リニア電源とスイッチング電源の原理

リニア電源とスイッチング電源の原理

リニア電源は、まず交流電源を変圧器電圧に通し、次に整流回路の整流フィルタを通して不安定な直流電圧を得ます。高精度の直流電圧を得るには、電圧フィードバック出力電圧を通して調整する必要があります。主な性能から見ると、この電源技術は非常に成熟しており、高度な安定性を実現でき、リップルも非常に小さく、スイッチング電源には干渉やノイズがありません。電圧フィードバック回路はリニア状態で動作しており、調整管に一定の電圧降下があり、出力の動作電流が大きい場合、調整管の消費電力が大きすぎて、変換効率が低くなります。

リニア電源とは、電圧調整に用いられる真空管がリニア領域で動作する電源のことです。スイッチング電源は、飽和・遮断領域、つまりスイッチング状態で動作する真空管の電圧調整に用いられます。

リニア電源は、一般的に出力電圧をサンプリングして基準電圧と比較する電圧増幅器に送り、この電圧増幅器の出力を電圧レギュレータの入力として利用し、入力の変化に応じて接合電圧が変化するようにレギュレータを制御して出力電圧を調整します。一方、スイッチング電源は、レギュレータのオンとオフの時間、つまりデューティサイクルを変更することで出力電圧を変更します。

スイッチング電源の比較：スイッチング電源には、主に入力グリッドフィルタ、入力整流フィルタ、インバータ、出力整流フィルタ、制御回路、保護回路が含まれます。それぞれの機能は次のとおりです。

1、入力グリッドフィルタ：モーターの始動、電化製品のスイッチング、落雷など、電力網からの干渉を排除し、スイッチング電源によって生成された高周波ノイズが電力網に広がるのを防ぎます。

2、入力整流フィルタ：グリッド入力電圧を整流およびフィルタリングして、コンバータに DC 電圧を提供します。

3、インバーター：スイッチング電源の重要な部分であり、DC電圧を高周波AC電圧に変換し、出力部分を入力グリッドから分離します。

4、出力整流フィルタ：コンバータの出力高周波AC電圧整流フィルタは、必要なDC電圧を得るだけでなく、負荷への高周波ノイズの干渉も防止します。

5、制御回路：出力DC電圧を検出し、基準電圧と比較して増幅します。発振器のパルス幅を変調してコンバータを制御し、出力電圧を安定させます。

6、保護回路：スイッチング電源に過電圧、過電流、短絡が発生した場合、保護回路がスイッチング電源の動作を停止させ、負荷と電源自体を保護します。

スイッチング電源は、まず交流整流器を直流に変換し、直流を逆交流に変換し、整流器で必要な直流電圧に変換します。このスイッチング電源は、リニア電源の変圧器と電圧フィードバック回路を排除します。スイッチング電源のインバータ回路は完全にデジタル調整されており、非常に高い調整精度を実現できます。

スイッチング電源の主な動作原理は、上部ブリッジと下部ブリッジの Mos 管が交互に導通し、まず上部ブリッジの Mos 管に電流が流れ、コイルの蓄電機能を利用してコイルに電力が集められ、最後に上部ブリッジの Mos 管が閉じ、下部ブリッジの Mos 管が開き、コイルとコンデンサが外部に電力を供給し続けます。次に、下部ブリッジの Mos 管が再びオフになり、上部ブリッジが再びオンになって電流が流れ、これを繰り返します。Mos 管を交互にオン/オフする必要があるため、スイッチング電源と呼ばれます。

リニア電源はそうではありません。スイッチング介入がないため、上部のパイプが放電状態になり、それ以上になると漏れてしまいます。これは、一部のリニア電源でよく見られる現象です。MOS チューブの熱は非常に大きく、無尽蔵の電力で、すべてが熱に変換されます。この観点から、リニア電源の変換効率は非常に低く、熱が高い場合、コンポーネントの寿命は低下し、最終的な使用結果に影響を与えます。