スイッチング電源とリニア電源の違い

スイッチング電源とリニア電源の違い

スイッチング電源とは
スイッチング電源はスイッチング安定化電源の略称で、一般的にはAC電圧を入力とし、DC電圧を出力するAC（交流）-DC（直流）コンバータを指します。スイッチング電源内部のパワースイッチチューブは高周波スイッチング状態で動作し、消費電力が非常に少なく、電力効率は75％～90％に達し、通常のリニア安定化電源の2倍です。

1.スイッチング電源の動作原理
スイッチング電源は、現代の電力技術を使用してスイッチングトランジスタのオンとオフの時間比を制御し、安定した出力電圧を維持する電源です。スイッチング電源は、パルス幅変調（PWM）制御（金属酸化物半電界効果トランジスタ）で構成されています。

スイッチング電源は、主回路、制御回路、検出回路、補助回路の4つの部分で構成されています。スイッチング電源は、その名の通り、ここにドアがあるのと同じで、一方のドアは電流を通過させ、もう一方のドアは電流の通過を止めます。では、ドアとは何でしょうか？

スイッチング電源にはサイリスタを使用するものもあれば、スイッチング管を使用するものもあります。これらは、パルス信号をベース（スイッチング管）制御電極（サイリスタ）に追加して導通と遮断を完了し、電子スイッチを継続的にオンとオフにします。これにより、電子スイッチングデバイスが入力電圧をパルス変調し、DC/AC、DC/DC電圧変換、および調整可能な出力電圧と自動電圧安定化を実現します。

スイッチング電源とリニア電源の違い
簡単に言えば、リニア電源の電圧調整は抵抗値とみなすことができ、これはスライディングレオスタットを調整して電圧を変更することと同等ですが、スイッチング電源はスイッチの周波数を調整して電圧を変更します。同時に、リニア電源と比較して、両方のスイッチング電源のコストは出力電力の増加とともに増加しますが、増加率は異なります。

1. 特定の出力電力点では、リニア電源のコストはスイッチング電源のコストよりも高くなります。
そのため、パワーエレクトロニクス技術の発展と革新に伴い、スイッチング電源技術も飛躍的な進歩と革新を続けており、このコストの問題により、スイッチング電源技術は低出力電力側に移行し、スイッチング電源に幅広い開発スペースを提供しています。

2. パワーエレクトロニクス機器は人々の仕事や生活にますます密接に関係しており、電子機器は信頼性の高い電源と切り離すことはできません。 1980年代に入ると、コンピューターはスイッチング電源を完全に実現しました。 1990年代までに、スイッチング電源はさまざまな電子電気機器分野に次々と参入しました。

わずか10年で、スイッチング電源技術は急速にパワーエレクトロニクス機器の中核的地位を占めるようになりました。これはスイッチング電源のサイズが小さいからでしょうか?

3. 実際には、スイッチング電源の回路図から、かさばる電源周波数トランスを使用せず、同時に調整管での電力損失が大幅に削減されるため、大きなヒートシンクが省略されていることがわかります。これにより、スイッチング電源が小型化され、軽量化されます。ただし、スイッチング電源の最大の利点は、低消費電力と高効率です。スイッチング電源回路では、トランジスタが励起信号によって刺激され、「オン」と「オフ」のスイッチング状態を継続的に繰り返します。変換速度は非常に速く、周波数はわずか50Hzで、電源効率が大幅に向上します。

4.スイッチング電源は広い電圧安定化範囲を持ち、スイッチング電源の出力電圧は励起信号のデューティサイクルによって調整され、入力信号電圧の変化は周波数変調または幅変調によって補償されます。このようにして、電力周波数グリッド電圧が大きく変化しても、比較的安定した出力電圧を確保できます。

5. スイッチング電源の動作周波数は現在基本的に50kHzで、リニア安定化電源の1000倍です。これにより、整流後のフィルタリング効率がほぼ1000倍に向上します。半波整流を使用してコンデンサフィルタリングを使用しても、効率は依然として低いです。500倍向上しました。同じリップル出力電圧の場合、スイッチング電源を使用する場合、フィルタコンデンサの容量は、リニア安定化電源のフィルタコンデンサの1/500〜1/1000にすぎません。