浅谈开关电源和线性电源的区别

开关电源和线性电源的优点缺点对比及区别,都是直流电源按要求不同使用不同 ,线性直流电源最好 他输出的是线性直流电,可以用在要求高的场合,开关直流电源次之,他是由很高的开关速度的变压器和开关管,特点是重量小,容量大,输出质量高,相控电原用在要求不高,电流特大的场合线性电源，开关电源区别线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低(35%左右)，需要加体积庞大的散热片，而且还需要同样也是大体积的工频变压器，当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。

　　开关电源的调整管工作在饱和和截至状态，因而发热量小，效率高(75%以上)而且省掉了大体积的变压器。但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波(50mV at 5V output typical)，在输出端并接稳压二极管可以改善，另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰，也需要在电路中串连磁珠加以改善。相对而言线性电源就没有以上缺陷，它的纹波可以做的很小(5mV以下)。

　　对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳，对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方(例如电容漏电检测)多选用线性电源。另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DC-DC来做对隔离部分供电(DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源)。还有，开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦。

　　开关电源和线性电源在内部结构上是完全不一样的，开关电源顾名思义有开关动作，它利用变占空比或变频的方法实现不同的电压，实现较为复杂，最大的优点是高效率，一般在90%以上，缺点是文波和开关噪声较大，适用于对文波和噪声要求不高的场合;而线性电源没有开关动作，属于连续模拟控制，内部结构相对简单，芯片面积也较小，成本较低，优点是成本低，文波噪声小，最大的缺点是效率低。它们各有有缺点在应用上互补共存!

　　一、线性电源的原理：

　　线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。 线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。这种电源不适合计算机等设备的需要，将逐步被开关电源所取代。

　　二、开关电源的原理：

　　开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。它们的功能是：

　　1、输入电网滤波器：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。

　　2、输入整流滤波器：将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。

　　3、逆变器：是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。

　　4、输出整流滤波器：将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。

　　5、控制电路：检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大。调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。

　　6、保护电路：当开关电源发生过电压、过电流短路时，保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。

　　开关电源是将交流电先整流成直流电，在将直流逆变成交流电，在整流输出成所需要的直流电压。这样开关电源省去下线性电源中的变压器，以及电压反馈电路。而开关电源中的逆变电路完全是数字调整，同样能达到非常高的调整精度。

　　开关电源的主要优点：

　　体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20～30%)、效率高(一般为60～70%，而线性电源只有30～40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。

　　开关电源，是通过电子技术实现的，主要环节：整流成直流电——逆变成所需电压的交流电(主要来调整电压)——再经过整流成直流电压输出。开关电源的结构中由于中间没有变压器和散热片，因而体积非常小。同时，开关电源内部都是电子元件，效率高、发热小。虽然，具有电磁干扰等缺点，但现在的屏蔽技术已经非常到位。

　　开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。

　　简单地说,开关电源的工作原理是:

　　1.交流电源输入经整流滤波成直流;

　　2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;

　　3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;

　　4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.

　　交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源。

　　以上说的就是开关电源的大致工作原理。

　　其实现在已经有了集成度非常高的专用芯片,可以使外围电路非常简单,甚至做到免调试。

　　开关电源&线性电源

　　开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的Mos管轮流导通，首先电流通过上桥Mos管流入，利用线圈的存储功能，将电能集聚在线圈中，最后关闭上桥Mos管，打开下桥的Mos管，线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥Mos管，再打开上桥让电流进入，就这样重复进行，因为要轮流开关Mos管，所以称为开关电源。

　　而线性电源就不一样了，由于没有开关介入，使得上水管一直在放水，如果有多的，就会漏出来，这就是我们经常看到的某些线性电源的Mos管发热量很大，用不完的电能，全部转换成了热能。从这个角度来看，线性电源的转换效率就非常低了，而且热量高的时候，元件的寿命势必要下降，影响最终的使用效果 。

　　开关电源和线性电源的区别主要是他们的工作方式。

　　线性电源功率器件工作在线性状态，也就是说他一用起来功率器件就是一直在工作，所以也就导致他的工作效率低，一般在50%~60%，还得说他是很好的线性电源。线性电源的工作方式，使他从高压变低压必须有将压装置，一般的都是变压器，也有别的像KX电源，再经过整流输出直流电压。这样一来他的体积也就很大，笨重，效率低、发热量也大。他也有他的优点：纹波小，调整率好，对外干扰小。适合用与模拟电路，各类放大器等。

　　开关电源他的功率器件工作在开关状态，(一开一关，一开一关，频率非常快，一般的平板开关电源频率在100~200KHz，模块电源在300～500KHZ).这样他的损耗就小，效率也就高，对变压器也有了要求，要用高磁导率的材料来做.有点墨迹了，他的变压器就是一个字小.效率80%～90%吧.据说美国最好的VICOR模块高达99%.开关电源的效率高体积小，但是和线性电源比他的纹波，电压电流调整率就有折扣了 。