开关电源与线性电源的本质区别_技术

开关电源与线性电源的本质区别：

1、开关电源是直流电转变为高频脉冲电流，将电能储存到电感、电容元件中，利用电感、电容的特性将电能按预定的要求释放出来来改变输出电压或电流的; 线性电源没有高频脉冲和储存元件，它利用元器件线性特性在负载变化时瞬间反馈控制输入达到稳定电压和电流的。

2、开关电源可以降压，也可以升压;线性电源只能降压。

3、开关电源效率高;线性电源效率低。

4、线性电源控制速度快，波纹小;开关电源波纹大。

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，线性稳压电源(LDO)是通过改变晶体管的导通程度来改变和控制其输出的电压和电流，在线性稳压电源(LDO)中晶体管相当于一个可变电阻，串接在供电回路中。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。也就是说，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。

所有的稳压器都采用反馈( Feedback)以使输出电压稳定。输出电压是通过电阻分压器进行采样的(图6)，并且该分压信号反馈到误差放大器的一个输入端，误差放大器的另一个输入端接参考电压，误差放大器将会调整输出到导通管(Pass Transistor)的输出电流以保持直流电压(DC Valtage)的稳定输出。

为了达到稳定的回路就必须使用负反馈(NegaTIve Feedback)。负反馈，有时亦称为改变极性的反馈(degeneraTIve feedback)，与源信号的极性相反。

开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止.将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压!转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多.所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热!!成本很低.如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义!!开关变压器也不神秘.就是一个普通的变压器!这就是开关电源。

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。

例如TOP系列的开关电源芯片(或称模块),只要配合一些阻容元件,和一个开关变压器,就可以做成一个基本的开关电源。

线性电源(Linear power supply)是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电路进行稳压。

线性电源的电压反馈电路是工作在线性(放大)状态，开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截止区，即开关状态的。

线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压，但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即改变占空比来改变输出电压的!

从其主要特点上看：线性电源技术很成熟，制作成本较低，可以达到很高的稳定度，波纹较小，自身的干扰和噪声都比较小，但因为工作在工频(50Hz),变压器的体积比较大,效率偏低(一般满载工作的效率只有80%左右)整体体积较大，显得较笨重.且输入电压范围要求高;而开关电源是工作的高频状态,变压器的体积比较小,相对比较轻便,但是输出纹波较线性电源要大,但因结构简单,成本低,效率高(市面上的开关电源的效率也可达90%以上)在很多场合已经替代了线性电源,是未来电源发展的趋势。

线性稳压电源(LDO)是通过改变晶体管的导通程度来改变和控制其输出的电压和电流，在线性稳压电源(LDO)中晶体管相当于一个可变电阻，串接在供电回路中。由于可变电阻与负载流过相同的电流，因此要消耗掉大量的能量并导致升温，电压转换效率低。线性稳压电源(LDO)有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管极间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。由于线性电源的变压器工作在工频 (50Hz)上，所以质量较大。

线性稳压电源(LDO)常用于低压场合，像LDO需要满足一定的电压差。输出电压调整率和纹波比较好，效率比较低，需要的外围元器件比较少，成本低。电路比较简单。

线性稳压电源(LDO)优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路输出连续可调的电源。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳压电源又有很多种，从输出性质可分为稳压电源、稳流电源和集稳压、稳流于一身的稳压稳流(双稳)电源。从输出值来看可分固定输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等。

开关电源适用于全电压范围，不需要压差，可以采用不同的电路拓扑实现不同的输出要求。调整率和输出纹波不如线性电源，效率高。需要外围元件多，成本高。电路相对复杂。开关型直流稳压电源它的电路型式主要有单端反激式、单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性稳压电源(LDO)的根本区别在于电路中的变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功率管不是工作在线性区，而是饱和及截止区，即工作在开关状态;开关型直流稳压电源也因此而得名。

线性稳压电源(LDO)和开关电源最大的区别是线性稳压电源(LDO)中管子(无论是双极型还是MOSFET)工作于线性(放大)状态，而开关电源中管子工作于开关状态(饱和-截止)。线性稳压电源(LDO)和开关电源也因此而得名。