter. N.p., n.d. web. Tilgjengelig her. 14. juni 2017.
2. "Switched-mode strømforsyning." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 17. mai 2017. Web. Tilgjengelig her. 14. juni 2017.
Bilde Courtesy:
1. "Strømforsyning med lineær spenningsregulator" Av CLI - Eget arbeid, Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "SMPS Block Diagram" Av IE på Engelsk Wikipedia - Overført fra en.wikipedia til Commons av Dcirovic., Public Domain) via Commons Wikimedia
